Другие предметы \ Детали машин

Расчёт болтов кронштейна. Расчёт болтов при переменной нагрузке. Меры по повышению усталостной выносливости, страница 2

Расчётная нагрузка при коэффициенте затяжки  = 3 и коэффициенте внешней нагрузки = 0,25:

Принимаем по прил. 14 методом экстраполяции болты М33 с диаметром d1 = 29,211 мм (прил. 8). Определяем коэффициент запаса s = 2,4 (прил. 13). Допускаемые напряжения растяжения   = 380/2,4 = 158 МПа. Расчётный диаметр:

Амплитудное напряжение цикла – формула (5.61):

Среднее напряжение цикла – формула (5.62):

Запас по текучести:  

Запас по выносливости при эффективном коэффициенте концентрации напряжений = 1,96 [7]:

Вывод. Запасы прочности и выносливости достаточны.

5.11.9. Меры по повышению усталостной выносливости

Практика и экспериментальные исследования показали, что прочность затянутых резьбовых соединений при переменной нагрузке определяется её амплитудой. Поэтому одна из важнейших задач конструктора – добиться снижения внешней нагрузки на болт, т.е. величины cF (см. рис. 5,29, в). Это достигается следующими мерами:

1) Увеличением числа болтов соединения, что приводит к снижению внешней нагрузки F - формула (5.36). Кроме того, выносливость повышается и за счёт масштабного фактора. Так, предел выносливости болтов разных диаметров находится в следующей зависимости для резьб:

М20 : М45 : М72 = 2,5 : 1,5 : 1.

2) Выполнение правила конструирования: «жесткие фланцы – податливые болты». Анализ формулы (5.43) показывает, что при уменьшении lд и повышении ld снижается коэффициент внешней нагрузки c и соответственно часть внешней нагрузки, приходящейся на болт. Это иллюстрируется графиками на рис. 5.32.

 


Рис. 5.32.Влияние податливости на амплитуду цикла

Снижение жёсткости болта при неизменной жёсткости деталей (, рис. 5.32, а, б) и при сохранении остаточной затяжки в стыке Fст приводит к уменьшению амплитуды переменных нагрузок и приближению нагрузки к постоянной (статической). При одновременном снижении жёсткости болта и повышение жёсткости деталей (, рис. 5.32, в) достигается наибольший эффект снижения колебания напряжений. Конструктивные меры по увеличению податливости болта представлены на рис. 5.33: это уменьшение сечения тела стержня за счёт снижения его наружного диаметра или его высверливания, постановка пружинных шайб и увеличение длины болта.

3) Применение контролируемой затяжки специальными динамометрическими ключами, что позволяет при неизменной внешней нагрузке cF повысить Fзат, то есть постоянную часть цикла.

Меры, перечисленные ниже, уменьшают влияние концентрации напряжений (уменьшают коэффициент Ks):

4) применение резьб с мелким шагом;

 


Рис. 5.33. Меры по повышению податливости болтов

5) применение специальных гаек, снижающих концентрацию нагрузки (рис. 5.17);

6) применение накатанных резьб вместо нарезанных, что формирует рациональное  расположение силовых линий в резьбе.

Меры технологического характера:

7) применение резьб со скруглённой впадиной по диаметру d3;

8) повышение класса шероховатости поверхности резьбы (шлифование) с последующей обкаткой.

NB 5.15. Основной принцип повышения усталостной прочности болтов - снижение переменной части нагрузки для её приближения к статической путём повышения податливости болтов и жёсткости соединяемых деталей.

5.11.10. Эффект эксцентричного нагружения болта

Схема 8. Эксцентричное нагружение болта возникает из-за непараллельности опорных поверхностей детали и гайки или головки болта, например, вследствие уклона полки швеллера или двутавра, необработанные поверхности литых деталей, погрешностей изготовления деталей, болтов, гаек и т.д. Во всех этих случаях кроме напряжений растяжения в стержне болта появляются напряжения изгиба. Например, для болта на рис. 5.34 напряжение растяжения в стержне равно:

                                                  (5.65)

При касании гайки кромкой, расположенной на расстоянии d1 от оси болта, возникает напряжение изгиба:

Скачать файл