Расчет незатянутого болта, нагруженного внешней растягивающей силой
Примером служит крепление крюка для подвешивания груза. Опасным бывает сечение, ослабленное резьбой. На рис. 4 показан пример такого резьбового соединения. Стержень крюка работает только на растяжение. Такие соединения способны воспринимать только статическую нагрузку. Опасным будет сечение, ослабленное резьбой.
Проверочный расчет ненапряженного болтового соединения.
Условие прочности на растяжение: 
, (1)
где 
и 
- соответственно расчетное и допускаемое напряжения растяжения в поперечном сечении нарезанной части болта;
F - растягивающая сила; 
- внутренний диаметр резьбы болта.
Рис.4. Грузовой крюк с обоймой
Проектировочный расчет ненапряженного болтового соединения сводится к определению внутреннего диаметра резьбы d1, из условия прочности (1):
(2)
где 
- допускаемое напряжение на растяжение; 
- предел текучести материала болта;
- допускаемый коэффициент запаса прочности. Для болтов из углеродистой стали принимают =1,5…3. Большие значения коэффициента запаса принимают при невысокой точности определения величины нагрузки F или для конструкций повышенной ответственности.
Расчет болтов, нагруженных поперечной силой
Примером могут служить крепления различных кронштейнов. Болтовые соединения, нагруженные поперечной сдвигающей силой, могут быть выполнены в двух вариантах постановки болтов: с зазором (рис. 5) и без зазора (рис. 6).
|
|
|
Установка болта с зазором (рис.5)
Соединение нагружено поперечной силой F.
Условием работоспособности болтового соединения, нагруженного силами, действующими в плоскости стыка, является отсутствие сдвига деталей.
Для обеспечения относительной неподвижности соединяемых деталей необходимо затянуть болт такой силой затяжки Fзат, чтобы возникающая при этом между деталями сила трения 
была больше внешней сдвигающей силы F, т. е. 
.
Болт работает на растяжение от силы затяжки Fзат
(3)
и кручение от момента трения в резьбе
(4)
По опыту многочисленных расчётов принимают величину требуемой растягивающей силы 
в зависимости от сдвигающей поперечной силы F
, (5)
где f – коэффициент трения; 
- количество болтов.
Прочность болта определяется по эквивалентным напряжениям:
(6)
Для стандартных метрических резьб 
. Это позволяет рассчитывать болты по упрощенной формуле:
|
|
|
(7)
Тогда внутренний диаметр резьбы болта:
(8)
Рис.5. Схема к расчету болта с зазором
Установка болта без зазора (рис.6)
При расчете элементов соединения на прочность не учитывают силы трения в стыке, так как затяжка болта может практически отсутствовать (в общем случае болт можно заменить штифтом, пальцем или осью). Стержень болта рассчитывают по напряжениям среза и смятия.
Условие прочности на срез 
, (9)
где i – число плоскостей среза (в соединении на рис.6 i = 2).
Условие прочности болта на смятие для средней детали: 
(10)
Для крайних деталей: 
, (11)
где 
, 
– соответственно толщина средней и крайней деталей.
Формулы (9 – 11) справедливы как для болта, так и для деталей. Расчет производится по наибольшему напряжению смятия 
, а допускаемое напряжение 
определяют по менее прочному материалу болта или соединяемых деталей.
Рис. 6. Схема к расчету болта без зазором
Шпоночные соединения
Шпоночное соединение (рис.7) образуют вал, шпонка и ступица колеса (шкива, звездочки, маховика и т.д.). Шпонка – деталь, соединяющая вал и ступицу. Шпоночное соединение служит для передачи крутящего момента от вала к ступице или наоборот.
|
|
|
Рис.7. Шпоночное соединение
Достоинства шпоночных соединений:
· просты, надёжны;
· удобны в сборке-разборке;
· дёшевы.
Недостатки шпоночных соединений:
· ослабляют сечение валов и ступиц колёс;
· концентрируют напряжения в углах пазов;
· нарушают центрирование колеса на валу (для этого приходится применять две противоположные шпонки).
Дата добавления: 2018-05-13; просмотров: 671; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!