Расчёт болтовых соединений на прочность

Рисунок 3.14.21 К расчету болта

Расчёт незатянутого болта при действии осевой силы. Стержень болта работает только на растяжение (рис. 3.14.21).Проектировочный расчёт выполняют по формуле

где d_p – минимальный расчётный диаметр болта, F₀ – внешняя осевая сила.

Диаметр резьбы определяется по формуле:

d = d р + 0,94 p

где р – шаг резьбы,

d – наружный диаметр резьбы.

Расчёт затянутого болта, нагруженного внешней растягивающей силой. Для обеспечения плотности стыка и жестокости соединения болты (винты, шпильки) затягивают. В затянутом соединении полная нагрузка на болт составляет

где F₀ – силы предварительной затяжки,

c     - коэффициент внешней нагрузки, учитывающий, какая часть внешней нагрузки при        совместной деформации болта              и        деталей       без прокладки,

c = 0,4...0,5 при соединении деталей с упругой прокладкой (резина, картон  и

др.). Затянутый болт растянут и скручен за счёт трения в резьбе и под головкой болта.                       Эквивалентное                     напряжение   в стержне  по гипотезе

формоизменения.

 Для метрической резьбы s э = 1,3 s р.

Расчёт болта при совместном действии растяжения и кручения сводится к расчёту по увеличенной растягивающей силе.

Расчёт болтов для крепления крышек цилиндров, находящихся после затяжки под давлением. Используя формулу для определения полной нагрузки на болт, можно записать окончательную расчётную формулу с учётом кручения:

где F₀ – сила предварительной затяжки болта, рассчитывается из условия нераскрытия стыка,

F – часть внешней силы в расчёте на один болт,

z - число болтов.

Расчётный диаметр болта определяют по формуле:

где

s Т - предел текучести материала,

[s] – коэффициент запаса прочности, зависящий от условий работы, материала и диаметра резьбы.

В    начале расчёта величина [s]  задаётся  ориентировочно,               после расчёта уточняется.

Расчёт болта под действием поперечной силы, болт установлен без зазора. Болт установлен в отверстие из-под развёртки, работает на срез и смятие.

Условие прочности на срез:

Проверочный расчёт на смятие:

 

Расчёт болта под действием поперечной силы, болт установлен в отверстие с зазором. Необходимая затяжка создаёт силу трения, препятствующую сдвигу деталей под действием внешней силы. Затянутый болт работает на растяжение и скручен за счёт трения в резьбе.

Потребная затяжка

где i – число плоскостей трения,

К – коэффициент запаса сцепления, К = 1,3…1,5.

Влияние скручивания болта при затяжке учитывают, увеличивая расчётную нагрузку на 30%:

F расч = 1,3 F зат

Расчётный диаметр болта

Формулы для проверочного расчёта болтов:

Болт растянут и скручен:

Болт работает на сдвиг:

Контрольные вопросы

1. С помощью каких деталей осуществляются резьбовые соединения?

2. Какие крепежные детали относятся к деталям общего назначения?

3. Какие виды винтов и гаек вам известны?

4. Какими бывают болты и шпильки в зависимости от их назначения?

5. Что является основным критерием работоспособности резьбовых соединений?

6. Какие напряжения возникают в стержне болта, в теле гайки, в витках резьбы?

7. По какому критерию работоспособности производят расчет на прочность болтов, винтов и шпилек?

8. По какой формуле определяется расчетный диаметр стержня болта?

9. По какой формуле определяется наружный диаметр резьбы?