Расчет резьбовых соединений, нагруженных моментом и силой, раскрывающими стык деталей
22. Расчет резьбовых соединений, нагруженных моментом и силой, раскрывающими стык деталей.
Применяют соединения двух видов, а) с винтами, устанавливаемыми в отверстиях с зазором, б) с винтами, устанавливаемыми под развертку без зазора Первый вид соединений дешевле, но второй может воспринимать большие нагрузки и обеспечивает центрирование деталей.
В случае установки винтов с зазором они должны создавать силу трения на поверхности стыка, превышающую внешнюю сдвигающую нагрузку.
Потребная сила затяжки винта
,
где Q – расчетная сдвигающая сила, приходящаяся на один наиболее нагруженный винт, i — число стыков, стягиваемых винтом, f — коэффициент трения, равный для сухих чугунных и стальных поверхностей деталей машин 0,15 0,2, для необработанных поверхностей в металлических конструкциях 0,3; S — запас сцепления (во избежание сдвигов в пределах зазоров между болтами и отверстиями S >1,5...2).
Затяжку назначают с напряжением 0,6σт, а в металлических конструкциях при контроле затяжки до 0,8σТ. По этой силе затяжки может быть определен потребный диаметр винта.
В случае установки винтов под развертку их рассчитывают на срез.
Условие прочности винта
Рекомендуемые материалы
,
где dс – диаметр стержня винта в опасном сечении; i— число поверхностей среза.
При соединении тонкостенных деталей необходим дополнительный расчет на смятие.
В высоконапряженных соединениях при стесненных габаритах и постоянной нагрузке допустимо вести расчет с учетом того, что часть внешней нагрузки передается силами трения в стыках, а остальная стремится срезать винты.
В случае восприятия внешней нагрузки специальными разгрузочными устройствами в виде шпонок, штифтов, втулок, зубьев винты выбирают в зависимости от конструкции, учитывая возможность отрывающих сил.
Рассмотрим расчет основных видов групповых соединений, работающих на сдвиг.
Соединение, нагруженное центральной сдвигающей силой. Принимаем, что все z винтов нагружаются одинаково. Нагрузка на один винт:
.
Соединение, нагруженное моментом МС от сил в плоскости стыка при установке винтов с зазором.
Информация в лекции "PR-технологии" поможет Вам.
Предполагаем, что фланцы достаточно жестки и что давление р распределяется по стыку равномерно. Силы трения, учитывая касательную податливость стыков, следует считать пропорциональными относительным смещениям, т. е. пропорциональными расстоянию р от полюса поворота — центра массы стыка (по аналогии с распределением напряжений при кручении круглых цилиндров. Тогда реализуемый коэффициент трения на расстоянии ρ от полюса , а условие прочности сцепления (момент сил трения в стыке больше внешнего момента) записывается так:, где р – давление в стыке, равное ; dA – элемент площади стыка; ρ – расстояние расстояние от этого элемента до центра тяжести площади стыка, R – расстояние от центра тяжести до наиболее удаленной точки стыка, J – полярный момент инерции площади стыка относительно центра массы стыка, S – запас сцепления.
Отсюда:
.
Обычно используют приближенные расчеты, относя силы трения в стыке к окружности осей винтов.
Этот расчет особенно часто применяют при податливых фланцах.
Сдвигающая сила, отнесенная к одному винту для простого кольцевого стыка, .