1 (Л.П. Варламова, В.П. Титбанов - Методические указания к выполнению домашнего задания по разделу "Соединения"), страница 3

3.4, д) или шпильки (рис. 3.4, о), поставленных в отверстиа присоединяемой дотации'с зазором. Рос. 3.2 Болты установлены без зазора (см. Рис. 3.3). В расчете полагают, что фланцы соединяемых деталей весьма жесткие и можно пренебречь их деформациями в плоскостях, параллельных плоскости стыка. Несдвигаемость деталей соединения относительно друг друга обеспечивается за счет сопротивления: а) срезу стержня болта, б) смятию боковой поверхности болта и соединяемых леталей. Расчет недуг, полагая, что силы г",.~, приходящиеся на болты от действия центральнь|х внешних сил (см. Рис. 3.2), равны, т.

е. где г. — число болтов. Силы, нагружающие болты из-за действия момента Т, пропорциональны расстояниям р; от болтов до центра масс. Максимально нагружены наиболее удаленные, на которые действует сила Г.102 р 1 е=г 2 1=! где р „— расстояние от центра масс до наиболее удаленного болта. Расчет ведут в такой последовательности: 1) определяют силы, приходящиеся на болты от действия отдельных силовых факторов; 2) находят для наиболее нагруженного болта путем геометрического сложения суммарную действующую на него силу У' (см.

рис. 3.2; подразд. 3.7); 3) определяют из расчета болта на срез необходимый диаметр гладкой части болта (проектный расчет) или проверяют пригодность заданного диаметра (проверочный расчет) (см. рис. 3.3); 4) округляют полученное значение диаметра стержня г(с до стандартного (ГОСТ 7817 — 80)' 5) рассчитывают длину болты а) полную, 1; б) нарезанной части, (1 — 12); в) минимальную, сопротивляюшуюся смятию, й,„; б) проверяют правильность принятых размеров расчетом на смятие. Напряжения смятия ос„условно считают равномерно распределенными по площади, являющейся проекцией поверхности смятиа на плоскость, перпендикулярную действующей силе.

Болты (винты, шпильки) установлены с зазором (см. рис. 3.4). Если от расчета не требуется повышенная точность, то приближенно полагают, что нагрузка в стыке локализуется в непосредственной близости от отверстий.под болж..(исиночения,-оговорены 1;, ниже). Силу Г1~ „, ДействуЮШую на наиболее нагруженный болт, определяют, как и для болта, поставленного без зазора. Условие отсутствия сдвига (несдвигаемости) имеет вид (3.1) где Г1 — сила трения, созданная при затяжке одного болта (винта, шпйльки), 1«сц — коэффициент запаса сцепления (запаса по несдвигаемости), йринушают йсц > 1,5. В свою очередь, Г),р =Г... У.( (3.2) где Гз — сила затяжки одного болта, г - коэффициент трения на стыке, г' — число рабочих стыков. Значения коэфФициентов трения приведены в табл.

3.3. Тпбпяяа 3.3 Зяачешш коэффициента тренинг Характеристика пары то.*ния у 1В резьбе хрепеиных болтов (винтов, шпилек) без покрытия н сма- 1 ~печного материала ~ о,12-0,10 1 На торцах гаек, головок винтов н других мешллических поверхно! стах, прошедших механическую обработку и работаквпих без смазочного материала ~ оз10 — Ог '. В соединении металл — бетон ое В соединении металл — ф кционнач обкладка ~ 0,42 В соединении металл — ина ) 0,35 В резьбе передачи винт — пйка скольжения (со смазочным мше(риалом) 0,1 Силы трения в стыке с некоторым приближением относят к осям болтов во всех случаях за исключением тех, когда одна из стыкующихся деталей обладает большой податливостью или когда болты расположены вне стыка деталей.

Пример такой конструкции показан на рис. 3.5, где средний диаметр трения (стыка) )3 х)1 + х)2 тр,ср = Расчетные зависимости для стыков иных форм приведены в работах 11 — 4). Из условий (3.1) — (3.4) находят необходимую силу затяжки Г каждого из болтов. На болт (винт, шпильку) внешняя сдвигающая нагрузка не передается. Необходимую площадь А поперечного сечения болта по диаметру «12 и необходимый диаметр Из (а по нему и номинальный диаметр резьбы Ы) при проектном расчете определяют из условия прочности стержня болта при затяжке с силой Г,: заг зат К( ) 1,3Г 13Г (3.5) Ар ~«(з /4 гДе 1с)р — допУскаемое напРЯжение РастижениЯ стеРжнЯ болта (см.

далее подразд. 3.6, табл. 3.4). При нагружении соединения только центральной сдвигаюшей силой Г условие отсутствия сдвига может быть записано в более простой форме: Г =Г у.( х=)« .Г, (3.3) тр зат сц где à — суммарная сила трения на стыке деталей. При нагружении соединения только сдвигаюшнм моментом Т ,условие отсутствия сдвига имеет вид бз (3.4) где Т вЂ” суммарный момент сил трения на стыке деталей. Рнс. З.б При затягивании в стержне болта за счет трения в резьбе возникают касательные напряжения кручения, что у питывают, вводя крэффнциент перед силой Г в зависимость (3,5).

Для стандартных крепежных деталей при средних условиях трения в резьбе этот коэффициент равен 1,3. Гь (1 — х) ор л азат « озтт А 3.3, Груииовоо роз»боево соедшсиис, иатружсииоо и иаосиости, всрисививулириой сноху Пример соединения приведен на рис. З.б„где С вЂ” центр масс сечений болтов. При расчете полаппот, что центральная внешняя сила нагружает болты равномерно, а момент — пропорционально их расстояниям до нейтральной, центральной оси. Максимально нагруженным будет один или несколько наиболее удаленных болтов с раскрываемой стороны стыка.

В общем случае нужно обеспечить: 1) нераскрьпие стыка, 2) прочность болтов, 3) прочность основания (для неметалличсского основания). В общей форме условие нераскрытия стыка может быть записано так: где о оао ст — минимальное напряжение сжатия в стыке после приложения внешней нагрузки. Для выполнения условия (3.6) вводят коэффициент запаса по нераскрытию стыка й = 1,3...1,5 (lс = 1,1 — для малоответственных соединений). Из условия (3.6) определяют йеобходимую для предотвращения раскрытия стыка силу гз . каждого болта (винта, шпильки).

Внешние нагрузки (Р, М) распределяются между резьбовыми деталями и стыком. На резьбовые детали действует часть нагрузки, обозначаемая т, называемая коэффициентом основной нагрузки. Если от расчета не.требуется повышенная точность, принимают т = 0,2...0,3 — для металлических стыков и х = 0,7...0,8— для стыка металла с бетоном (в других случаях см. 11 — 4)). Условие нераскрытия стыка (3,6)„выраженное через напряжения на спике, принимает вид о; =с ~ау„— очаг >О. (3.7) Напряжение сжатия на стыке от затяжки болтов (винтов или шпилек) где ~ — число болтов на стыке; А — номинальная площадь стыка (без учета наличия отверстий под болты).

Напряжение на стыке от действия внешней, нормальной к стыку силы Знаки («+» или «-») перед о~„в формулах: верхний — при раскрывающей стык нагрузке, нижний — в том случае, когда нагрузка увеличивает напряжения сжатии на стыке. Максимальное напряжение на стыке от опрокидывающего момента М(1 - Х) и где И~ — момент сопротивления стыка относительно нейтральной оси. Если нейтральная ось обозначена х — х, то ~х ст 'рхот = Умах ст где тх ст — момент инерции стыка относительно нейтральной оси; , — расстояние от нейтральной оси до наиболее удаленных точек стыка с разгружаемой стороны стьпса, После введения коэффициента запаса по нераскрытию Й и преобразований условие нераскрытия стыка (3.6) принимает вид А . откуда видно„что при одинаковом для стыков разных форм значении у ., наиболее рациональным будет тот стык, у которого имеет максимальное значение отношение —.

При этом будет А минимальным значение необходимой силы Р по условию нераскрьгпгя стыка. Необходимую площадь поперечного сечения болта А (проектный расчет) находят из условия прочности болта о= 1,ЗУаат + ХРхан <1а) „ (3.9) Ар где коэффициент 1,3 учитывает скручивание болта при его затяжке; Г~ „— суммарная внешняя растягивающая нагрузка, приходящаяся на наиболее нагруженный болт„А„- площадь болта по диаметру Нз (см. подразд. 3,1) Ар =""з/4* (о1р — допускаемое напряжение растяжения для болта (см.

подразд. 3.6). В свою очередь, лг Рл а'хан = + 11 х всех болтов где Их асет болтов момент сОпротиВления Всех бОлтОВ ОтнОситель но нейтральйой оси х. Пренебрегая моментом сопротивления болта относительно собственной центральной оси, можно записать 2 Уаб ®х всех болтов АРХ Уппх б где У; б — расстояние от нейтральной оси до некоторого 1-го болта; У б — то же, для наиболее удаленного болта, находящегося на раскрываемой стороне стыка. Чем больше Вхасехбол,оа, тем меньше напряжения, возникающие и болте. Поэтому оптимальным будет такое расположение болтов„при котором будет наибольшим значение отношения 2* ьу б Умах б Неметаллическое основание проверяют по условию прочности на смятие где а, пх, — максимальное напряжение сжатия на стыке после приложейия внешней нагрузки (см.

рис. 3.6); 1О1 „- допускаемое напряжение смятня (табл. 3.5). 3.4. Групповое резьбовое еоелппепие, паарулсеппое в плоскости стыка и в плоскости, перпеплпкуларпой стыку Необходимо обеспечить.' 1) нераскрытие стьпса (см. (3.6)); 2) несдвигаемость (см. (3.1)); 3) прочность болтов (см. (3.9)); 4) прочность основания (см. (3.10)), если оно неметаллическое. Расчет болтов на прочность ведут по большей из двух сил затяжки, найденных из условия нераскрытия и несдвигаемости. 3.5, Пример выбора овтпмальиого вариаита раеположепил болтов па кольпевом опале Стойку 1 (рис.

3.7) настольного сверлильного станка с помощью фланца 2 крепят шестью болтами 3 к основанию 4. На сверло 23 действует сила резания Р . Определить оптимальный вариант расположения болтов на радиусе Я стыка. Решение. Сила резания Р создает опрокидывающий момент М = Грез . Х,. Оптимально такое расположение болтов, при котором будет наибольшим отношение (см. подразд. З.З) 2 у ~те Ушах б При равномерном расположении болтов по стыку рассмотрим два возможных варианта их постановки (рис. 3.8). В варианте а (см. рис. 3.8) два болта имеют максимальное расстояние до оси х У16 = У „= А, у остальных четырех болтов расстояние У26 = Я зш30'-о0,5М.

Тогда У1 б 2Я2 + 4(0„5Я) Уотал б рис, з.а Вывод: оптимальным является вариант 6 (см. рис. 3.8). 3.6. Допускаемые напряженки прн статической нагрузке Допускаемые напряжения для расчета болтов на растяжение гсгр ='ттгстэ где с т — предел текучести материала болта (см, табл. 3.2); зт — коэффициент запаса прочности, Для ответственных резьбовых соединений силу затяжки контролируют.