4.1 Порядок расчета усилия затяжки.

Для ответственных резьбовых соединений на чертеже изделия задается момент затяжки, который должен быть обеспечен при сборке. На момент затяжки может быть задан допуск. Величина момента затяжки раскладывается на две составляющие:

Мз = Мр + Мт = 0,29 + 0,125 = 0,415 (9)

где Мз - Момент затяжки;

Мр - момент трения в резьбе;

Мт — момент трения на торце.

Момент трения в резьбе может быть определен как:

Мр = Q3 * d2/2 * Kp = Q3 * (0,16 * P + 0,58 * d2 * Kβ”) (10)

где d2 - средний диаметр резьбового соединения;

Кp - коэффициент трения в резьбе;

Кр = 0,2 (сталь по стали) или Кр = 0,18

(сталь по алюминиевому сплаву).

Q3 — Осевое усилие затяжки;

Кβ” - приведенный угол трения резьбы.

Величина Kβ” определяется соотношением:

Kβ” = Кр * 1/cos α = 0,4 (11)

где α – угол наклона профиля резьбы.

Второе составляющее выражения (9) определяют как

Мт = Q3 * Dт/2 * Кт (12)

где Dт - приведенный диаметр трения торцевой поверхности гайки (болта) соприкасающейся с поверхностью стыка детали (Рис. 5);

Кт - коэффициент трения на торце;

Кт = 0,15 (сталь по стали) Кт = 0,14 (сталь по алюминию).

Величина "Dт" определяется из соотношения:

Dт/2 = 1/3 * (А³ – Dо³) / (А² – Dо²) (13)

где А - внешний диаметр опорного торца головки болта (гайки);

do - внешний диаметр отверстия под болт (гайку).

Таким образом, с использованием приведенных выражений может быть

определена величина усилия затяжки необходимая для обеспечения заданного момента. Должна быть проведена проверка на условие прочности.

Q3 < δс * Fo (14)

где δс - предел текучести материала болта.

ПРИМЕЧАНИЕ

Принимаем δс = [δ]

[δ] - Допустимое напряжение при растяжении;

Fo - Площадь поперечного сечения стержня.

4.2 Расчёт усилия запрессовки соединения

Если в изделии имеются изделия с натягом, то для них должны быть выполнены расчеты усилия запрессовки. Величину усилия можно определить зависимостью:

F = Ктр * р * d * L (16)

где Ктр — коэффициент трения сопрягаемых пар деталей;

р - давление на сопрягаемых поверхностях (кгс/мм);

d - номинальный диаметр соединения (мм);

L - максимальная длина сопрягаемых поверхностей (мм).

Коэффициент трения зависит от материала сопрягаемых деталей, шероховатости обработанных поверхностей, наличия смазки и давления на сопрягаемых поверхностях. Значения коэффициентов трения при наиболее неблагоприятных условиях сопряжения могут быть выбраны из табл.5.

Табл. 5

Материал	Сталь	Чугун	AL-сплавы	Пластмассы
Величина коэффициента трения	0,22	0,14	0,08	0,5

Принимая наружный диаметр втулки равным "D" (мм), диаметр отверстия поступательного вала равным "do" (мм), максимальный натяг посадки равным "N" (мм), модуль продольной упругости материала втулки « Е_а » (кгс/см), модуль продольной упругости материала вала « Е_в » (кгс/см), можно определить значение удельного давления " р " на сопрягаемых поверхностях:

Р = N / (dо * (Ca/Ea + Cв/Ев)) (17)

где С1 и С2 - постоянные коэффициента Лямэ.

При этом

Са = (D² + d²) / (D² - d²) + μa, (18)

Св = ( d² + dо²) / (d² - dо²) + μв, (19)

где μa и μв - коэффициенты Пуассона для материалов охватывающих и охватываемых деталей (для стали μ = 0,3, для чугуна μ = 0,25).

Е стали = 2,1 * 10⁶ (кг/см²)

Усилие пресса Fпр должно быть определено с учетом коэффициента запаса К = 1.5

Fпр = 1,5  F (20)