4. Розрахунки на міцність різьбових з'єднань

Різьбовими називають з'єднання деталей за допомогою різьби. Розрахунок різьбового з'єднання включає два пов'язані між собою завдання: оцінку міцності з'єднання і оцінку щільності стику.

4.1. Розрахувати болт встановлений в отвір з’єднаних деталей, без зазора (рис. 4.1.). З'єднання навантажене поперечною силою F.

Вихідні дані для розрахунків в табл. 4.1

Рис. 4.1 Схема болтового з'єднання

Таблиця 4.1

Завдання до розрахунків болтового з'єднання

Варіант	Поперечна сила , кН	Матеріал болта, сталь	Межа плинності , МПа
1	4,5	20	240
2	12	30	300
3	10	45	360
4	11	35X	640
5	15	40X	900
6	8	10	200
7	7,0	35	300
8	15	40Г	360
9	20	45Г	640
10	12	Ст3	200

Приклад рішення

Дано: Поперечна сила =4 кН, матеріал болта – сталь Ст3, межа плинності

4.1.1. Руйнування болта може відбутися в результаті зрізу болта у перерізі, що лежить в площині стику деталей, а також зминанню стінок отвору.

Умова міцності болта на зріз:

, (4.1)

де – розрахункове напруження на зріз болта;

– поперечна сила, що зрізує болт;

– діаметр стержня болта в небезпечному перерізі;

– допустиме напруження на зріз болта.

З умов міцності визначаємо діаметр стержня болта:

; (4.2)

.

Приймаємо ^:

.

Приймаємо болт М14 за ГОСТ 7795-70.

4.2. Розрахувати болт навантажений осьовою силою F встановлений в отвір із зазором (рис. 4.2). Попередня і подальша затяжки відсутні.

Дані для розрахунків в табл. 4.1.

Рис. 4.2. Схема болтового з'єднання

Приклад рішення

Дано: Осьова сила ; матеріал болта сталь Ст3; межа плинності .

4.2.1. Вважаємо, що все зовнішнє навантаження сприймається болтом. Тоді у перерізі стержня болта по внутрішньому діаметру різьби виникає напруження розтягу. Умова міцності болта;

, (4.2)

де – розрахункове напруження розтягування в поперечному перерізі нарізаної частини болта;

– сила, що розтягує болт;

– внутрішній діаметр різьби болта;

– допустиме напруження, на розтягування болта.

Небезпечним перерізом є внутрішній діаметр болта:

. (4.3)

При постійному навантаженні:

– для вуглецевих сталей;

– для легованих сталей.

Для сталі Ст3 .

Приймаємо .

.

Приймаємо болт М12 з крупним кроком =1,75 за табл. 4.2

Таблиця 4.2

Значення зовнішнього діаметра , кроку і внутрішнього діаметра

за ГОСТ 9150-81

, мм	, мм	, мм
5 6	0,8 1,0	4,018 4,773
8	1,0 1,25	6,773 6,466
10	1,0 1,25 1,5	8,773 8,466 8,160
12	1,0 1,25 1,5 1,75	10,773 10,466 10,160 9,853
14	1,0 1,5 2,0	12,773 12,160 11,546
16	1,0 1,5 2,0	14,773 14,160 13,546

Продовження таблиці 4.2

18	1,0 1,5 2,0 2,5	16,773 16,160 15,546 14,932
20	1,0 1,5 2,0 2,5	18,773 18,160 17,546 16,932
22	1,0 1,5 2,0 2,5	20,773 20,160 19,546 18,932
24	1,0 1,5 2,0 3,0	22,773 22,160 21,546 20,319