4 Вопрос. По какому условию определяют высоту стандартной гайки.

H = 0,8 d – условие определение высоты стандартной гайки. Н- высота гайки

Кроме нормальных, стандартом предусмотрены высокие H=1,2 d и низкие H = 0,5 d гайки. Прочность резьбы при нормальных и высоких гайках превышает прочность стержня винта. Стандартные высоты гаек (за исключением низких) и глубины завинчивания исключают необходимость расчета на прочность резьбы стандартных крепежных деталей.

5,6,7,8,9 Вопросы. Типовые случаи нагрузки болта. В каких конструкциях такие случаи встречаются. Как рассчитывают болты, поставленные с зазором и без зазора в соединениях при сдвиге нагрузки. Расчет на пресность стержня винта нагруженного на болт, из условия нераскрытого стыка.

(5 вопрос рассматриваются все 4 случая)Первый случай

_{Примером служит резьбовой участок грузового болта для подвешивания груза. Опасным является сечение, ослабленное резьбой. Площадь этого сечения оценивают приближенно по внутреннему диаметру} d₁ резьбы. Условие прочности по напряжениям растяжения в стержне,где допускаемое напряжение для растягивающей внешней нагрузки без затяжки болтов [σ] = 0,6 _T

_σ= F/[(π/4)·d₁ ²]≤ [σ]

Второй случай. Примером служат болты для крепления ненагруженных герметичных крышек и люков корпусов машин. В этом случае стержень болта растягивается осевой силой F_зат, возникающей от затяжки болта, и закручивается моментом сил трения в резьбе Т_р, т.е. работает на кручение. Прочность болта определяют по эквивалентному напряжению Для стандартных метрических резьб расчеты показывают, что σ_экв = 1,3σ. Это позволяет производить расчет прочности болтов по упрощенной формуле. В среднем и тяжелом машиностроении не рекомендуют применять болты малых диаметров (меньше М8), т.к. их можно разрушить при недостаточно квалифицированной затяжке.

σ_экв= ≤[σ]

_σэкв = 1,3·F/[(π/4)·d₁ ²]≤ [σ]

зазор

без зазора

(6 вопрос)Третий случай. Условием надежности соединения является отсутствие сдвига деталей в стыке. Конструкция может быть выполнена в двух вариантах: первый, болт поставлен с зазором; второй – болт поставлен без зазора. Болт поставлен с зазором. Внешняя нагрузка уравновешивается силами трения в стыке, которые образуются от затяжки болта. Без затяжки болтов детали могут сдвигаться на величину зазора, что недопустимо. Рассматривая равновесие детали 2, получаем условие отсутствия сдвига деталей

F< i F_тр=i F_зат f, или F_зат=KF/(if),

где i – число плоскостей сдвига деталей (на рисунке i = 2); f – коэффициент трения в стыке;( f = 0,15…0,20); K – коэффициент запаса (K = 1,3…1,5 при статической нагрузке, K = 1,8…2 при переменной нагрузке). Прочность болта оценивают по эквивалентному напряжению σ_экв.

Болт поставлен без зазора. В этом случае отверстие под болт калибруют разверткой, а диаметр стержня болта выполняют с допуском, обеспечивающим беззазорную посадку. При расчете прочности соединения не учитывают силы трения в стыке, так как затяжка болта не обязательна. В общем случае болт можно заменить штифтом. Стержень болта рассчитывают по напряжениям среза и смятия. Условие прочности по напряжениям среза

_τ= F/[(π/4)·d₁ ²i]≤ [τ]

Расчет на смятие производится по условным напряжениям из-за сложности установить точный закон распределения напряжений по цилиндрической поверхности деталей. При этом для средней детали (и при соединении только двух деталей).

σ_см = F/[d· ]≤ [σ_см],для крайних положения σ_см = F/2·[d· ]≤ [σ_см].Из двух значений σ_см расчет прочности выполняют по наибольшему, а допускаемое напряжение определяют по более слабому материалу болта или детали.

(7 вопрос).Четвертый случай. Болт затянут, внешняя нагрузка раскрывает стык деталей. Примером служат болты для крепления крышек цилиндров (резервуаров), нагруженных давлением р жидкости или газа. Затяжка болтов должна обеспечить герметичность соединения или нераскрытые стыка под нагрузкой. F_зат – сила затяжки болта; F₁ = F/z – внешняя нагрузка соединения (от давлении), приходящаяся на один болт; z – число болтов. Приложение внешней нагрузки вызывает дополнительную нагрузку на болт FF _,где χ– коэффициент внешней нагрузки.

а) Прочность болта при статической нагрузке:

_{σ = 1,3·}Fр/[(π/4)·d₁ ²]≤ [σ]

б) Прочность болта при переменных нагрузках. При переменных нагрузках полное напряжение в болте можно разделить на постоянное (σ_m) и переменное с амплитудой (σ_а):

σ_м= [ Fзат +(Fб/2)]/Aб_, σ_а= [Fб/2]/Aб,

Запас прочности по переменным напряжениям подсчитывают по формуле:

где σ-1– предел выносливости материала болта; Kσ – эффективный коэффициент концентрации напряжений в резьбе. ψσ =0,1– коэффициент чувствительности к асимметрии цикла напряжений.

(9вопрос)

χ– коэффициент внешней нагрузки.χ= λд/ (λд +λδ)

где λδ – податливость болта, равная его удлинению при единичной нагрузке; λд – суммарная податливость соединяемых деталей. Для большинства практических случаев расчет податливостей деталей связан с большими трудностями. Между тем расчеты и испытания конструкций показывают, что χ можно принять равным или меньше (0,2….0,3) для соединений без мягких прокладок. Переменные напряжения вызывают явление усталости. Чем меньше χ , тем выше сопротивление болта усталости. При этом, упругие болты – хорошая защита от усталостного разрушения.