§ 6. Некоторые рекомендации по расчету на прочность, включающего группу болтов

13.22. Расчет групповых болтов (при условии болты нагружены одина­ково, например, крепление крышек, подшипников, круглых крышек сосу­дов и т. п.). В этом случае определяют силу, действующую на один болт:

(13.19)

где ∑F — внешняя сила, действующая на группу болтов; z — число болтов группы.

По формулам (13.6), (13.7), (13.9), (13.12)—(13.18) производят прове­рочный или проектировочный расчеты для одного болта. Все болты прини­мают одинаковых размеров. В зависимости от конструкции группового болтового соединения формула (13.19) может быть видоизменена.

Определите внешнюю нагрузку F, действующую на один болт для круглой крышки, находящейся под давлением р (см. рис. 13.16).

13.23. Расчет группы болтов, нагруженных неодинаково (например, креп­ление корпусов подшипников к металлоконструкции, машин фундамент­ными болтами и т. п.), производят по наиболее нагруженному болту. По методике шагов 13.16—13.20 определяют размеры этого болта, а остальные, болты, как правило, принимают тех же размеров. Так часто делают для уп­рощения конструкции узла. Внешнюю силу, приходящуюся на наиболее нагруженный болт, в каждом конкретном случае определяют в соответст­вии со схемой нагружения.

13.24. Расчет резьбы на прочность.

При расчете резьбы на прочность принимают следующее допущение: все витки резьбы нагружаются равномерно (хотя теоретическими и экспери­ментальными исследованиями установлено, что для гайки с шестью витка­ми первый виток резьбы воспринимает 52 % всей осевой нагрузки, вто­рой — 25 %, третий — 12 %, шестой — только 2 %).

Рис. 13.20. К расчету резьбы на срез

Расчет резьбы по напряжению среза. Проверочный расчет. Условие прочности

τ_ср≤[τ]_ср, (13.20)

где τ_ср — расчетное напряжение среза в резьбе; [τ]_ср — допускаемое напря­жение среза в резьбе (см. шаг 13.30).

Для винта ^:

(13.21)

для гайки

(13.22)

здесь F — осевое усилие, действующее на болт; d_x — внутренний диаметр резьбы; d — наружный диаметр резьбы; Н — высота гайки; К = — коэф­фициент, учитывающий тип резьбы (K=0,8 — для треугольной резьбы; К= 0,5 — для прямоугольной и К= 0,65 — для трапецеидальной резьбы).

Проектировочный расчет (рассматривается случай, когда материал гай­ки и винта одинаков). Задавшись типом резьбы и определив диаметр при проектном расчете, можно определить высоту гайки:

(13.23)

Стандартные крепежные изделия на прочность резьбы не рассчитывают.

13.25. Ответить на вопросы контрольной карточки 13.2.

Контрольная карточка 13.2

Вопрос	Ответы	Код
Можно ли для изготовления винтов (бол­тов, шпилек) применять чугун?	Можно Нельзя	1 2
Назовите формулу проектировочного рас­чета для напряженного болтового соедине­ния при отсутствии последующей затяжки		3 4 5 6 7
Назовите расчетную формулу для опреде­ления допускаемого напряжения среза для болта		8 9 10 11 12
В каком случае расчетное напряжение ар больше: когда детали соединяются с упру­гой прокладкой или без прокладки?	С упругой прокладкой Без прокладки	13 14
Назовите формулу для определения высо­ты гайки		15 16 17

Ответы на вопросы

13.1. Деталь 1 — болт; деталь 2 — гайка. Деталь 1 — резьба цилиндриче­ская наружная; деталь 2 — резьба цилиндрическая внутренняя.

13.2. Резьбы крепежные для соединения деталей: метрическая, дюймо­вая, часовая, трубная, круглая. Резьба для передачи сил и движений: пря­моугольная, трапецеидальная, упорная (иногда используют метрическую и дюймовую резьбы).

13.3. У метрической резьбы (см. рис. 13.3, а) вершины профиля резьбы винта притуплены по прямой на расстоянии H/8, вершины профиля резь­бы гайки — на расстоянии Н/А от вершин теоретического профиля. Про-филь впадин у винта имеет закругление радиусом Н/6. Обозначение метри­ческой резьбы с крупным шагом — М24; с мелким — М24 х 2.

13.4. Нельзя. В качестве крепежной резьбы применяют метрическую резьбу. При проектировании новых машин применять дюймовую резьбу нельзя. Обозначение дюймовой резьбы на чертеже: указывается наружный диаметр в дюймах.

13.6. Прямоугольную резьбу для крепежных деталей применить нельзя. Эта резьба применяется в основном в винтах для передачи движений с ма­лыми потерями на трение.

13.7. По сравнению с треугольной трапецеидальная резьба имеет зна­чительно меньшие потери на трение.

13.8. Упорная резьба передает большую осевую нагрузку, чем трапецеи­дальная за счет «упорного» профиля резьбы и большей, как следствие, прочности резьбы.

13.13. Пружинная шайба (см. рис. 13.10, г) — стопорная, подкладывае-мая под гайку. Отвертыванию гайки препятствуют острые края концов шайбы, упирающиеся в торец гайки и в прижимаемую деталь. Кроме того, при ослаблении осевой силы в болте сила упругости шайбы поддерживает соединение в напряженном состоянии и препятствует самоотвинчиванию гайки. Пружинная шайба не увеличивает опорную поверхность.

13.16. По значению момента Т_кл и известной силе F_кл, приложенной к ключу, можно определить потребную длину рукояти (см. рис. 13.12):

Зная Т_кл и L_p, можно определить силу F_кл для динамометрических клю­чей.

13.17. По известному диаметру d_x из ГОСТа (например, см. табл. 13.1) выбирают номинальный диаметр d, средний диаметр d₂, шаг резьбы Р. Длину болта принимают в зависимости от толщины соединяемых им дета­лей; размеры головки и ее высоту — в зависимости от номинального диа­метра d.

Применяют проверочный расчет, если известны параметры болта и его материал, но если необходимо проверить резьбовое соединение на проч­ность или по расчетному напряжению, необходимо выбрать материал бол­та; проектный — если параметры болта неизвестны. Выбрав соответствую­щий материал для болта, производят проектный расчет. По [σ]_р определя­ют внутренний диаметр резьбы d_u по которому определяют все остальные параметры резьбового соединения.

13.18. Условие прочности проверочного расчета клеммового соеди­нения

правая часть формулы (13.9):

13.19. При расчете затянутого и дополнительно нагруженного внешней силой болта F_o принимают в расчетах, когда предварительно затянутый болт нагружен осевой силой F и в процессе работы предусматривается по­следующая дополнительная затяжка (подтяжка) болтов; F_p — то же, но без последующей подтяжки болта. Формула проверочного расчета

13.21. От восприятия поперечных сил болт разгружают с помощью раз­грузочного кольца (рис. 13.19, а), шпонкой (рис. 13.19, б), штифтом (рис. 13.19, в) и т. п.

13.22. Внешняя сила, действующая на болты (см. рис. 13.16);

где Z — число болтов круглой крышки.