2.1. Практические занятия

2.1.1. Решение задач

Исходные данные для расчётов каждой задачи выбираются каждым студентом из таблицы в задаче: из строки №1 – по последней цифре шифра своей зачётной книжки и из строки №2 – по предпоследней цифре шифра своей зачётной книжки.

При оформлении отчёта схему из условия задачи рисовать обязательно.

Задача 1

Для болтового соединения определить номинальный наружный диаметр резьбы болта и указать его условное обозначение, если известно:

болт в отверстии установлен с зазором;

резьба болта и гайки метрическая с крупным шагом;

сила Р, действующая перпендикулярно оси болта, создаёт сдвигающую нагрузку;

вид нагрузки – статическая, переменная, знакопеременная;

материал болта – сталь, прошедшая термообработку нормализацией.

Числовые значения данных по вариантам приведены в таблице 1.

Таблица 1 – Исходные данные к задаче 1

№	Параметр	Вариант
		0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
1	Мат. болта - сталь	Ст 5	Ст 6	10	20	25	30	35	40	20Х	40Х
	Вид нагрузки	стат.	пер.	знак.	стат.	пер.	знак.	стат.	пер.	знак.	стат.
2	Сила Р, Н	1000	1200	1300	1400	1500	1600	1700	1800	1900	2000

Вид нагрузки:

стат. – статическая;

пер. – переменная, действующая от нуля до максимума и от максимума до нуля (пульсирующая);

знак. – знакопеременная (симметричная).

Пример решения задачи 1

Исходные данные:

для болтового соединения определить номинальный наружный диаметр болта и необходимую величину силы растяжения его затянутой гайкой, если известно:

болт в отверстии установлен с зазором;

резьба болта и гайки метрическая с крупным шагом;

сила Р=2500 Н, действующая перпендикулярно оси болта, создаёт сдвигающую нагрузку;

вид нагрузки – статическая;

материал болта – сталь 50, нормализация.

Решение

В случае установки болта в отверстие с зазором он при растяжении гайкой должен создавать силу трения на соединяемых поверхностях деталей, превышающую внешнюю сдвигающую нагрузку Р.

1. Осевая сила, растягивающая болт, Н:

,

где S=2 – коэффициент, учитывающий запас сцепления (во избежание сдвигов в пределах зазоров между болтом и отверстием);

Р – сила, действующая перпендикулярно оси болта, Н;

i – число стыков деталей, стягиваемых болтом;

f – коэффициент трения поверхностей деталей. Для стали – 0,15.

2. Минимально допустимый работающий на разрыв диаметр в опасном сечении болта, то есть по дну впадины резьбы d_В, мм:

,

где [Ϭ_Р] – допускаемое напряжение материала болта при растяжении,_,МПа (Н/мм²) [1,табл. 19, 20, с. 74…78]. Для стали 50, прошедшей термообработку нормализацией – 210 МПа;

К_Ϭ – коэффициент концентрации напряжений. Для метрической резьбы на стержне болта – 1,3.

3. Номинальный наружный диаметр резьбы болта, мм

Минимально допустимый диаметр стержня болта по дну впадины резьбы d_В корректируем по стандартным значениям номинальных внутренних диаметров наружной резьбы по дну впадины d₃, мм [1,табл. 82б, с. 603…604]. Выбираем ближайшее большее табличное значение d₃=18,933 мм, которому соответствует наружный диаметр резьбы d=22 мм с крупным шагом 2,5 мм.

Ответ: номинальный наружный диаметр резьбы болта d=22 мм, шаг резьбы – 2,5 мм: ему соответствует условное обозначение М22; необходимая величина осевой силы растяжения болта затянутой гайкой Q=33333Н.