23. Критерии работоспособности и расчет резьбового соединения.

Основные виды разрушения резьб:крепежных — срез витков, ходовых — износ витков. В соответствии с этим основными критериями работоспособности и расчета для крепежных резьб являются прочность, связанная с. напряжениями среза т., а для ходовых резьб—износостойкость, связанная с напряжениями смятия σ_см.

Условия прочности резьбы по напря­жениям среза.

τ= F/(nd₁HKK_m)≤[τ] для винта,

τ= F/(ndHKK_m)≤[τ] для гайки,

где Н—высота гайки или глубина завин­чивания винта в деталь; K=ab/p или К-=се/р — коэффициент полноты резьбы; К_т—коэффициент неравномерности на­грузки по виткам резьбы.

Если материалы винта и гайки одинаковы, то по напряже­ниям среза рассчитывают только резьбу винта, так как d₁ < d. Условие износостойкости ходовой резьбы по напряжениям смятия

σ_см = F/(πd₂hz)≤[σ_см],

где z= H/p — число рабочих витков (например, число витков гайки).

Эта формула— общая для винта и гайки. Коэффициент К_т здесь принят равным единице с учетом приработки ходовых резьб и при условии, что допускаемые напряжения принимают согласно накопленному опыту эксплуатации

23. Расчет болтов, нагруженных поперечной силой (болт поставлен с зазором и без зазоров.)

Болтовое соединение нагружено силами, сдвигающими детали в стыке.

Условием надежности соединения является отсутст­вие сдвига деталей в стыке. Конструкция может быть выпол­нена в двух вариантах.

Болт поставлен с зазором. При этом внешнюю нагрузку F уравновешивают силами трения в стыке, которые образуются от затяжки болта. Без затяжки болтов детали могут сдвигаться на значение зазора, что недопустимо. Рассматривая равновесие детали , получим условие отсутствия сдвига деталей

F≤iF_Tp = iF_затf,

или

F_зат=KF/(if),

где i—число плоскостей стыка деталей;f—коэффициент трения в стыке (f ≈ 0,15...0,20 для сухих чугунных и стальных повер­хностей); K—коэффициент запаса (К= 1,3...1,5 при статической нагрузке, K= 1,8...2 при переменной нагрузке).

Прочность болта оценивают по эквивалентному напряжению

σ_эк=1,3F_зат/[(π/4)d₁²]≤[σ]

Отметим, что в соединении, в котором болт поставлен с зазором, внешняя нагрузка не передается на болт. Поэтому болт рассчитывают только на статическую прочность по силе затяжки даже при переменной внешней нагрузке. Влияние переменной нагрузки учитывают путем выбора повышенных значений коэффициента запаса.

Болт поставлен без зазора. В этом случае отверстие 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)d²i]≤[τ],

где i—число плоскостей среза

Сравнивая варианты установки болтов с зазором и без зазора, следует отметить, что первый вариант дешевле второго, так как не требует точных размеров болта и отверстия. Однако условия работы болта, поставлен­ного с зазором, хуже, чем без зазора. Так, например, приняв коэффициент трения в стыке деталей f≈0,2, К=1,5 и i=1, из формулы получим F_зат=7,5F. Следовательно, расчетная нагрузка болта с зазором в 7,5 раза превышает внешнюю нагрузку. Кроме того, вследствие нестабильности коэффициента трения и трудности контроля затяжки работа таких соединений при сдвигающей нагрузке недостаточно надежна.