Расчет болта при эксцентричной осевой нагрузке

При соединении деталей, одна из которых имеет выступы, ско­сы или несимметричные углубления (рис. 242), приходится приме­нять болты с костыльной (эксцентричной) головкой. Эти болты испы­тывают помимо растяжения и обусловленного затяжкой кручения также и изгиб вследствие эксцентричности осевого нагружения. Приближенно можно рассчитывать эти болты, увеличивая в &_зат раз напряжения от растяжения и суммируя их с напряжениями изги­ба, т. е.

^сум = £₃ат<7_Р + °и = k_3aTFj(ndl/i) + F₃a/(^d_p/32) =; = [4F₈/(nd»)] (£_зат + 8fl/d_p) = а_р (£_зат + 8a/dp).

Таким образом, уравнение прочности болта с эксцентричной го­ловкой имеет вид

^{<*сУм = (*зат + 8a/dp) < [стр]. (229)}

Например, при эксцентриситете a = 0,5di расчетные напряжения выше, чем для центрального нагруженного болта, более чем в пять раз, что потребует применения болтов примерно в 2,3 раза боль­шего диаметра. Из сказанного следует, что рассмотренная конст­рукция нерациональна и может применяться лишь в случаях край­ней необходимости.

Понятие о расчете болтов клеммового соединения

Разъемные соединения, применяемые для закрепления на осях, валах, стойках, штангах различных устройств (рычагов, разъемных муфт или шкивов, кронштейнов и т. д.) за счет сил трения (без

ш понок, шлицев или установочных винтов), называют клеммовыма (рис. 243).

Преимущество клеммового соединения заключается в том, что можно закрепить деталь в любом месте оси, вала, колонны и т. д. Неподвижность клеммового соединения обеспечивается силами тре­ния, возникающими на сопрягаемых поверхностях при затяжке болтов.

Болты клеммового соединения рассчитывают на прочность по формуле (224а) с использованием условия нераскрытия стыка клеммы. Сила нормального давления между ступицей клеммы и валиком оп­ределяется из условия равновесия клеммы: момент сил трения fNd_B (рис. 243, а) уравновешивает момент F_PL от внешней силы Fp, т. е, F_PL = fNd_B> откуда N = F_PL/(fd_B).

В случае клеммы с разъемной ступицей, стягиваемой г болтами (рис. 243, б, в), сила N равна суммарной силе затяжки болтов, т. е, F_a = N. И, следовательно, сила затяжки

F_Q = F_PL/(fd_B)_t (230)

9*

259

Если клемма имеет разрезную ступицу (рис. 243, а), то условно принимают, что ступица клеммы соединена с рычагом в точке В шарниром. Следовательно, относительно этой точки сумма моментов сил, расположенных по одну сторону от нее, равна нулю:

- F₃ (I + 0,5d_B) + Ndj2 + fNdj2 = 0.

Учитывая приближенность этого равенства, можно пренебречь последним слагаемым, которое в 5... 10 раз меньше второго, тогда

^{Fa = N • 0,5dB/(Z + 0,5dB) = FpL/[f(2l + rfB)J. (231)}

Задача 64. Рычаг с грузом весом /⁷_р = 800 Н закреплен на валике с помощью клеммового соединения, затягиваемого четырьмя болтами (рис. 243, в). Подобрать болты из стали СтЗ, если: a) d_B=60 мм, L = 950 мм; б) d_B = 70 мм, L = 1100 мм.

Решение, а) 1. По формуле (230) определяем силу затяжки; принимая /=0,14 (см. табл. П1), получаем

Fз = /у,/ (fd_B) = 800 • 950/(0,14 • 60) = 90,5 • 10³ Н.

2. Определяем допускаемое напряжение при растяжении для болтов, прини- мая по табл. ПЗ а_х = 230МПа, [л] = 2:

[а_р[ =о_х/[л] =230/2 = 115 МПа.

3. Из уравнения прочности (224а)

а_р = 4£_зах/(/у (znrfp) < [о~_р]. При fc_3ax=l,3, К = 2 по условию нераскрытия стыка при постоянной нагрузке (см. занятие 27) получаем

d_p> V*k₃b_TKF₃/(zn[o_v]) = У 4-1,3-2.90,5- 10³/(4-я-115- 10^е) = = V650.10""^в = 25,5.10-³ м. По табл. П29 принимаем болты с резьбой МЗО, Р =3,5 мм.