Решение.
По табл. 6.1 исходя из класса прочности назначаем материал болта – сталь 20, с пределом текучести σТ = 240 МПа. Допускаем, что наружный диаметр резьбы находится в интервале 16…30мм. Тогда по табл. 6.3 принимаем
.
Находим допускаемое напряжение по
(6.3), МПа:
.
Назначаем коэффициент запаса по смещению листов k = 1,6, коэффициент трения f = 0,16 и число стыков i = 2. Необходимая сила стяжки (6.4), кН:
.
Определяем расчетную нагрузку (6.5), кН:
FРАСЧ = 1,3F0 = 1,37,5 = 9,75.
Расчетный диаметр резьбы болтов (6.2), мм:
.
По табл. 6.2 принимаем резьбу М20 с шагом Р=2,5мм, для которой диаметр резьбы, мм:
.
Принимаем резьбу М22 с шагом Р = 2,5 мм.
Вывод: болт М22 пригоден.
Пример 3. Определить диаметр резьбы болтов, крепящих крышку газового резервуара, если максимальная сила давления газа на крышку Fmax = 40,0 кН, число болтов Z = 12, материал болтов – сталь класса прочности 5.6, материал прокладки – асбест.
Решение.
По табл. 6.1 исходя из класса прочности назначаем материал болта – сталь 35, с пределом текучести σТ = 300 МПа. Допускаем, что наружный диаметр резьбы находится в интервале 16…30 мм. Тогда по табл. 6.3 принимаем
.
Находим допустимые напряжения по (6.3),
МПа:
.
Нагрузка на один болт, кН:
.
При сборке соединения для его герметичности болты ставятся с предварительной затяжкой. Учитывая материал прокладки (асбест) в соединении, принимаем коэффициент наружной нагрузки
,
а коэффициент запаса предварительного
натяга
.Сила предварительного натяга (6.5), кН:
.
Расчетная сила, формула (6.6), кН:
.
Расчетный диаметр резьбы болтов (6.2), мм:
.
По табл. 6.2 принимаем резьбу М14 с шагом Р = 2 мм, для которой диаметр резьбы, мм:
.
Вывод: болт М14 пригоден.
Приложение к практической работе №6
Таблица. 6.1.
Классы прочности и механические свойства болтов, винтов, шпилек
Клас прочности болтов |
σВ, МПа |
σТ, МПа |
Марки сталей |
||
min |
max |
Болт |
Гайка |
||
3.6 |
300 |
490 |
200 |
Ст3; 10 |
Ст3 |
4.6 |
400 |
550 |
240 |
20 |
Ст3 |
5.6 |
500 |
700 |
300 |
30; 35 |
10 |
6.6 |
600 |
800 |
360 |
35; 45; 40Г |
15 |
8.8 |
800 |
1000 |
640 |
35Х; 38ХА |
20; 35;45 |
10.9 |
1000 |
1200 |
900 |
40Г2; 40Х; 30ХГСА |
35Х; 38ХА |
Таблица 6.2.
Резьба метрическая с крупным шагом для диаметров от 1 до 68 мм и отверстия под нарезания резьбы, мм
d=D |
d2=D2 |
d1=D1 |
P |
H1 |
d0 |
d=D |
d2=D2 |
d1=D1 |
P |
H1 |
d0 |
1,0 |
0,838 |
0,730 |
0,25 |
0,135 |
0,75 |
12,0 |
10,863 |
10,106 |
1,75 |
0,947 |
10,20 |
1,1 |
0,938 |
0,830 |
0,25 |
0,135 |
0,85 |
14,0 |
12,701 |
11,835 |
2,0 |
1,082 |
11,90 |
1,2 |
1,038 |
0,930 |
0,25 |
0,135 |
0,95 |
16,0 |
14,701 |
13,835 |
2,0 |
1,082 |
13,90 |
1,4 |
1,205 |
1,075 |
0,30 |
0,162 |
1,10 |
18,0 |
16,376 |
15,294 |
2,5 |
0,353 |
15,35 |
1,6 |
1,373 |
1,221 |
0,35 |
0,189 |
1,25 |
20,0 |
18,376 |
17,294 |
2,5 |
1,353 |
17,35 |
1,8 |
1,573 |
1,421 |
0,35 |
0,189 |
1,45 |
22,0 |
20,376 |
19,294 |
2,5 |
1,353 |
19,35 |
2,0 |
1,740 |
1,567 |
0,40 |
0,216 |
1,60 |
24,0 |
22,051 |
20,752 |
3,0 |
1,624 |
20,85 |
2,2 |
1,908 |
1,713 |
0,45 |
0,243 |
1,75 |
27,0 |
25,051 |
23,752 |
3,0 |
1,624 |
23,85 |
2,5 |
2,208 |
2,013 |
0,45 |
0,243 |
2,05 |
30,0 |
27,727 |
26,211 |
3,5 |
1,894 |
26,30 |
3,0 |
2,675 |
2,459 |
0,50 |
0,270 |
2,50 |
33,0 |
30,727 |
29,211 |
3,5 |
1,894 |
29,30 |
3,5 |
3,110 |
2,850 |
0,60 |
0,325 |
2,90 |
36,0 |
33,402 |
31,670 |
4,0 |
2,165 |
31,80 |
4,0 |
3,546 |
3,242 |
0,70 |
0,379 |
3,30 |
39,0 |
36,402 |
34,670 |
4,0 |
2,165 |
34,80 |
4,5 |
4,013 |
3,688 |
0,75 |
0,406 |
3,70 |
42,0 |
39,077 |
37,129 |
4,5 |
2,435 |
37,25 |
5,0 |
4,480 |
4,134 |
0,80 |
0,433 |
4,20 |
45,0 |
42,077 |
40,129 |
4,5 |
2,435 |
40,25 |
6,0 |
5,350 |
4,918 |
1,0 |
0,541 |
4,95 |
48,0 |
44,752 |
42,587 |
5,0 |
2,706 |
42,70 |
7,0 |
6,350 |
5,918 |
1,0 |
0,541 |
5,95 |
52,0 |
48,752 |
46,587 |
5,0 |
2,706 |
46,70 |
8,0 |
7,188 |
6,647 |
1,25 |
0,676 |
6,70 |
56,0 |
52,428 |
50,046 |
5,5 |
2,977 |
50,20 |
9,0 |
8,188 |
7,647 |
1,25 |
0,676 |
7,70 |
60,0 |
56,428 |
54,046 |
5,5 |
2,977 |
54,20 |
10,0 |
9,026 |
8,376 |
1,5 |
0,812 |
8,43 |
64,0 |
60,103 |
57,505 |
6,0 |
3,247 |
57,70 |
11,0 |
10,026 |
9,376 |
1,5 |
0,812 |
9,43 |
68,0 |
64,103 |
61,505 |
6,0 |
3,247 |
61,70 |
Таблица 6.3.
Значения необходимого коэффициента запаса прочности [S]Т при работе болтов с не контролированным натягом
Сталь |
Постоянная нагрузка |
Сменная нагрузка |
||||
Диаметр резьбы d, мм |
||||||
6…16 |
16…30 |
30…60 |
6…16 |
16…30 |
30…60 |
|
Углеродистая |
5…4 |
4…2,5 |
2,5…1,6 |
10…6,5 |
6,5 |
6,5…5 |
Легированная |
6,6…5 |
5…3,3 |
3,3 |
7,5…5 |
5 |
5…4 |
Задания к практической работе № 6
Вариант А
Таблица 6.4.
Задания для самостоятельного расчета
Вариант |
Осевая нагрузка FО, кН |
Класс прочности |
Нагрузка |
Вариант |
Осевая нагрузка FО, кН |
Класс прочности |
Нагрузка |
1 |
17 |
4,6 |
Постоянная |
16 |
25 |
5,6 |
Сменная |
2 |
20 |
3,6 |
17 |
24 |
3,6 |
||
3 |
15 |
4,6 |
18 |
23 |
5,6 |
||
4 |
18 |
4,6 |
19 |
22 |
4,6 |
||
5 |
22 |
4,6 |
Сменная |
20 |
21 |
4,6 |
Постоянная |
6 |
24 |
4,6 |
21 |
20 |
5,6 |
||
7 |
25 |
5,6 |
22 |
26 |
4,6 |
||
8 |
27 |
4,6 |
Постоянная |
23 |
27 |
5,6 |
Сменная |
9 |
28 |
4,6 |
24 |
28 |
5,6 |
||
10 |
30 |
4,6 |
25 |
29 |
4,6 |
||
11 |
32 |
5,6 |
Сменная |
26 |
30 |
5,6 |
Постоянная |
12 |
30 |
5,6 |
27 |
31 |
5,6 |
||
13 |
27 |
5,6 |
28 |
32 |
5,6 |
||
14 |
26 |
4,5 |
Постоянная |
29 |
18 |
4,6 |
Сменная |
15 |
24 |
5,6 |
30 |
16 |
4,6 |