23 Конструктивные и технологические мероприятия,
1. Снижение амплитудных напряжений. Ранее мы получили
,
где
.
Отсюда видно, что
для уменьшения амплитудных напряжений
(уменьшения доли внешней нагрузки,
приходящейся на болт) нужно увеличить
податливость болта. Податливость болта
можно увеличить путем увеличения его
длины или уменьшения его диаметра (рис.
20.1). Для увеличения длины болта применяют
специальные дистанционные втулки.
Уменьшение диаметра болта производят
в ненарезанной части, за счет чего
удается увеличить допустимую пульсирующую
нагрузку на соединение более чем в 1,5
раза. Уменьшить х
можно и за счет увеличения жесткости
соединенных деталей (снижение
)
и стыка (улучшением пригонки, увеличением
жесткости прокладок).
2 Уменьшение концентрации напряжений. Это достигается за счет тщательной обработки и введения галтелей при переходе от одного диаметра болта к другому и при переходе стержня болта в головку. Закругление под головкой в стандартном болте
r/d=0,016…0,05.
Изготовление резьбы методом накатки также снижает концентрацию напряжений при этом не нарушается структура металла, не перерезаются его волокна.
3. Выравнивание нагрузки по виткам. Это достигается применением гаек улучшенной конструкции. Такие конструкции приведены выше.
Конструктивные и технологические способы повышения прочности резьбовых деталей.
1. Конструктивные и технологические способы повышения прочности резьбовых деталей. При действии на соединение переменных нагрузок разрушение, как правило, происходит на резьбовом участке винта. Поэтому любые приемы, повышающие выносливость резьбового участка, должны рассматриваться как повышающие работоспособность соединения в целом. Основной причиной пониженной выносливости является высокая концентрация напряжений во впадинах витков резьбы, особенно в зоне первых рабочих витков (вблизи опорной поверхности гайки). По- п ому снижение местной нагрузки в зоне наибольшей концентрации позволяет повысить до 60 % циклическую прочность резьбо- пых соединений. На рис, 2.26 в качестве примеров приведены илрианты выполнения гаек и винта в резьбовой зоне с улучшенным распределением нагрузки по виткам резьбы (β — коэффициент повышения предела выносливости по сравнению с обычным исполнением). Некоторое повышение предела выносливости (чо 20 %) можно получить путем выполнения отверстия под резьбу в гайке со стороны опорной поверхности на конус (рис. 2.27). В этом случае нагрузка Fx на виток винта со стороны опорной поверхности прикладывается на большем плече а (рис. 2.27, б), что увеличивает изгибную податливость витков резьбы винта и снижает долю приходящейся на них нагрузки.
Определенный эффект может быть достигнут в случае выполнения резьбы гайки с шагом немного большим, чем шаг резьбы винта. Если разность шагов выбрать равной Δ/ζ, где Δ — средний боковой зазор в резьбе, a ζ — число витков гайки, то после свинчивания гайки с винтом до приложения нагрузки в контакте будут находиться не все пары витков резьбы винта и гайки, а только пары витков, ближайшие к торцам гайки (рис. 2.28). Нагрузка F, приложенная к винту, вызовет растяжение его и сжатие тела гайки. Вследствие этого разность шагов будет уменьшаться и постепенно все витки, включая первый виток снизу, подключатся к работе (рис. 2.28, о). В этом случае нагрузка на первом витке минимальна. При дальнейшем увеличении силы F рост нагрузки на нижние витки будет происходить более интенсивно, в результате чего при рабочей нагрузке эпюра принимает вид, показанный на рис. 2.28, в. Эффект повышения прочности достигается за счет более равномерного распределения нагрузки по виткам резьбы.
Рис. 2.26. Конструктивные способы повышения равномерности распределения нагрузки по виткам резьбы (β — коэффициент повышения предела выносливости) |
24. Расчет групповых болтовых соединений, нагруженных в плоскости стыка.
Заменим действие силы F на плече l сдвигающей силой Fприложенной в центре тяжести и моментом M=Fl, который стремится повернуть вокруг центра тяжести. Применим принцип независимости действия сил и найдем усилие в болтах от сдвигающей силы F и момента М. Найдем усилие в болтах от усилия в болтах FF=F/z
Усилие в болтах от момента будут направлены перпендикулярно расстоянию от центра тяжести до болтов и пропорционально деформации дельта в следствии закона Гука.