Расчет крепежных резьбовых соединений на прочность

В крепежных резьбовых соединениях действуют внешние силы и силы затяжки гаек, которые приложены к крепежным элементам (винт, болт, гайка) и к соединяемым элементам конструкций. Эти силы могут вызвать в соединении остаточные деформации. Для удовлетворительной работы соединений необходимо рассчитать параметры резьбовых соединений с учетом выбранных материалов для изготовления винта, болта, гайки и соединяемых элементов конструкции.

Расчету подлежат:

– витки резьбы болта (винта) и гайки на срез и смятие;

– головка болта (винта) на срез;

– стержень болта на растяжение и срез (если болт установлен в отверстие

конструкции без зазора);

– соединяемые элементы конструкции на сдвиг (если болт установлен

в отверстие с зазором), на смятие, на растяжение и срез (аналогично

с заклепочными соединениями, если болт установлен в отверстие без зазора).

Существуют и другие (специальные) методы расчетов, которые зависят от условий эксплуатации резьбовых соединений (например, в условиях высоких температур, высоких давлений и т. п.).

Схема нагружения витков резьбы

Расчет резьбы болтового соединения

Расчёт витков резьбы болта на срез:

, .

Расчёт витков резьбы гайки на срез:

, ,

где F – осевая сила на винте, кН;

–длина рабочей резьбы болта, мм;

k – коэффициент учета типа резьбы:

для треугольного профиля k = 0,87;

для трапецеидальной резьбы k = 0,65;

для прямоугольной резьбы k = 0,5;

Н – высота гайки, мм;

K_m = 0,6 – коэффициент учета неравномерности нагрузки по виткам резьбы.

–действующие и допускаемые напряжения среза в витках

гайки и ,болта, кН/мм².

Расчет витков на смятие:

, .

Здесь Z – количество витков на длине свинчивания (на высоте гайки Н):

;

–действующие и допускаемые напряжения смятия, кН/мм².

Расчет головки болта (винта) на срез:

а) б)

Схема для расчета головки болта на срез:

а) вид до среза; б) вид после среза

Расчётная зависимость:

, ,

где d – диаметр стержня болта, мм;

h – высота головки болта, мм.

Расчет резьбы на разрыв:

Схема подвески грузового крюка

Расчётная зависимость:

, ,

где F – осевая сила растяжения.

Эта сила F состоит в общем случае из суммы сил: затяжки гайки и внешней нагрузки, если она имеется по условиям эксплуатации.

Расчет на срез стержня болта

Схема установки болтов в отверстия соединяемых деталей

а) без зазора; б) с зазором

Расчётная зависимость:

, ,

где F_в – внешняя сдвиговая нагрузка, действующая в плоскости стыка

соединяемых элементов, кН;

d_c – диаметр стержня винта, мм.

Контрольные вопросы

1. Виды сварки.

2. Сущность электродуговой сварки.

3. Защита металла шва от окисления.

4. Оборудование для электродуговой, газовой и контактной сварки.

5. Виды сварных соединений.

6. Виды сварных швов, методы их расчёта.

7. Дать определение резьбе и резьбовому соединению.

8. Классификация резьб (по поверхности, по форме профиля и др.).

9. Основные параметры резьбы.

10. Области применения резьб.

11. Расчет крепежных резьбовых соединений на прочность.

2. Типовые части приводов строительных машин

Приводом называют энергосиловое устройство, приводящее в движение машину или её рабочий механизм. Привод состоит из источника энергии (силовой установки), передаточного устройства (трансмиссии) и системы управления для включения и отключения механизмов маши­ны, а также для изменения режимов их движения.

Передаточное устройство (трансмиссия) состоят из передач, которые представляют собой механизмы для передачи непрерывного враща­тельного или поступательного движения, в том числе и для преобразования одной формы движения в другую, например, вращательного в поступательное или наоборот.

Любая передача описывается параметрами: передаточным отношением – i, определяемым как отношение (по модулю) скорости входного звена к скорости выходного звена, и коэффи­циентом полезного действия (КПД) – .

Большинство механических передач преобразует вращательное движение на входе во вращательное же движение на выходе. Для них:

,

где – угловые скорости и частоты вращения соответственно на входе и на выходе.

Коэффициент полезного действия есть отношение

,

где иэнергия вращения соответственно на входе и на выходе передачи.

По конструктивному исполнению элементов механических передач, участвую­щих в преобразовании параметров движения, различают:

фрикционные,

ременные,

зуб­чатые,

червячные,

цепные,

канатные передачи.

В передачах первых двух видов движе­ние от ведущего к ведомому звену передается за счет сил трения на контактных поверхностях сцепляющихся друг с другом ведущего и ведомого звеньев. Эти передачи отно­сятся к передачам движения трением.

В зубчатых, червячных и цепных передачах дви­жение передается за счет силового воздействия зацепляющихся друг с другом элемен­тов ведущего на элементы ведомого звена. Эти передачи составляют группу передач движения зацеплением. Канатные передачи образуют особую группу для пере­дачи движения закрепленным на ведущем звене канатом. Эти передачи используют в крановых полиспастах. Из-за наличия в ременных, цепных и канатных передачах гибких связей - соответствен­но ремней, приводных цепей и канатов их называют передачами с гибкой связью.