Задача № 1

Определить силу, которую необходимо приложить к рукоятке ключа, соответствующей по длине стандартной, при контролируемой затяжке одноболтового соединения с резьбой М12 и крупным шагом. Материал болта – сталь 45, покрытие цинковое, смазка – машинное масло. Напряжение в стержне болта при затяжке .

Решение

Определяем силу затяжки болта

Н.

Определяем момент завинчивания

,

где мм – средний диаметр резьбы;

мм – средний диаметр опорной поверхности гайки;

– коэффициент трения на опорной поверхности гайки;

– коэффициент трения в резьбе;

– угол подъема винтовой линии;

– угол трения в резьбе.

Нмм.

Определяем силу на ключе

Н.

Ответ: 191 Н.

Задача № 2

Одноболтовое соединения нагружено постоянной силой 5000 Н, сдвигающей детали в стыке. Материал болта – сталь 30, класс прочности 5.6. Определить размеры резьбовой детали при постановке болта с зазором и без зазора. Коэффициент трения на стыке соединяемых деталей . Затяжка неконтролируемая.

Решение

1. Рассмотрим вариант конструкции с болтом, установленным в отверстии с зазором.

Определяем силу затяжки из условия работоспособности соединения

Н,

здесь – коэффициент запаса по отсутствию сдвига деталей в стыке при постоянной силеF.

Допускаемые напряжения

МПа,

здесь МПа – технический предел текучести материала резьбовой детали;

– запас статической прочности при неконтролируемой затяжке для углеродистой стали в предположении, что резьба имеет размеры в диапазоне М16…М30.

Определение внутреннего диаметра резьбы из условия статической прочности резьбовой детали

мм.

Определяем размеры резьбовой детали в соответствии с ГОСТ

мм, М30.

2. Рассмотрим вариант конструкции с болтом, установленным в отверстие без зазора

Определяем допускаемое напряжение сдвига при статической нагрузке

МПа.

Определяем диаметр стержня из условия статической прочности на сдвиг

мм.

По ГОСТ определяем размеры резьбовой детали.

Ответ: d_c = 9 мм; М8.

Задача № 3

Одноболтовое соединение нагружено переменной силойН, раскрывающей стык соединяемых деталей. Материал детали 30ХГСА. Болт затянут контролируемой затяжкой. Проверить прочность. Коэффициент основной нагрузки.

Решение

Определим силу затяжки болта из условия нераскрытия стыка

Н.

Определяем максимальную расчетную силу, действующую на болт

Н.

Определяем максимальное напряжение в резьбовой детали

МПа.

Определяем допускаемое напряжение для проверки статической прочности

МПа,

здесь МПа (класс прочности для стали 30ХГСА);

– запас статической прочности при контролируемой затяжке.

Проверка статической прочности

МПа < 450 МПа = .

Условие статической прочности выполняется.

Проверка прочности болта на многоцикловую прочность.

Определяем напряжения цикла

Амплитудное напряжение

МПа.

Среднее напряжение

МПа.

Определяем запас циклической прочности

.

здесь МПа – предел выносливости материала болта при растяжении.

Проверка условия циклической прочности

> .

Ответ: Условие циклической прочности выполняется.

Задача № 4

Определить нагрузку на наиболее нагруженный болт соединения кронштейна с основанием. Болты полностью идентичны и установлены в отверстия с зазором.Н,м,мм,мм,мм.