2.1.9 Расчет резьбовых соединений

Приведенные ниже расчетные схемы разобраны на примере болтового соединения. Эти же схемы применяются для расчета винтов и шпилек.

2.1.9.1 Расчет незатянутого нагруженного соединения (рис. 2.14)

Стержень болта работает на растяжение, поэтому расчет ведется по нормальным напряжениям растяжения. В качестве расчетного сечения принимается самое тонкое сечение стержня болта – по внутреннему диаметру резьбы.

При проектировании по известной нагрузке резьбу можно подобрать по расчетному внутреннему диаметру резьбы:

Рис. 2.14. Незатянутое нагруженное резьбовое соединение

.

Номинальный диаметр резьбы подбирается по ГОСТу.

2.1.9.2 Расчет затянутого ненагруженного соединения (рис. 2.15)

В результате затяжки гайки стержень болта получает растягивающую нагрузку. Кроме того, при вращении гайки, в момент затяжки, за счет сил трения в резьбе и на торце головки, стержень болта подвергается закручиванию. Поэтому расчет стержня болта надо вести на одновременное действие растяжения и кручения. Однако, на практике расчет ведут только на растяжение с использованием эквивалентной нагрузки:

где – коэффициент, учитывающий кручение; в зависимости от типа резьбы = 1,25…1,3.

В

Рис. 2.15. Затянутое ненагруженное резьбовое соединение

качестве расчетного сечения принимается самое тонкое сечение стержня болта – по внутреннему диаметру резьбы.

.

При проектировочном расчете внутренний диаметр резьбы:

.

2.1.9.3 Расчет затянутого нагруженного соединения (рис. 2.16)

Д

Рис. 2.16. Затянутое нагруженное резьбовое соединение

анный случай нагружения является на практике самым распространенным. Соединение затянуто, в результате затяжки гайки на стержень болта действует растяжение и кручение (см. расчет затянутого ненагруженного соединения). Кроме того, к соединяемым деталям приложена внешняя нагрузка , которая стремится отдалить детали друг от друга. Через гайку и головку болта она растягивает болт. Если бы все детали были абсолютно жесткими, то суммарную нагрузку, действующую на стержень болта, можно было определить простым сложением внешней нагрузки и силы затяжки . Но сила затяжки через гайку и головку болта стремится приблизить соединяемые детали, в то время как внешняя нагрузка стремится их отдалить. Из-за податливости деталей эти силы частично компенсируют друг друга. Поэтому суммарная нагрузка, действующая на стержень болта:

.

Коэффициент для коротких, достаточно жестких болтов обычно принимают 1,4.

В качестве расчетного сечения принимается самое тонкое сечение стержня болта – по внутреннему диаметру резьбы.

При проектировочном расчете внутренний диаметр резьбы:

.

2.1.9.4 Расчет соединения, несущего поперечную нагрузку (рис. 2.17)

Стержень болта соединения, несущего поперечную нагрузку растянут силой затяжки . Внешняя поперечная нагрузка на стержень болта не действует. По условиям работы сила прижатия соединяемых деталей (равная ) друг к другу должна быть такая, чтобы создать на поверхности деталей силы трения большие, чем внешняя нагрузка :

,

где – коэффициент трения; для стальных стыков = 0,1…0,2.

.

При проектировочном расчете внутренний диаметр резьбы:

.

У

Рис. 2.17. Резьбовое соединение, несущее поперечную нагрузку

словия работы соединения, несущего поперечную нагрузку считаются неблагоприятными, т.к. сила затяжки значительно превышает внешнюю нагрузку :

.

Поэтому болты подобного соединения стараются разгрузить различными способами: применяя призонные болты (рис. 2.18а), с помощью штифтов (рис. 2.18б,в), шпонок (рис. 2.18г) или втулок (рис. 2.18д), с помощью ступенек на стыке деталей (рис. 2.18е).

а	б	в	г	д	е
Рис. 2.18. Способы разгрузки болтового соединения от поперечной нагрузки