
- •Архаические буквы
- •Лекция №1 Общие принципы проектирования машин.
- •Лекция № 2. Основные показатели качества машин.
- •Мероприятия по уменьшению изнашивания:
- •Лекция № 3. Основные принципы и этапы разработки машин
- •Лекция № 4. Соединения деталей машин
- •Сварные соединения и их расчёт
- •Лекция № 5. Заклепочные соединения и их расчёт
- •Методика расчета заклепочных швов
- •Лекция № 6 паяные и клеевые соединения
- •Лекция № 7. Резьбовые соединения Деталей машин и их расчёт
- •Классы прочности и материалы резьбовых деталей
- •Силовые соотношения, условия самоторможения и к. П. Д. Винтовой пары.
- •Расчёт на прочность резьбовых соединений
- •Лекция № 8. Расчёт болтов, винтов и шпилек при действии статических нагрузок
- •III. Предварительно затянутый болт дополнительно нагружен внешней осевой растягивающей силой; последующая затяжка болта отсутствует или возможна.
- •Классы прочности и материалы резьбовых деталей
- •Лекция № 9. Шпоночные и шлицевые соединения
- •Соединения с сегментными шпонками
- •Шлицевые соединения
- •Лекция №10. Сопряжение деталей. Основы взаимозаменяемости. Допуски и посадки. Качество поверхности.
- •Соотношение между допуском и единицей допуска
- •Лекция №11. Соединение деталей посадкой с натягом Общие сведения
- •Оценка и область применения
- •Соединение посадкой на конус
- •Лекция №12. Передачи. Общие сведения о передачах Виды передач
- •Основные силовые и кинематические соотношения механических передач.
- •Лекция №13 фрикционные передачи и их расчёт.
- •Краткие сведения о контактных напряжениях
- •Характер и причины отказов под действием контактных напряжений
- •Кинематический и силовой расчеты
- •Лекция №13. Зубчатые передачи
- •Основы теории зубчатого зацепления
- •Эвольвента окружности.
- •Материалы зубчатых колёс, точность изготовления передач.
- •Причины отказов и виды расчётов зубчатых передач.
- •Действующая и расчётная нагрузка в передаче.
- •Расчётная схема и цель расчёта зубчатой передачи на усталостное выкрашивание зубьев.
- •Расчётная схема и цель расчёта зубчатой передачи на изгибную прочность зубьев.
- •Причины отказов и виды расчётов червячных передач.
- •Лекция №15 Планетарные и волновые зубчатые передачи. Передачи Новикова.
- •Передаточное отношение
- •Волновые зубчатые передачи
- •Характер и причины отказов деталей волновых передач
- •Зацепления новикова
- •Лекция №16. Виды ремённых передач, материалы ремней и шкивов.
- •Кинематика и геометрические параметры передачи.
- •Нагрузка на детали ремённой передачи.
- •Основные этапы расчёта ремённых передач:
- •Цепные передачи
- •Применение цепных передач.
- •Причины отказов и основы расчёта цепных передач.
- •Лекция №17. Валы и оси. Опоры валов и осей - подшипники. Муфты для соединения валов Назначение, материалы и конструирование валов и осей.
- •Критерии работоспособности и расчёт валов.
- •Этапы расчёта и проектирования вала:
- •Лекция № 18 Трение в механизмах и машинах
- •Лекция №19 Подшипники качения. Общие сведения и классификация
- •Подшипники скольжения - характеристика и расчёт.
- •Режимы работы и расчёт подшипников скольжения.
- •Лекция №20 муфты приводов Общие сведения
- •Расчетный момент
- •Глухие муфты
- •Жесткие компенсирующие муфты
- •Упругие муфты
- •Предохранительные муфты
- •Центробежные муфты
- •Обгонные муфты
- •Лекция №21 полиспасты
- •Канатные барабаны
- •Фрикционные барабаны (шпили)
- •Крепление конца каната на барабане
- •Расчёты барабанов
Лекция № 8. Расчёт болтов, винтов и шпилек при действии статических нагрузок
Выход из строя болтов и винтов обычно происходит вследствие разрыва стержня по резьбе. Так как размеры стандартных болтов, винтов и шпилек отвечают условию их равнопрочности по указанным критериям, то расчет обычно производят по одному основному критерию работоспособности — прочности нарезанной части стержня. Из расчета стержня на прочность определяют номинальный диаметр резьбы болта. Длину болта принимают в зависимости от толщины соединяемых деталей. Остальные размеры болта, а также гайки, шайбы и гаечного замка принимают в зависимости от диаметра резьбы по соответствующим ГОСТам.
Рассмотрим расчет болтов при статическом нагружении.
Болт нагружен осевой растягивающей силой; предварительная и последующая затяжка его отсутствуют (соединение ненапряженное, рис. 38).
Такой вид нагружения встречается сравнительно редко. Болты в этом случае обычно находятся под действием сил тяжести. Характерным примером данного нагружения может служить резьбовой конец грузового крюка грузоподъемной машины.
Условие прочности болта
(8.1)
Рис. 38.
где σρ — расчетное напряжение растяжения в поперечном сечении нарезанной части болта; F — сила, растягивающая болт; άγ — внутренний диаметр резьбы болта; Ισρ] — допускаемое напряжение на растяжение болта.
В дальнейшем для краткости под словом «болт» будем подразумевать и другие резьбовые изделия: винты, шпильки, стержни с резьбой и т. п.
Формулой (8.1) пользуются при проверочном расчете болта. Из нее вытекает зависимость для проектного расчета болта
или
(8.2)
II. Болт испытывает растяжение и кручение, обусловленные затяжкой.
Крутящий момент,
возникающий в опасном поперечном сечении
болта, равен моменту Τ
в резьбе,
определяемому по формуле
,
где Fa
– осевая сила, ψ – угол подъёма резьбы
Лишь для установочных винтов при
определении момента, скручивающего
стержни, следует учитывать момент силы
трения на торце.
Эквивалентное напряжение в болте, в опасном поперечном сечении которого возникают продольная сила, равная усилию F затяжки, и крутящий момент Т, равный моменту в резьбе, определим по гипотезе энергии формоизменения:
(8.3)
где σ3ΚΒ — эквивалентное (приведенное) напряжение для опасной точки болта; σρ — напряжение растяжения в поперечном сечении болта; τк — наибольшее напряжение кручения, возникающее в точках контура поперечного сечения болта.
Принимая для стандартных стальных болтов с метрической резьбой ψ=2°30', d2/d1=l, 12 и f=0,15, чему соответствует φ'=8°40΄ окончательно
Получим
Следовательно, болт, работающий одновременно на растяжение и кручение, можно рассчитывать только на растяжение по допускаемому напряжению на растяжение, уменьшенному в 1,3 раза, или по расчетной силе, увеличенной по сравнению с силой, растягивающей болт, в 1,3 раза.
или
Аналогичное решение рекомендуется для болтов, нагруженных осевыми растягивающими силами и испытывающих кручение от подтягивания гаек под нагрузкой. Такое нагружение имеет место в винтовых стяжках (рис.39) .
Рис. 39.