41.Резьбовые соединения:момент завинчивания,кпд и условие самоторможения.

Основные средства стопорения можно разделить на две группы:стопорные устройства, в которых создается допол­нительное трение – фрикционное стопорение; стопорные устройства со специальными запирающими элементами -позитивноестопорение.Наибольшее применение полу­чили пружинные шайбы, обеспечивающие благодаря упругости шайбы постоянство сил трения при колеба­ниях осевой нагрузки; Ана­логичный эффект достигается при использовании стопорных пружинных шайб с несколькими отогнутыми лепестками. Стопорение пружинными шайбами не всегда на­дежно.При малых колебаниях нагрузки или их отсутствии полу­чили распространение самоконтрящиеся гайки с завальцованными полиамидными стопорными кольцами в которых резьбу не нарезают. Она образуется при навинчива­нии на винт, при этом возникают силы трения между кольцом и резьбой винта. Вторая группа стопорных устройств основана на использо­вании деформируемых деталей .Наибольшее рас­пространение получили шплинты,применяемые в сочетании с прорезными гайками, и шайбы с лапками,отгибаемыми после затяжки гайки на боковые поверхности. В групповых резьбовых соединениях, подверженных боль­шим вибрациям, гайки стопорят обвязкой проволокой через отверстия с натяжением проволоки в сто­рону затягивания винта.Расчет на прочность при постоянной нагрузкеТак как размеры стандартных болтов, винтов и шпилек отвечают условию равнопрочности по критериям, соответствующим указанным разрушени­ям, то обычно их расчет ограничивается расчетом по одному основному кри­терию работоспособно­сти—прочностина­резаннойчастистер­жня на растяжение. При этом определяют рас­четный диаметр резьбы Длину болта, винта и шпильки выбирают в за­висимости от толщины со­единяемых деталей. Остальные размеры деталей резь­бового соединения (гайки, шайбы и др.) принимают исходя из диа­метра резьбы, по стандарту.Болт нагружен только внешней растягивающей силой F(без начальной затяжки). Расчет сводится к определению расчетного диаметра d_ррезьбы из условия прочности на растя­жение:откудагде —допускаемое напряже­ние на растяжение для болта. В этом случае нагружения для болтов из углеродистой стали рекомендуется Болтовое соединение нагружено осевой силой 1. БолтзатянутсилойF₀ безвнешнейосевой нагрузки. Стержень болта испытывает совмест­ное действие растяжения и кручения, т. е. растягива­ется осевой силой F₀от затяжки болта и скручивается моментом, равным моменту сил трения в резьбе T_р.

Нормальное напряжение от осевой силы F₀Касательное напряжение, вызванное моментом T_РПрочность болта определяют по . Вычисления показывают, что для стандартных метрических резьб

формула проверочного расчетаТаким образом, расчет болта на совместное действие растяжения и кручения можно заменить расчетом на растяжение, но по увеличенной в 1,3 раза силе F₀Формула проектировочного расчетаТребуемое значение осевой силы F₀выбирают по условиям герметичности и отсутствия смятия деталей в стыке.

2. Болт затянут с дополнительной осе­вой нагрузкой.

Сила F_б— суммарная нагрузка на затянутый болт:F_б =F_o +χF . Сила F_д— остаточная сила затяжки от одного болта:

F_д = F_o – (1- χ) F,где χ — коэффициент внешней нагрузки, показы­вающий, какая часть внешней нагрузки Fвосприни­мается болтом.для соединений стальных и чугунных де­талей без упругих прокладок χ = 0,2-0,3; для соединений тех же деталей, но с упругими прокладками (резина.) χ = 0,4-0,5.Из условия сохранения плотности стыка соединяемых деталей F_o = K_з (1 – χ) F,

где K_з— коэффициент запаса предварительной затяж­ки; в соединениях без прокладок при постоянной нагрузке K_з =1,25 -2; при переменной —K_з = 2,0 - 4. По условиям герметичности в соединениях с проклад­ками коэффициент K_з рекомендуется повышать до 5 [6].

F_б = K_з (1 – χ)F + χF.В расчете на прочность влияние крутящего момен­та при затяжке учитывается коэффициентом 1,3, который вводится в формулу. Если болт затягивается только предварительно, то значение крутящего момента пропорционально F₀и коэффи­циент 1,3 необходимо отнести к первому слагаемому формулы, а расчетная сила затяжки болта будетF_р=(1,3 K_з (1- χ) + χ) F

Если болт под нагрузкой затягивается дополни­тельно, то значение крутящего момента пропорцио­нально F_б, т. е. коэффициент 1,3 относят к суммарной нагрузке на затянутый болт:F_р =1,3( K_з (1- χ) + χ) F.Болтовое соединение нагруже­но поперечной силой.1. Болт поставленсзазоромПредварительная за­тяжка болта обязательна. Она должна обеспечить прижатие де­талей соединения силой F₀, до­статочной для создания силы трения fF₀между ними, исключающей сдвиг деталей. гдеК=1,4 -2— коэффициент запаса по сдвигу дета­лей; i= 1...2 — число стыков, т.е. плоскостей; f=0,15 -0,20 — коэффициент трения для чугунных и стальных деталей; z— число болтов. Прочность болта оценивается эквивалентным напряжением

2. Болтпоставлен беззазора. За­тяжка болта не требуется. Болт испытывает срез и смятие. Диаметр стержня болта d₀больше диаметра нарезаемой части на 1 -1,5 мм. Это предохраня­ет резьбу от смятия.

Формулы проверочного и проектировочного рас­четов болта на срез:где i= 1 -2 — число плоскостей среза; z — число болтов.проверочного расчета на смятие:где δ — наименьшая толщина соединяемых деталей, передающих нагрузку в одну сторону.