1.10. Расчет резьбовых соединений, нагруженных моментом сил в плоскости стыка при установке винтов с зазором и без зазора:

В расчете принимаются следующие допущения:

- возможный взаимный поворот деталей при действии момента происходит относительно центра масс фигуры, образованной сечениями винтов.

- силы , приходящиеся на болты от действия центральных внешних сил равны, т.е. , где z – число болтов.

- силы, нагружающие болты из-за действия момента Т, пропорциональны расстояниям от болтов до центра масс.

Момент Т определяется из соотношения:

Максимально нагружены наиболее удаленные болты, на которые действует сила:

Таким образом максимальная сила, действующая на болт определяется геометрическим соотношением (для первого болта):

Далее для определения диаметра болтов рассчитывают одиночное болтовое соединение, нагруженное сдвигающей силой .

Для болтов, поставленных с зазором:

Критерий работоспособности – несдвигаемость деталей относительно друг друга:

Введем коэффициент запаса по сдвигу k и выразив через силу затяжки и коэффициент трения f, получим: , где i – количество стыков фланцев.

Тогда сила затяжки равна:

Расчетный диаметр винта определяем по формуле:

Зная , можно подобрать резьбу.

На практике для повышения надежности соединений часто используют дополнительные разгрузочные устройства: шпонки, штифты и т.д.

Для болтов, поставленных без зазора:

Критерии работоспособности:

- несрезаемость винта:

- несминаемость деталей:

Касательные напряжения в опасном сечении стержня винта:

- диаметр стержня винта

- допускаемое напряжение среза

При малых толщинах соединяемых деталей, необходимо рассчитать на смятие:

- допускаемое напряжение смятия менее прочной из контактирующих деталей.

Примем допущение: площадь смятия – боковая поверхность цилиндра заменена площадью диаметрального сечения винта.

1.11. Расчет резьбовых соединений, нагруженных предварительной силой затяжки и последующей внешней осевой силой:

На крышку, закрепленную болтами, действует сила , вызванная внутренним давлением . На каждый болт действует сила , где z- кол-во болтов.

Рассмотрим одноболтовое резьбовое соединение, где последовательно показаны: соединение без нагрузки, деформированное состояние после затяжки винта, и после приложения к затянутому соединению внешней нагрузки :

Под действием силы затяжки винт удлинился на величину , а детали сожмутся на величину . Деформации и в общем случае не равны и зависят от податливостей винта и деталей :

После приложения внешней силы , винт дополнительно удлиниться на величину , и на столько же уменьшится деформация деталей . Т.о. имеет место равенство:

На болт приходится только часть внешней нагрузки: , тогда остальная часть, т.е. приходится на стык.

- податливости винта и деталей;

Следовательно из условия совместных перемещений:

Откуда получим коэффициент основной нагрузки:

Т.о. выгодно иметь абсолютно жесткие стыки и податливые болты, в особенности при переменных нагрузках и вибрациях.

Для стальных стыков:

Для стыка с бетоном:

Чтобы учесть это обстоятельство вводят коэффициент запаса по нераскрытию стыка k:

Для герметичных стыков:

Если внешняя нагрузка постоянна, то . А если же переменная, то