6.4.4. Вибір раціональних параметрів з’єднань типу болт-гайка
Розглянемо розрахунок різьбових з'єднань за допомогою графіків.
Приклад 1. Визначити раціональне поєднання параметрів болта і гайки різьбового з'єднання із умови мінімальної металоємкості, якщо поперечне зусилля, що діє на з'єднання Fr=12,5 kH, коефіцієнт тертя з'єднувальних деталей f= 0,12, запас міцності [S] = 1,5, число болтів Z = 2, навантаження постійне.
Необхідне зусилля попереднього затягування одного болта
|
|
.Зусилля, при якому еквівалентне напруження в стержні болта буде рівне зусиллю, яке визиває текучість стержня болта:
|
|
.Знайдемо найменший стандартний діаметр різьби і відповідний клас міцності болта. Для цього із точки на осі абсцис, що відповідає зусиллю FT= 93,75 кН, поведемо вертикальну лінію 1 до перетину з кривими, що зображають класи міцності болтів (рис.5.8.,а). Із умови найменших розмірів приймаємо болт з різьбою М12, тобто найменший стандартний діаметр різьби. Клас міцності болта зображає крива, яка першою перетинає лінію болта М12 справа від проведеної лінії 1. Це крива, яка зображає клас міцності болта 12.9.
Визначимо клас міцності гайки із умови рівноміцності. Для цього продовжимо лінію І вниз /рис.2,34,6/. Потрібний клас міцності гайки зображається кривою, яка першою перетинає лінію гайки М12 справа від лінії 1. Це штрихова крива, що зображує клас міцності гайки 10. Таким чином, в результаті розв'язування цієї задачі отримали раціональні параметри різьбового з'єднання: різьба М12, болт - кл. міцн. 12.9, гайка низька - кл. міцн. 10.
Приклад 2. Знайти допустиме зусилля попереднього затягування для болта М24 групи міцності 25, якщо σзат.= 0,70σТ і підібрати клас міцності гайки.
Користуючись кривою групи міцності 25 (рис. 2.34,а) визначимо зусилля FТ для болта М24. Для цього із точки перетину лінії М24 з кривою 25 проведемо вертикальну лінію І до перетину з віссю абсцис, отримаємо Fт =270 кН. Допустиме зусилля попереднього затягування Fзат.= 0,7х270= =189 кН.
Визначимо необхідний клас міцності гайки. Для цього продовжимо вертикальну лінію 1 до перетину з лінією гайки М24 (рис. 2.34,б). Клас міцності гайки визначається кривою 23, яка перетинає лінію гайки М24 першою справа від лінії 1.
Таким чином, визначивши зусилля в кріпильних вузлах і користуючись запропонованими графіками, можна визначити раціональні геометричні параметри, а також поєднання класів міцності болтів і гайок кріпильних вузлів.
Отже, запропонована методика розрахунку і раціонального конструювання кріпильних вузлів механізмів і машин заключається в наступному:
1. Визначаємо зусилля, які будуть діяти в кріпильних вузлах машин, згідно (5.33) і підбираємо їх раціональні параметри з метою мінімізації зусилля.
2. Визначимо необхідне зусилля попередньої затяжки і повну осьову силу, яка діє на болт.
3. Підбираємо раціональні параметри різьбових з'єднань кріпильних вузлів (болтів і гайок), користуючись запропонованими графіками (рис. 2.33) і (рис. 2.34).