8.1.4 Розрахунок болтового з’єднання, затягнутого і навантаженого зовнішньою осьовою розтягуючою силою

Цей випадок з’єднання часто зустрічається у машинобудуванні для кріплення кришок циліндрів, підшипникових вузлів. Робота болтів кришки посудини, що знаходиться під внутрішнім тиском газу, може служити одним із характерних прикладів аналізованих випадків:

– болт затягують тільки попередньо;

– болт при повному робочому навантаженні затягують додатково.

Розрахункові формули:

– для першого випадку

; (8.9)

– для другого випадку

, (8.10)

де – прикладене до болта зовнішнє навантаження.

Якщо кришка, наприклад, затягнута декількома болтами, то вважаємо, що всі болти навантажені однаково і при їхньому числі, рівному ,

, (8.11)

де – сумарне навантаження на кришку, обумовлене, наприклад, тиском газу;

– коефіцієнт затяжки болта, приймається: для з’єднання при постійному навантаженні ; для з’єднання при перемінному навантаженні ;

– κоефіцієнт зовнішнього (основного) навантаження, прийма-ється: для з’єднання без прокладок ; для з’єднання з пружними прокладками ;

– розрахунковий діаметр різьби болта;

– допустиме напруження

, (8.12)

де – межа текучості ;

– необхідний коефіцієнт запасу міцності .

Приклад. Кришку газового резервуару вирішено кріпити шпильками М12 зі сталі Ст30. Матеріал прокладок – азбест. Максимальна сила тиску газу на кришку кН. Можливі невеличкі коливання газу у резервуарі. Визначити число шпильок. Розрахункова схема приведена на рисунку 8.4.

Рисунок 8.4 – Схема кріплення кришки резервуару

Розв’язок проводимо у такій послідовності.

Визначаємо допустиме напруження

Н/мм²,

де приймаємо при постійному навантаженні;

Для різьби М12 за таблицею 2.5 маємо крок мм.

Розрахунковий діаметр буде дорівнювати

мм.

Для герметичності з’єднання шпильки повинні бути поставлені p попереднім затягуванням при складанні.

Приймаємо ; .

Тоді прикладене до болтів зовнішнє навантаження

кН.

кН, звідки число шпильок

.

Приймаємо .

8.1.5 Розрахунок гвинтів стяжного пристрою

Для створення попередніх напружень в елементах конструкцій, напружень канатів і ряду інших випадків застосовують затяжний пристрій, що складається з двох гвинтів, одного з правою і другого з лівою різьбою, і стяжної муфти, що має з однієї сторони внутрішню праву, а з іншою – ліву різьбу.

Небезпечні перетини гвинтів перебувають за межами муфти. Поздовжня сила і момент, що крутить, мають свої найбільші значення в одних і тих же перерізах.

Умова міцності за гіпотезою енергії формозміни

, (8.13)

де – нормальне напруження від дії повздовжньої сили;

– розрахунковий діаметр різьби болта;

– зовнішній діаметр різьби;

– крок різьби;

– дотичне напруження від дії моменту кручення у різьбі;

визначають за формулою

, (8.14)

де – поздовжня сила;

– середній діаметр різьби;

– кут підйому гвинтової лінії

, (8.15)

де – крок різьби;

– число заходів різьби;

– приведений кут тертя

, (8.16)

де – коефіцієнт тертя, приймається ;

– кут профілю різьби, для метричної різьби , для трапецеїдальної .

Полярний момент опору дорівнює

мм. (8.17)

Тоді

. (8.18)

Після визначення його порівнюють з граничним напруженням.