Детали машин - Батурин А.Т.
Скачать (прямая ссылка):
Несмотря на указанное расхождение между принятым допущением и теоретическими (а также экспериментальными) данными, расчетные формулы, приведенные в настоящем параграфе, дают достаточно надежные результаты, так как используемые в зтих расчетах допускаемые напряжения (и удельные давления) выбираются на основе опытных данных и практики проектирования п эксплуатации резьбовых соединений.
1OS РЕЗЬБОВЫЕ СОЕДИНЕНИЯ
§ 27. ПРАКТИЧЕСКИЕ СЛУЧАИ РАСЧЕТА БОЛТОВ
Как можно видеть из предыдущего, условия работы болта, а следовательно и расчет его, довольно сложны. В то же время болт представляет очень распространенную деталь, определять размеры которой приходится очень часто. Поэтому разработаны упрощенные способы расчета, опирающиеся на теоретические выводы и проверенные на практике.
Следует твердо помнить, что болты всегда (за очень редким исключением) рассчитывают на растяжение по осевой нагрузке, т. е. по уравнению
° = —<
Tidi (50)
4
где — — площадь сечения болта по внутреннему диаметру следует
брать по ОСТ НКТП 1260 для болтов с дюймовой резьбой и по ОСТ НКТП 32 — для болтов с метрической резьбой.
Учет различных условий работы отражается на выборе допускаемого напряжения [о]р. Ниже рассмотрены важнейшие случаи расчета болтов, причем приведенные значения допускаемых напряжений взяты для стандартных болтов, выполненных из стали Ст. 3 или Ст. 4. Для болтов из других сортов стали значения допускаемых напряжений должны быть соответственно изменены.
Случай 1. Гайка болта завертывается (но не затягивается) без нагрузки. Это самый благоприятный 'случай работы болта, он испытывает лишь растяжение, поэтому расчет ведут по уравнению (50), допуская в среднем [о]р = 900 кГ/см2.
С л у ч а й 2. Гайка болта затягивается. Болт испытывает напряжения, вызванные затяжкой; внешняя осевая нагрузка отсутствует (см. также случаи 3 и 6).
Здесь приходится учитывать и действие крутящего момента, поэтому расчет ведем по уравнению (50) с пониженным допускаемым напряжением [а]р = 350 ч- 1000 кГ/см2 для болтов из стали Ст. 3 диаметром от 12 до 42 мм при их статическом пагружении. "
Существенной особенностью расчета затянутых болтов является зависимость величины допускаемого напряжения не только от материала, но и от д и а м е т р а болта.
График для выбора допускаемых напряжений приведен на фиг. 105.
Случай 3. Болтовое соединение несет нагрузку, перпендикулярную к оси болта. Такой случай имеем, например, если соединяем болтами полосы, несущие растягивающую нагрузку (фиг. 104). И в этом случае болт работает на растяжение; затягиваем болт так, чтобы возникающая на стыке деталей сила трения была равна, а лучше — примерно на 20% больше силы,- растягивающей полосы. Выразим эту мысль уравнением. Возьмем і болтов; затянув
f
болты насколько допустимо, исходя из их прочности, получим допускаемую силу нажатия.
и соответствующую силу трения
ncfi
і [a]pf.
Принимая F = 1,2 [P], найдем допускаемое значение силы, растягивающей полосы:
ndi І [Gbf
[P) =
1,2
(51)
что и будет расчетным уравнением для данного случая.
Фиг. 104.
6 к іе гь зо 36 Md™ Фиг. 105.
Так как болты в этом случае затягиваются, то на основании вывода 2 § 25 можно допускать напряжение в болте тем большее, чем больше диаметр болта. На фиг. 105 дана диаграмма зависимости [о]р от диаметра затянутых болтов, построенная по практически проверенным даннымх, ею и рекомендуется пользоваться. При использовании диаграммы встретятся затруднения: ]а]р зави сит от диаметра болта, а он неизвестен и должен быть определен по уравнению (51).
В этом случае вопрос решается путем проб: задаются диаметром
nd\
болта, берут по диаграмме [о]Р и определяют F = — , причем
определенный по площади F диаметр должен быть приблизительно равным взятому в начале расчета; при двух-трех пересчетах удается подобрать нужный диаметр.
Что касается условий работы болта по фиг. 104, то их нельзя признать целесообразными: болты получаются обычно весьма большого диаметра. Поэтому стремятся избежать действия на болт поперечной нагрузки. На фиг. 106 приведен пример разгружающего
1 См. Энциклопедический справочник «Машиностроение», т. 2.
ПРАКТИЧЕСКИЕ СЛУЧАИ РАСЧЕТА БОЛТОВ 109
110
P E ЗЪГ, O В Ы E С О E Д И H E11И Я
устройства. Поперечная нагрузка воспринимается здесь (полностью или частично) шпонкой, которая, работая на срез, разгружает болты.
Возможно, впрочем, и другое решение: можно заставить болты работать на с р е з, но для этого необходимо тело болта точно пригнать к отверстию или применить так называемые
Фиг. 106. Фиг. 107.
призонные болты, которые также работают на срез (фиг. 107). Расчетное уравнение в этом случае имеет вид
Т"г/> —
Q
гаі0'
1 JcPi
(52)
7777.
?
о
-л. Л-
Фиг. 108.
по этому уравнению рассчитываются не только призонные, но и цилиндрические болты п р и плотной пригонке и X к отверстию. Такой вариант конструкции дает болты значительно меньшего диаметра по сравнению с вариантом по фиг. 104, когда болты работают на затяжку, но соединение получается более дорогим. Призонные болты надежно работают, но мало употребляются вследствие большой трудоемкости работы по пригонке конусов.