7. Расчет резьбы на прочность.

Основные виды разрушения резьб: крепежных – срез витков; ходовых – износ витков.

Критерии работоспособности и расчета:

1) для крепежных: прочность, связанная с напряжением среза (касательное τ);

2) для ходовых: износостойкость, связанная с напряжением смятия (нормальное σ_см).

У словие прочности резьбы по напряжениям среза:

где Н – высота гайки, или глубина завинчивания винта в деталь;

- коэффициент полноты резьбы (для треугольной резьбы К=0,87, для прямоугольной К=0,5, для трапецеидальной К=0,65);

- коэффициент неравномерности нагрузки по виткам резьбы. . Большие значения , если ( - временная σ).

Если материалы винта и гайки одинаковые, то напряжения среза рассчитывают только на резьбу винта, т.к. .

Условие износостойкости ходовой резьбы по напряжениям смятия:

,

где - число рабочих витков; h – высота рабочая профиля; K_m=2.

С учетом приработки ходовых резьб, при условии, что допускаемые напряжения принимают согласно накопленному опыту эксплуатации.

8. Расчет стержня болта на прочность. Болт нагружен осевой растягивающей силой, предварительная и последующая затяжка его возможны.

Т акой вид нагружения самый распространенный. Под действием силы F_зат болт растягивается, детали стыка сжимаются.

П од действием внешней силы F:

1) часть χF дополнительно нагружает болт;

2) часть (1-χ)F частично разгружает детали стыка от сжатия.

Коэффициент χ – коэффициент внешней (осевой) нагрузки.

Задача о распределении силы F решается из условия совместности деформации. При действии на соединения внешней силы F до раскрытия стыка сжатие соединяемых болтом деталей уменьшается на столько, на сколько болт растягивается:

, где - к/т податливости соединяемых болтом деталей;

- к/т податливости болта, т.е. удлинение болта при растяжении под действием силы 1Н. Отсюда , где - длина деформируемой части стержня болта, принимается равной толщине сжимаемых болтом деталей; А – площадь поперечного сечения, Е – модуль упругости.

Для определения к/та податливости соединяемых деталей пользуются методом принципа Бобарыкова: деформация распространяется по конусам давления, α=45.

Новейшие исследования показывают, что α<45; рекомендуется принимать Для упрощения конус заменен цилиндром, диаметр которого равен среднему диаметру конуса. Тогда .

При отсутствии упругих прокладок . При их наличии .

Для нашего случая .

Условие невозможности раскрытия стыка: ,

где k – к/т затяжки болта, учитывающий силу предварительной затяжки болта. В соединениях без прокладки при постоянной нагрузке k=1,25. По условиям герметичности k=5 (до и выше).

Растягивающая сила F₀, действующая на болт после предварительной затяжки и приложения внешней силы F: .

При отсутствии последующей затяжки болт рассчитывается с учетом крутящего момента предварительной затяжки по расчетной силе:

.

При возможности последующей затяжки проектный расчет:

Вычислить χ, сравнить с принятым. Если большая разница, принять χ ближе к расчетному и заново рассчитать болт.