21. Расчет на прочность стержня болта, внешняя нагрузка отсутствует

Стержень винта нагружен только внешней растягивающей силой.

Примером служит нарезанный участок крюка для подвешивания гру­за (рис. 1.18). Опасным является сечение, ослабленное нарезкой. Площадь этого сечения оценивают приближенно по внутреннему диаметру dtрезьбы.

Условие прочности по напряжениям растяжения в стержне

(1.16)

Допускаемые напряжения [а] здесь и далее см. табл. 1.2.

Болт затянут, внешняя нагрузка отсутствует. Примером служат болты для крепления ненагруженных герметичных крышек и люков корпусов машин (рис. 1.19), В этом случае стержень болта рас­тягивается осевой силой F_aaT, возникающей от затяжки болта, и закручивается моментом сил в резьбе Г_р—см. формулу, (1.5), где FравнаF_3aT.

Напряжение растяжения от силы /\,_ат

Напряжения кручения от момента Г_р \ (1.17)

Требуемое значение силы затяжки

гдеА — площадь стыка деталей, приходящаяся на один болт, ст_см — напряжение смятия в стыке деталей, значение которого выбирают по условиям герметичностиПрочность болта определяют по эквивалентному напряжению

(1.18) Вычисления показывают, что для стандартных метрических резьб

Э то позволяет рассчитывать прочность болтов по упрощенной формуле

Расчетамии практикой установлено, что болты с резьбой меньше М10. . .М12 можно разрушить при недостаточно квалифицированной затяжке. Например, болт с резьбой Мб разрушается при силе на клю­че, равной 45Н; болт с резьбой М12 — при силе 180 Н (см. табл. 1.6). Поэтому в среднем и тяжелом машиностроении не рекомендуют приме­нять болты малых диаметров (меньше М8). На некоторых заводах для затяжки болтов используют специальные ключи предельного момента. Эти ключи не позволяют приложить при затяжке момент больше уста­новленного. В таком случае отпадает необходимость ограничивать применение болтов малых диаметров (при условии, что ключи предельного момента применяют и в эксплуатации

22. Расчет на прочность стержня болта, болт затянут, внкшняя нагрузка раскрывает стык деталей.

Примером служат болты для крепления крышек резервуаров, нагруженных давлением р жидкости или газа (рис. 1.23). Затяжка болтов должна обеспечить герметичность соединения или нераскрытиестыка под нагрузкой. Задача о распределении нагрузки между эле­ментами такого соединения статически неопределима и решается с учетом деформаций этих элементов. Обозначим: F_aaT — сила затяжки болта; F=Rlz— внешняя нагрузка соединения, приходящаяся на один болт (г — число болтов).

После приложения внешней нагрузки к затянутому соединению болт дополнительно растянется на некоторую величину А, а деформа­ция сжатия деталей уменьшится на ту же величину.

Для простоты можно сказать, что только часть внешней нагрузки : дополнительно нагружает болт, а другая часть идет на разгрузку стыка*.

Если обозначим % — коэффициент внешней нагрузки (учитывает приращение нагрузки болта в долях от силы F, то дополнительная нагрузка болта равна %F, а уменьшение затяжки стыка — (1—%)F.Значение коэффициента % определяют по условию равенства дополни­тельных деформаций болта и деталей (условие совместности деформа­ций):

(1.23)

где К₆— податливость болта, равная его деформации при единичной нагрузке; %_а— суммарная податливость соединяемых деталей. Из равенства (1.23)

(1.24)

Далее получим приращение нагрузки на болт

(1.25)

расчетную (суммарную) нагрузку болта

(1.26)

1 и остатйчную затяжку стыка от одного болта

V

23. Прочность болта при статических нагрузках.

При статических нагрузках прочность болта в соединении типа рис. 1.23 оценивают" по формуле

(1.32)

Здесь коэффициент 1,3 по-прежнему учитывает напряжения кручения, которые могут возникнуть при затяжке, соединения под нагрузкой (как правило, это не рекомендуют).

Прочность болта при переменных нагрузках. При переменных на­грузках [см. рис. 1.24 и формулы (1.25) и (1.26)] полное напряжение в болте можно разделить на постоянное

(1.33)

Запас прочности по переменным напряжениям подсчитывают по формуле (см. курс сопротивления материалов)

(1.34)

где о__х—предел выносливости материала болта (см. табл. 1.1); Ка—эффективный коэффициент концентрации напряжений в резьбе (определяют при испытании затянутой резьбовой пары, а не просто стержня с резьбой); ij)_a«0,l—коэффициент чувствительности к асимметрии цикла напряжений Значение Kgзависит от многих факторов и трудно поддается точному учету. Для.приближенных расчетов рекомендуют [18]: Ко яа 3,5.. .4,5—углеродистые стали, Ко « 4,0.. .5,5—легированные стали. Большие значения относятся к резь­бамd> 20 мм. Эти значения получены для метрических нарезанных резьб и при простых гайках. Для накатанных резьбКа уменьшается на 20...30%. При при­менении специальных гаек (см. рис. 1.16), выравнивающих распределение на­грузки- по виткам резьбы, значениеКо уменьшают на 30...40%.

\ Запас статической прочности по текучести материала проверяют ио формуле

\