Контрольная работа №2

Контрольная работа должна содержать расчет болтового соединения по исходным данным, приведенным в таблице. Расчет должен содержать определение нагрузки, действующей на наиболее нагруженный болт в соединении, выбор диаметра болта по заданному классу прочности, определение напряжений в резьбе болта, определение крутящего момента, необходимого для затяжки болта (момента на ключе) и определение необходимого усилия на ключе.

Примеры выполнения работы Пример 1 Исходные данные

Схема болтового соединения показана на рис. 2.1. Соединение разгружено от усилий, действующих в плоскости болтового соединения.

Действующая нагрузка F = 68 кН.

Количество болтов в соединении z = 5.

Геометрические характеристики соединения: L = 300 мм ,

l = 150 мм, a = 130 мм, H = 240 мм,  = 30⁰.

Класс прочности болта 6.6.

Необходимый запас прочности [n] =2,5.

Для обеспечения работоспособности соединения болты должны быть установлены с предварительной затяжкой, обеспечивающей нераскрытие стыка под нагрузкой.

Рис. 2.1

Решение

1. Определяется положение центра жесткости соединения:

120 мм,

(так как относительно горизонтальной оси соединение симметрично),

где x_i - координаты x болтов i-го ряда в соединении, n_i – количество болтов в i -том ряду, y_j - координаты y болтов j-го ряда в соединении, m_j - количество болтов в j -том ряду,

, где z - общее количество болтов в соединении.

В нашем случае n₁ = 3, n₂ = 2.

2. Определяются суммарное усилие растяжения и изгибающий момент относительно оси, действующее на соединение:

;

.

3. Более нагруженными являются 3 болта, расположенные слева от центра жесткости, так как подвергаются растягивающей нагрузке как от

Нагрузка на каждый болт от силы

6800 Н.

Нагрузка на каждый болт, расположенный слева от центра жесткости

4. Суммарная нагрузка, действующая на каждый болт, расположенный слева от центра жесткости

.

5. Необходимое усилие затяжки

,

где - коэффициент внешней нагрузки. В большинстве случаев = 0,2…0,3. Принимаем = 0,25. К – коэффициент запаса затяжки.

Принимается в пределах от 1,25 до 2,5 в зависимости от характера нагрузки и формы стыка. Принимаем К =1,5.

5. Суммарное напряжение, действующее на предварительно затянутый болт

.

Принимая расчетное напряжение равным допускаемому , выразим приведенную формулу относительно площади сечения болта по внутреннему диаметру болта S:

= 267 мм²,

где значение предела текучести материала болтов определено по

табл. 2 приложения 2, а значение допускаемого напряжения определено

по формуле

144 МПа.

1. Исходя из определенного значения площади сечения болта по табл. 1 приложения 2 выбираем болты М24, площадь поперечного сечения которых S = 338 мм²

где d₁ - внутренний диаметр резьбы болта М24;

H - высота гайки (ориентировочно H = 0,8 d = 0,8.24=20 мм);

K – коэффициент полноты резьбы. Для метрической резьбы K = 0,93;

K_m - коэффициент неравномерности нагрузки по виткам резьбы. Для метрических резьб K_m = 0,6…0,7.

2. Крутящий момент, необходимый для завинчивания гайки при затяжке болта

(

где D - наружный диаметр опорного торца гайки, для М24 D = 33,5 мм;

d_отв - диаметр отверстия (примем его равным d = 24 мм),

f – коэффициент трения;

d₂ - средний диаметр резьбы, в нашем случае

22,4 мм;

- приведенный угол трения, ;

– угол подъема резьбы, = = 0,043;

Подставив полученные значения параметров в формулу для

определения крутящего момента, получим

( 207000 Нмм.

Необходимое усилие на ключе при затяжке болта

.

Поскольку меньше предельно допустимого усилия необходимое усилие затяжки обеспечивается.