Расчет болтовых соединений, нагруженных центрально приложенной осевой силой.

Примером может служить соединения баков, работающих под давлением, кронштейнов, в которых нагрузка воздействует вдоль оси.

На рис. а показано не затянутое болтовое соединение. При затяжке болта, соединение деталями деформируется на величину а болт удлиняется на (рис. б). При приложении силы F болт удлиняется на величину , а детали разгружаются на величину .

F=F₁+F₂, где F – внешняя нагрузка, действующая на болтовое соединение, F₂ – составляющая внешней нагрузки. разгружающая стык, F₁ – составляющая внешней нагрузки, дополнительно растягивающая болт.

податливость болта.

коэффициент внешнего нагружения. Если болт имеет ступенчатую форму, то

Полученные выражения для податливости справедливы при длине болта > 6d. Если болт короткий, то необходимо учитывать податливость головки и резьбы.

где P – шаг резьбы, - нагруженный диаметр резьбы, d₂ – внутренний диаметр резьбы.

D – наружный диаметр опорной поверхности гайки, обычно он равен размеру под ключ, d₀ – диаметр отверстия. Воздействие осуществляется в пределах конусов влияния.

Для упрощения расчетов объем конусов приводят к объему условного цилиндра, с диаметром D.

Т.к. , то приравнивая объемы получим примерно следующее выражение.

В том случае, если соединяются детали, изготовленные из различных материалов, податливость детали рассчитывается как податливость каждой детали.

Расчет сложно-нагруженных болтовых соединений.

1. Определяем нагрузку, действующую на болтовое соединение.

Определяем опрокидывающий момент относительно x и y.

2. Определяем напряжения.

При построении эпюр считаем, что напряжение при сжатии стыка " +", при растягивании " -".

Можно построить и пространственную эпюру.

55.

3. Определяем усилие предварительной затяжки из условия не раскрытия стыка.

Из анализа эпюр следует, что наиболее опасной зоной в стыке является зона 4-го болта.

т.к. усилие P₃ может растягивать или сжимать.

Учитывая выражение напряжений, а так же вводя коэффициент запаса по не раскрытию стыка, мы получаем.

Т.к. внешняя нагрузка разгружает стык, учитывая это вводят коэффициент внешних нагружений.

Обычно коэффициент внешнего нагружения берется 0, 2..0, 3.

56. 4. Определяем усилие затяжки из условия отсутствия сдвига.

Переносим силу P_Г в середину стыка. T=P_Гl₃.

Определяем реакции от силы и момента. т.к.

Внешняя нагрузка не вся ослабляет стык Сила P_В растягивает болт и ослабляет стык.

Сравнивая величины усилий затяжки, полученные из расчета на не раскрытие сдвига и на отсутствие сдвига, определим наибольшую из них.

Следует отметить, что за счет установки штифтов, либо специальных направляющих можно устранить влияние сдвига.

57. Определение части внешней нагрузки, дополнительно растягивающей болт.

Нагрузки, действующие на кронштейн, воспринимаются болтами крепления. Определяем внешнюю нагрузку на болт (находим реакцию от внешних нагрузок болта).

Составляющая внешней нагрузки, приходящейся на болт, дополнительно нагружает его.

Определяем растягивающую болт нагрузку.

F_P=F₀k_кр+F₁; где k_кр- коэффициент учета напряжений кручения при затяжке болта.

Определяем расчетный диаметр резьбы болта.

d - наружный диметр резьбы; d₁ - внутренний диметр контакта деталей; d₂ - средний диметр резьбы; d₃ – внутренний диаметр резьбы.

По полученному значению внутреннего диаметра резьбы определяются остальные параметры стандартной резьбы.

Определить фактическое значение коэффициента внешнего нагружения (определяем податливость болта и деталей). Если он различается больше чем на 10%, то пересчитываем.

Учет влияния эксцентричности нагружения болтов.

Эксцентричное нагружение болта возникает при не параллельности опорных поверхностей. Вследствие чего в теле болта возникает не только напряжение растяжения, но и напряжение изгиба.

при

Таким образом видно, что при эксцентричности нагружения, напряжения изгиба могут быть в несколько раз больше напряжения растяжения. Для избегания эксцентричности применяют: косые шайбы, обработку опорной поверхности.

123 4 5