Материал: 8 РЕЗЬБОВЫЕ СОЕДИНЕНИЯ 2014

7. Расчет затянутых болтов, нагруженных внешней осевой силой

Это соединения, для которых необходимо: 1.Нераскрытие стыка 2. Несдвигаеммость стыка 3. Несмянаемость стыка 4. Прочность болтов. Это необходимо для:

1. обеспечения взаимного расположения соединяемых деталей

2. герметичности соединения.

Нераскрытие стыка обеспечивается, если в любой момент времени в любой точке стыка напряжение больше нуля. Под стыком понимают площадь контакта соединяемых деталей.

Рассмотрим резь­бовое соединение (рис.,а), затянутое силой F_З и затем нагруженное силой F_В вдоль оси болта (рис., б, в). Опре­делим силу, действующую на болт. При затяжке гайка получает осевое перемещение Δ_б. При этом происходит сжатие Δ_д стягиваемых дета­лей и растяжение Δ_б болта (см. рис., а и б). Под действием внешней силы F_В дополнительно происходит удлине­ние δ болта (см. рис., в), при этом начальное сжатие Δ_д деталей уменьшится также на величину δ (см. рис., б и в).

Для наглядности используем диаграмму сил (рис). Кривые деформирования (прямые, при упругом нагружении) болта и деталей показаны на диаграмме в виде лучей. Они описывают зависи­мости сил в болте и деталях, от их удлинения при растяжении (укорочения при сжатии).

Если сила на стыке станет равной нулю, то стык раскроется (разгермети­зируется) и вся внешняя нагрузка будет восприниматься болтом, что опасно для его прочности (особенно при переменной нагрузке).

В приближенных расчетах для соединений:

Практика и экспериментальные исследо­вания показали, что прочность затянутых резьбовых соединений при переменной нагрузке определяется ее амплитудой σ_а; чем меньше σ_а, тем больше долговечность и ресурс работы соединений. Поэтому одна из важнейших задач конструктора резьбо­вого соединения — добиться снижения внешней нагрузки на болт (шпильку).

Преимущества применения податливых болтов видны из рис.

Два важных практических вывода:

1. В затянутом соединении внешняя нагруз­ка передается на болт лишь частично; следовательно, затяжка является эффек­тивным средством повышения долговеч­ности соединения;

2. Для уменьшения дополнительной силы на болт от внешней нагрузки необходимо снижать коэффициент χ , путем уменьшения податливости дета­лей (увеличения их жесткости) и уве­личения податливости болта.

Отсюда правило конструирования резь­бового соединения:

«жесткие фланцы — податливые болты».

Примеры заданий по резьбовым соединениям