Контрольная работа: Резьбовые соединения

Все конструктивные мероприятия для выравнивания нагрузки по виткам резьбы направлены на создание одноименных деформаций в районе первых витков . Например, на рис. 2.5, а приведена «висячая» гайка, на рис. 2.5, б – гайка с поднутрением, на рис. 2.5, в- гнездо под ввинчиваемый конец шпильки. Под действием силы F _зат (да еще добавится сюда сила от рабочей нагрузки) произойдет либо разрыв стержня винта, либо срез резьбы.

5. Прочность резьбового участка стержня болта

При сборке стержень болта растягивается силой F _зат и скручивается моментом Т _Р сил сопротивления в резьбе. Момент Т _Т на торце гайки на стержень не передается.

Эквивалентное напряжение для пластичных материалов:

s_Е = (s² + 3t² )^1/2 £ [s]_Р , (2.5)

где s = F _зат /А ; А = pd _P ² / 4; t = T _P / W _К ; T _P = 0,5d ₂ tg(y + j₁ ); W _К = pd _P ³ / 16.

За расчетный диаметр d _Р принят d ₁ – внутренний диаметр резьбы стержня.

Формулу (2.5) после подстановки в нее s и t представим в виде

s_Е = s{1 + 12 [tg(y + j₁ ) d ₂ /d ₁ ]² }^1/2 £ [s]_Р .

При y = 2,5⁰ ; j₁ = 1,15arctgf и f = 0,15 j₁ = 9,8⁰ ; d ₂ / d ₁ » 1,06 будем иметь s_Е = 1,28s. За расчетное значение принимают 1,3s.

Условие прочности при затяжке гайки:

s = 1,3 F _зат / (pd ₁ ² / 4) £ [s]_Р , (2.6)

где коэффициент 1,3 учитывает влияние скручивания стержня болта при затяжке гайки .

Рассчитывая напряжения по формуле (2.6), следует сделать вывод: при затяжке гаек с резьбой меньше М12 обязательно должен быть контроль усилия затяжки во избежание разрушения болтов .

6. Прочность витков резьбы на срез

Из условия равнопрочности витков резьбы на срез и стержня болта на растяжение определена необходимая глубина завинчивания l ₁ (рис. 2.1) винтов и шпилек для различных материалов деталей: в сталь пластичную l ₁ = d , с пониженной пластичностью 1,25d ; в чугун l ₁ = 1,25d и 1,6d ; в легкие сплавы l ₁ = 2d и 2,5d .

7. Эксцентричное нагружение болта

Эксцентричная нагрузка возникает

а) в болтах с так называемой костыльной головкой (рис. 2.6, а );

б) при перекосах опорных поверхностей под гайкой или головкой болта

(рис. 2.6, б ).

Рис. 2.6

Рис. 2.7

Под действием силы F в стержне болта действуют напряжения растяжения s_Р и изгиба s_и . При этом, как показывают расчеты, s_и во много раз может превышать s_Р . Напряжения изгиба являются самыми опасными для прочности болтов, винтов и шпилек .

Отсюда правила конструирования :

1. Не допускать черновых (необработанных) поверхностей под гайками, головками, шайбами.

2. Несопрягаемые (свободные) поверхности корпусных деталей не обрабатывают. В местах установки крепежа следует предусматривать:

а) на литых деталях – бобышки (местные выступы) под обработку высотой S = 2…3 мм (рис. 2.7, а );