- •Воронеж 2011
- •Общая характеристика соединений
- •Неразъемные соединения
- •Заклепочные соединения
- •Общие сведения
- •Рекомендации по выбору отверстий под заклёпки
- •Классификация заклепок и заклепочных швов
- •Расчет прочных заклепочных швов
- •Условное изображение заклепочных швов на чертеже
- •Примеры расчёта заклёпочных соединений
- •Сварные соединения
- •Общие сведения
- •Принцип действия дуговой сварки
- •Классификация способов сварки
- •Классификация сварных соединений и швов
- •Расчет стыковых сварных швов
- •Допускаемые напряжения для сварных швов при статической нагрузке
- •Расчет угловых сварных швов
- •Уточненный расчет комбинированного сварного шва
- •Условное изображение сварных швов на чертеже
- •Некоторые буквенно-цифровые обозначения швов
- •Примеры расчёта заклёпочных соединений
- •Шпоночные и шлицевые соединения
- •Типы шпоночных соединений
- •Допускаемые напряжения смятия [σ]см мПа
- •Расчет шпоночных соединений
- •Сегментные шпонки
- •Конструкция и расчет шлицевых соединений
- •Примеры расчёта
- •Соединения с натягом
- •Общие сведения
- •Расчет цилиндрических соединений с натягом
- •Примеры расчёта соединений с натягом
- •Решение.
- •Клиновые и штифтовые соединения
- •Назначение и классификация соединений
- •Классификация
- •Расчеты на прочность
- •Примеры расчёта штифтовых соединений
- •Резьбовые соединения
- •Назначение и конструкция резьбовых соединений
- •Классификация резьбовых соединений
- •Распределение нагрузки между витками резьбы
- •Виды разрушений в резьбовом соединении
- •Силы, действующие в винтовой паре
- •Момент завинчивания гайки или винта
- •Момент отвинчивания винта или гайки
- •Расчет ненапряженных болтовых соединений
- •Нагруженные только осевым усилием.
- •Болт испытывает растяжение и кручение.
- •Расчёт болта при действии поперечной нагрузки.
- •Расчет напряженных болтовых соединений
- •Болт предварительно затянут и затем нагружен внешней силой.
- •Болт подвержен действию переменных нагрузок
- •Примеры расчёта резьбовых соединений
- •Задания для расчёта деталей соединений
- •Справочные таблицы
- •Нормальные линейные размеры, мм (гост 6636–69)
- •Предельные (верхние и нижние) отклонения диаметров отверстий для наиболее употребляемых квалитетов в системе отверстия
- •Предельные (верхние и нижние) отклонения диаметров валов при посадках с натягом для 4 – 8-го квалитетов (система отверстия)
- •Физико-механические свойства некоторых материалов
- •Коэффициент трения f при посадках с натягом (охватываемая деталь из стали)
- •Размеры отверстий в швеллерах
- •Полоса стальная горячекатанная, мм гост 103–76
- •394026 Воронеж, Московский просп., 14
Распределение нагрузки между витками резьбы
Рис. 6.62. Схема распределения нагрузки между витками резьбы по Н.Е. Жуковскому
При рассмотрении совместной работы витков резьбы болта и гайки прежде всего необходимо решить вопрос о распределении осевой нагрузки Р, испытываемой болтом. Если бы можно было пренебречь деформациями растяжения болта и сжатия гайки, т.е. считать их абсолютно жёсткими, то все h витков получили бы одинаковую деформацию и несли бы одинаковую нагрузку
Виды разрушений в резьбовом соединении
При статическом нагружении выход строя винтов может быть по одной из причин (рис. 6.4): разрыв стержня по резьбе или по переходному сечению; повреждение или разрушение резьбы (смятие, износ, срез); разрушение, срез головки болта.
По этим критериям выполняют расчеты винтов при стандартизации с использованием условия равнопрочности. Поэтому при применении стандартных болтов обычно можно ограничиться расчетами по одному главному критерию работоспособности – прочности винта на растяжение.
Рис. 6.63 .Опасное сечение болта
Большинство винтов, как правило, работает со значительной силой затяжки. Если гайка и винт выполнены из одного материала, то опасен срез витков винта по внутреннему диаметру резьбы d1.
Тогда:
,
где S – осевая нагрузка на винт;
d1 – внутренний диаметр резьбы;
H – высота гайки;
K – коэффициент полноты резьбы (для треугольной резьбы К ≈ 0,55…0,75)
KH – коэффициент неравномерности нагрузки по виткам резьбы (КН = 0,55…0,75).
Если менее прочен материал гайки, то может произойти срез витков гайки по наружному диаметру резьбы:
Тогда:
.
Напряжения смятия витков резьбы рассчитывают:
,
где Z – число витков на высоте гайки , Р – шаг резьбы.
Силы, действующие в винтовой паре
Развернём виток прямоугольной резьбы на плоскость. В результате получим наклонную плоскость с углом подъёма, равным углу подъёма витков резьбы. При навинчивании гайки будет происходить как бы подъём груза по наклонной плоскости. Сила трения при подъёме груза – движущее усилие Q.
Движение груза Р вверх по наклонной плоскости с равномерной скоростью обуславливается равновесием сил. Спроектируем все силы на плоскость, параллельную наклонной и перпендикулярной ей.
но
подставим:
откуда:
;
зная, что , где – угол трения.
Рис. 6.64. Схема сил, действующих на тело на наклонной плоскости
После преобразования будем иметь:
.
Для треугольной резьбы:
,
где: ρ1- приведённый угол трения.
;
здесь α – угол профиля резьбы.
Момент завинчивания гайки или винта
Для завинчивания гайки или ввинчивания болта, необходимо создать момент
Мзав.= Мр + Мт;
где: Мр – момент сил трения в резьбе
Нм,
где Мт – момент сил трения на торце гайки или винта
;
где: f – коэффициент трения
dср – средний диаметр опорной поверхности гайки /винта/;
dср= 1,4 или 2/3 dт (торца винта).
Подставим Мр и Мт в Мзав. И умножим числитель и знаменатель Мт на d2. Произведя преобразования, получим
Нм;
Момент отвинчивания винта или гайки
Нм;
где МОТВ≥ 0, ρ – φ ≥ 0, или φ ≤ ρ1
КПД собственно резьбы винтового соединения без учёта сил трения на торце гайки или винта
;
КПД винта с учётом трения на торце гайки или винта
.
Для самотормозящей винтовой пары, где φ < ρ1, КПД η < 0,5.