Вибір раціональних параметрів з’єднань типу болт-гайка
Розглянемо розрахунок різьбових з'єднань за допомогою графіків.
Приклад 1. Визначити раціональне поєднання параметрів болта і гайки різьбового з'єднання із умови мінімальної металоємкості, якщо поперечне зусилля, що діє на з'єднання Fr=12,5 kH, коефіцієнт тертя з'єднувальних деталей f= 0,12, запас міцності [S] = 1,5, число болтів Z = 2, навантаження постійне.
Необхідне зусилля попереднього затягування одного болта
 .
|
Зусилля, при якому еквівалентне напруження в стержні болта буде рівне зусиллю, яке визиває текучість стержня болта:
 .
|
Знайдемо найменший стандартний діаметр різьби і відповідний клас міцності болта. Для цього із точки на осі абсцис, що відповідає зусиллю FT= 93,75 кН, поведемо вертикальну лінію 1 до перетину з кривими, що зображають класи міцності болтів (рис.5.8.,а). Із умови найменших розмірів приймаємо болт з різьбою М12, тобто найменший стандартний діаметр різьби. Клас міцності болта зображає крива, яка першою перетинає лінію болта М12 справа від проведеної лінії 1. Це крива, яка зображає клас міцності болта 12.9.
Визначимо клас міцності гайки із умови рівноміцності. Для цього продовжимо лінію І вниз /рис.2,34,6/. Потрібний клас міцності гайки зображається кривою, яка першою перетинає лінію гайки М12 справа від лінії 1. Це штрихова крива, що зображує клас міцності гайки 10. Таким чином, в результаті розв'язування цієї задачі отримали раціональні параметри різьбового з'єднання: різьба М12, болт - кл. міцн. 12.9, гайка низька - кл. міцн. 10.
|
|
|
Приклад 2. Знайти допустиме зусилля попереднього затягування для болта М24 групи міцності 25, якщо σзат.= 0,70σТ і підібрати клас міцності гайки.
Користуючись кривою групи міцності 25 (рис. 2.34,а) визначимо зусилля FТ для болта М24. Для цього із точки перетину лінії М24 з кривою 25 проведемо вертикальну лінію І до перетину з віссю абсцис, отримаємо Fт =270 кН. Допустиме зусилля попереднього затягування Fзат.= 0,7х270= =189 кН.
Визначимо необхідний клас міцності гайки. Для цього продовжимо вертикальну лінію 1 до перетину з лінією гайки М24 (рис. 2.34,б). Клас міцності гайки визначається кривою 23, яка перетинає лінію гайки М24 першою справа від лінії 1.
Таким чином, визначивши зусилля в кріпильних вузлах і користуючись запропонованими графіками, можна визначити раціональні геометричні параметри, а також поєднання класів міцності болтів і гайок кріпильних вузлів.
Отже, запропонована методика розрахунку і раціонального конструювання кріпильних вузлів механізмів і машин заключається в наступному:
1. Визначаємо зусилля, які будуть діяти в кріпильних вузлах машин, згідно (5.33) і підбираємо їх раціональні параметри з метою мінімізації зусилля.
|
|
|
2. Визначимо необхідне зусилля попередньої затяжки і повну осьову силу, яка діє на болт.
3. Підбираємо раціональні параметри різьбових з'єднань кріпильних вузлів (болтів і гайок), користуючись запропонованими графіками (рис. 2.33) і (рис. 2.34).
Розробка раціональних конструкцій кріпильних вузлів
Навантаження витків різьби
Одним із слабких місць в різьбовому з'єднанні є різьба. Найбільше навантаження сприймає перший виток від опорного торця гайки. Це визвано тим, що зусилля між витками різьби розподіляється нерівномірно. Рівномірніший характер розподілу навантаження між витками є однією із важливих умов підвищення міцності і надійності різьбових з'єднань.
Розподілення осьової сили між витками різьби було б рівномірним, якщо б різьба була виготовлена абсолютно точно і податливість різьби була б значно вища податливості тіла болта і гайки. В дійсності ні та, ні інша умова не виконується.
Перші теоретичні дослідження розподілу навантаження між витками різьби виконав М.Є. Жуковський. Він показав, що для гайки , яка має 10 витків, перший, від опорного торця гайки виток, сприймає близько 33%, а останній десятий - менше 1% навантаження. Наступні дослідження цього питання проведені І.А.Біргером і Г.Б.Іосилевичем. Вони більш точно отримали закон розподілення навантаження між витками різьби :
|
|
|
| (2.66) |
де F - зовнішнє навантаження;
g(Z) - інтенсивність розподілу зовнішнього навантаження між витками різьби;
Н - висота гайки;
m- коефіцієнт, що залежить від геометричних параметрів болта і гайки;
Z - біжуча координата. Із рівняння (2.66) видно, що навантаження в різьбовому з'єднанні типу болт-гайка збільшується до нижніх витків за законом гіперболічного косинуса.
Результати розрахунків, згідно (2.66),виконані на ЕОМ для різьбових з'єднань складених із стандарних болтів і гайок, зображені на (рис. 2.35)
Крива І показує розподілення навантаження між витками різьби для стандартної гайки і болта, які виготовлені із сталі. Якщо болт виготовлений із сталі, а стандартна гайка із магнієвого сплаву, то розподілення навантаження зображає крива 2.
Із графіків видно, що зменшити навантаження на перший виток стандартної гайки можна за рахунок його перерозподілу між іншими витками.
На (рис. 2.36) показані графіки навантаження першого витка гайки в залежності від: а - висоти гайки; б - кроку різьби.
Практика експлуатації і результати досліджень показують, що в більшості випадків руйнування відповідальних різьбових з'єднань відбувається в наслідок недосконалості їх конструкції. Недосконалістю конструкції є значна нерівномірність розподілу зусилля між витками різьби, висока концентрація місцевих напружень і ослаблення попередньої затяжки з'єднання. А тому пошук раціональних конструктивних форм різьбових деталей є актуальною задачею.
|
|
|
Недосконалістю стандартного різьбового з’єднання є те що тіло болта працює на розтяг, а тіло гайки на стиск.
Із формули (2.66) видно, що рівномірний розподіл навантаження між витками різьби можна досягнути відповідним підбором закону зміни площі поперечного перерізу гайки по висоті різьби в з’єднанні типу стяжки, коли тіло болта і гайки працюють на розтяг.
Дата добавления: 2018-05-09; просмотров: 351; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!