Ненапряженные и напряженные резьбовые соединения

Лекция № 18

 

В зависимости от назначения и условий сборки резьбовые соединения бывают ненапряженные (не затянутые в процессе сборки) и напряженные, загруженные осевой нагрузкой в процессе сборки до приложения внешней нагрузки.

 

Ненапряженное соединение

Примером может служить подвеска крюка подъемного крана (рис. 18.1). Такие соединения способны воспринимать только статическую нагрузку. Опасным будет сечение, ослабленное резьбой. Статическая прочность стержня с резьбой выше (в среднем на 10%), чем гладкого стержня с диаметром, равным внутреннему диаметру d₁. Поэтому за расчетный диаметр d_p принимают диаметр больше d₁, а именно

,

где Р – шаг резьбы.

Из условия прочности

находим расчетный диаметр .

 

Расчет затянутого болта при отсутствии внешней нагрузки

 

Примером может служить болт для крепления герметичных крышек и люков корпусов (рис. 18.2). В этом случае стержень болта растягивается осевой силой F_зат и закручивается моментом сил трения в резьбе Т_р. Момент трения на торце гайки через стержень винта не передается.

Напряжение растяжения от усилия затяжки

. (18.1)

Напряжение кручения от момента трения в резьбе

(18.2)

В этих формулах величина силы затяжки F_зат=Ss_см,

где S – площадь стыка детали; s_см – напряжение смятия в стыке деталей, величину которого выбирают по условиям герметичности.

Прочность болта определяют по эквивалентному напряжению (энергетическая теория)

(18.3)

Подставим уравнения (18.1) и (18.2) в выражение (18.3)

,

откуда

или

.

Принимая для стандартных стальных болтов с метрической резьбой b=2°30¢, , чему соответствует r=8°40¢, окончательно получим .

Следовательно, болт, работающий одновременно на растяжение и кручение, можно рассчитывать только на растяжение по допускаемому напряжению на растяжение, уменьшенному в 1,3 раза, или по расчетной силе, увеличенной по сравнению с силой F_зат, растягивающей болт, в 1,3 раза

откуда .

 

Расчет болтового соединения, нагруженного силами, сдвигающими