Расчет незатянутого болта, нагруженного внешней растягивающей силой

ЛЕКЦИЯ 13

Разъёмные соединения

Резьбовые соединения

Резьбовые соединения - разъемные, собираемые с помощью резьбовых крепежных деталей. Применяются в огромном количестве во всех машинах, механизмах, агрегатах и узлах. Детали соединения имеют наружную либо внутреннюю винтовую нарезку (резьбу) и снабжены огранёнными поверхностями для захвата гаечным ключом.

Основные резьбовые крепежные соединения: болтовое, винтовое и шпилечное (рис.1).

                                                             а                    б                  в

Рис.1. Резьбовые соединения: а — болтовое; б — винтовое; в — шпилечное

Детали этих соединений: болты, винты, шпильки, гайки, а также шайбы и устройства, предохраняющие резьбовые соединения от самоотвинчивания, гаечные ключи (рис.2).

а                                                                                     б                                                      в

Основные геометрические характеристики резьбы

Геометрические параметры резьб и допуски на их размеры стандартизованы. К основным параметрам резьбы относятся (рис.3):

· диаметры резьбы (винта и гайки): наружный d, D; средний d2, D2; внутренний d1, D1;

· профиль резьбы – это профиль выступа и канавки резьбы в плоскости ее осевого сечения;

· угол профиля α – угол между смежными боковыми сторонами резьбы осевого смещения;

· рабочая высота профиля h, по которой соприкасаются витки винта и гайки;

· шаг резьбы p – расстояние по линии, параллельной оси резьбы между средними точками ближайших одноименных боковых сторон профиля резьбы, лежащими в одной осевой плоскости по одну сторону от оси резьбы.

Рис.3.Основные геометрические характеристики резьбы

Классификация резьб

По назначению резьбы
Крепежные для фиксации деталей	Крепежно-уплотняющие для скрепления деталей и предохранения от вытекания жидкости	Ходовые для передачи движения в ходовых и грузовых винтах
Метрическая d = 1–600 мм,	Трубная, применяют для соединения труб бытовых водопроводных и отопительных систем	Прямоугольная, для передачи движений под нагрузкой;
Дюймовая	Круглая, применяется ограниченно: для водопроводной арматуры, в отдельных случаях для крюков подъемных кранов, а также в условиях воздействия агрессивной среды.	Трапецеидальная, применяют в подвижных передачах винт-гайка
Часовая, разновидность метрической d = 0,25–0,9 мм;		Упорная, применяют в нажимных винтах с большой односторонней осевой нагрузкой

Расчет болтов от растягивающей и сдвигающей нагрузок

Расчет незатянутого болта, нагруженного внешней растягивающей силой

Примером служит крепление крюка для подвешивания груза. Опасным бывает сечение, ослабленное резьбой. На рис. 4 показан пример такого резьбового соединения. Стержень крюка работает только на растяжение. Такие соединения способны воспринимать только статическую нагрузку. Опасным будет сечение, ослабленное резьбой.

Проверочный расчет ненапряженного болтового соединения.

Условие прочности на растяжение: ,                                   (1)

где  и  - соответственно расчетное и допускаемое напряжения растяжения в поперечном сечении нарезанной части болта;

F - растягивающая сила;  - внутренний диаметр резьбы болта.

Рис.4. Грузовой крюк с обоймой

Проектировочный расчет ненапряженного болтового соединения сводится к определению внутреннего диаметра резьбы d₁, из условия прочности (1):

                                                                            (2)

где  - допускаемое напряжение на растяжение;  - предел текучести материала болта;

 - допускаемый коэффициент запаса прочности. Для болтов из углеродистой стали принимают =1,5…3. Большие значения коэффициента запаса принимают при невысокой точности определения величины нагрузки F или для конструкций повышенной ответственности.