1.1.3. Расчет стержня болта действием осевой при затяжке болта.

Виды разрушения резьбовых крепежных деталей: разрыв стерж­ня по резьбе или переходному сечению у головки; повреждение или разрушение резьбы (смятие и износ, срез, изгиб); повреждение головки болта (винта).

Размеры стандартных болтов, винтов и шпилек отвечают условию равнопрочности всех элементов соединения. Поэтому можно ограничиваться расчетом по одному, основному критерию – прочнос­ти нарезной части, а размеры винтов, болтов и гаек принимать по таблицам стандарта в зависимости от рассчитанного диаметра резь­бы. Длину болта, винта и шпильки выбирают в зависимости от тол­щины соединяемых деталей.

Рассмотрим расчет на прочность резьбовых соединений при по­стоянной нагрузке.

Болт нагружен внешней силой F (болт без предварительной затяжки), например, нарезанный участок крюка для подвешивания груза. Опасным является сечение крюка, ослабленное нарезкой (рис. 26.21). Из условия прочности на растяжение

(26.22)

откуда

(26.23)

где =0.6 – допускаемое напряжение при растяжении болта из углеродистой стали.

Болт затянут силой затяжки F_з, а внешняя нагрузка отсут­ствует (ненагруженные крышки, кронштейны и т.п.). Стержень бол­та испытывает совместное действие растяжения и кручения, т.е. растягивается осевой силой F₃ от затяжки болта и скручивается моментом, равным моменту сил трения в резьбе T_p (формула (26.16)), Прочность таких болтов (рис. 26.22) определяют по эквивалентному напряжению

(26.24)

где – напряжение от растяжения, определяемое по формуле (26.22) при F=F_з; – напряжение от кручения, – требуемый коэффициент запаса прочности болта, принимаемый в зависимости от материала

1.1.4. Расчет болтов, нагруженных поперечной нагрузкой

Расчет болтов при действии поперечной нагрузки установленных -с зазором -без зазора

Расчет болтовых соединений, нагруженных поперечной силой. Возможны два принципиально отличных друг от друга варианта таких соединений.

В первом варианте болт ставится с зазором и работает на растяжение. Затяжка болтового соединения силой Q создает силу тре­ния, полностью уравновешивающую внешнюю силу F, приходящуюся на один болт, т.е. , где i — число плоскостей трения;  —  коэффициент сцеп­ления. Для гарантии минимальную силу за­тяжки, вычисленную из последней формулы, увеличивают, умножая ее на коэффициент за­паса сцепления  К = 1,3... 1,5, тогда расчетная сила для болта Q_расч = 1,3 Q, В рассмотренном варианте соединения сила затяжки до пяти раз может превосходить внешнюю силу и поэтому диаметры болтов по­лучаются большими. Во избежание этого не­редко такие соединения разгружают установ­кой шпонок, штифтов и т. п.

1.2.1.Шпоночные соединения.

Шпоночные соединения относят к соединениям вал-втулка, которые нагружаются вращательным моментом. Под втулкой понимают ступицы таких деталей, как шкивов, зубчатых колес, звездочек, полумуфт и т. д. Шпоночные соединения - это разъемные соединения, позволяющие повторную сборку и разборку. Достоинствами шпоночных соединений являются простота конструкций, сравнительная легкость сборки и разборки. Недостатки – ослабление вала и втулки, а также необходимость подгонки элементов.ъ

Наибольшее распространение получили ненапряженные шпоночные соединения, в которых окружное усилие воспринимается боковыми поверхностями шпонок (рис. 27 а, б, в).

Рис. 27

Призматические шпонки (а, б) плотно устанавливаются в фрезерованный для них на валу паз (а - для пальцевой фрезы, б - для дисковой). Сегментные шпонки Вудруфа (б) отличаются простотой изготовления (шлифовка штампованных полудисков на магнитном столе). Для них применяются специальные дисковые фрезы.

В напряженных - клиновых шпоночных соединениях, осуществляется радиальный натяг за счет клинообразной формы шпонки, который воспринимает значительную часть окружного усилия. Однако эти шпоночные соединения создают смещение ступицы относительно оси вала, следствием чего является дисбаланс вращающихся деталей. Поэтому такие шпонки в настоящее время применяются сравнительно редко, а в точном машиностроении совершенно не используются.

Призматические и сегментные шпонки стандартизованы и подбираются по таблицам ГОСТ в зависимости от диаметра вала. Длина шпонок рассчитывается. Материал шпонок

Ст. 45, Ст. 50, для призматических шпонок - чистотянутая по профилю. Как правило, применяют лишь одну шпонку вследствие трудности пригонки нескольких (не более двух).