Меню
Главная
Авторизация/Регистрация
 
Главная arrow Математика, химия, физика arrow Детали машин. Курсовое проектирование

Механические свойства крепежных деталей

В табл. П.130-П.138 приведены механические свойства крепежных резьбовых деталей и величины разрушающих усилий.

В табл. П.139 приведены величины максимальных усилий затяжки и максимальных моментов затяжки для резьбовых соединений.

Расчет резьбовых соединений

Допускаемые напряжения и коэффициенты безопасности

Допускаемые напряжения на растяжение:

• для пластичных материалов:

• для хрупких материалов:

где 5Г, 5В - коэффициенты безопасности по статической прочности.

Ориентировочные значения коэффициентов запаса прочности для болтов, винтов и шпилек при расчете на разрыв в соединениях с неконтролируемой затяжкой приведены в табл. П.140.

Для соединений с контролируемой затяжкой:

• при статической нагрузке:

• при переменной нагрузке:

- коэффициент безопасности по амплитуде

- коэффициент безопасности по максимальным напряжениям

Болты соединений, работающих при высоких температурах (для конструкционных сталей t > 300 °С и легких сплавов / > 150 °С), должны быть проверены по пределам ползучести и длительной прочности.

Значения запасов, соответственно, равны:

Значения допускаемых напряжении тр и асм р для болтов, винтов и соединяемых деталей приведены в табл. П.141.

Прочность резьбы гаек и болтов

В качестве крепежных резьб, как правило, используют однозаходную резьбу. Для однозаходной резьбы:

где 5 - ход резьбы; Р - шаг резьбы. Угол подъема резьбы

где

где р - угол трения в резьбе;

где рг - коэффициент трения в резьбе. Движущая окружная сила равна:

где - осевая сила на винте.

Площадь поперечного сечения болта при расчетах на прочность:

где (I - расчетный диаметр болта.

Расчет болта на разрыв:

Влияние конструктивных и технологических факторов на прочность резьбовых соединений

Основными конструктивными параметрами, определяющими прочность вит

ков, являются отношение

и относительная высота гайки

(где (I - наружный

диаметр резьбы болта; Р - шаг резьбы; Н - высота гайки).

Приведем влияние относительного шага

на прочность резьб в диапазоне применяемых значений:

1. Напряжение разрыва стр существенно уменьшается с уменьшением

(в 1,5 раза в диапазоне

что объясняется увеличением внутреннего

диаметра резьбы болта </, с уменьшением шага резьбы Р.

Увеличение (I и Р понижает сопротивление усталости резьбовой детали (масштабный эффект). Резьбы диаметром (30-60) мм имеют приблизительно в 2 раза меньшие пределы выносливости, чем резьбы диаметром (6-16) мм.

При переменных нагрузках для повышения податливости болта целесообразно уменьшать диаметр стержня болта (шпильки) с1 .

Обычно принимают:

• при переменных нагрузках

• при статических нагрузка?

2. Напряжения среза слабо уменьшаются с измельчением резьбы в 1,25 раза.

При статических и переменных нагрузках можно рекомендовать:

Не рекомендуется применять резьбу с отношением

При мелкой резьбе

может наступить явление цепкого среза, когда раз

рушение витков идет одно за другим и равнопрочности гайки и болта нельзя достичь даже при очень большой высоте гайки. Для гаек из пластмасс цепной срез витков возможен при

В целом мелкие резьбы несколько более выгодны по

прочности, чем крупные, однако точное изготовление мелких резьб сложнее, чем крупных, достичь равномерного распределения нагрузки по виткам у них труднее.

3. Напряжения смятия незначительно уменьшаются при уменьшении

и при

т = 1 составляют от 0,3 до 0,45. а при т = 2- от 0.55 до 0,8 напряжений разрыва.

4. Напряжения изгиба падают с уменьшением

и при т = 1 составляют от

0,25 до 0,3, а при т = 2 - от 0,5 до 0,6 напряжений разрыва. При стесненном изгибе (срез) напряжения в основании витков равны (0,13 -0,15)ар.

5. При равноценных механических свойствах материала гайки и болта сопротивление усталости резьбы повышается с увеличением высоты гайки до И = 1,2</. Дальнейшее увеличение высоты гайки не дает существенного возрастания прочности, так как нагрузка на первый виток изменяется очень мало.

6. Применение гаек с низким модулем упругости приводит к более равномерному распределению нагрузки по виткам.

7. Накатывание резьбы увеличивает усилия среза витков на 4-8 %. Ее можно проводить на всех материалах, имеющих относительное удлинение не ниже 8-10 % и предел прочности не выше 1100 МПа . Сопротивление усталости, накатанной/резьбы при правильных режимах накатки и при отсутствии последующей термической обработки на 30 % больше нарезанной резьбы.

Материалы, применяемые для резьбовых соединений при высоких температурах

При проектировании для резьбовых соединений из конструкционной стали при температуре />300 °С и для легких сплавов при I > 150° следует учитывать ползучесть и длительную прочность материала.

Таблица 7.1

Материалы деталей резьбовых соединений и их максимальные рабочие

температуры

Материалы

Рабочие температуры резьбовых соединений, °С, тах

Мате

риалы

Рабочие температуры резьбовых соединений, °С, шах

Стали

Титановые сплавы

45

<300

ВТЗЗ-1

<450

30ХГСА

<400

ВТ 14

<400,

кратковременно до 500

1Х12НГВМФ

<500

12Х18Н9Т

<600

ВТ16

<350,

кратковременно до 700

Х12Н22ТЗМР

<700

При / > 500 °С для резьбовых соединений применяют специальные жаропрочные стали, например ЭИ643 и др.

При высоких температурах в резьбовых соединениях часто наблюдается заедание - после некоторого времени работы гайку не удается отвернуть или она отвинчивается с большим трудом.

Опасность заедания уменьшается при правильном подборе материалов болта и гайки. С этой целью при температурах до 500 °С и незначительных усилиях применяют гайки из латуни, бронзы и перлитного чугуна, а для более нагруженных соединений - гайки из жаропрочных материалов. При этом материал гайки должен иметь больший коэффициент линейного расширения, чем материал болта.

Заедание в резьбовых соединениях уменьшается при применении покрытий (медное - до 600 °С и серебряное - до 700 °С).

Кадмирование резьбовых соединений при рабочих температурах свыше 200 °С недопустимо, так как кадмий проникает в металл болта и вызывает его разрушение.

 
Если Вы заметили ошибку в тексте выделите слово и нажмите Shift + Enter
< Предыдущая   СОДЕРЖАНИЕ   Следующая >
 
Популярные страницы