Главная > Разное > Резьбовые и фланцевые соединения
<< Предыдущий параграф
Следующий параграф >>
<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Макеты страниц

2.2. Крутящие и срезающие нагрузки

При затяжке резьбового соединения тело болта оказывается под действием вращающего момента в результате трения в соприкасающихся витках гайки и болта (шпильки).

Момент трения в резьбе можно вычислить по приближенному соотношению, полученному из условия равновесия сил при движении тела по наклонной плоскости с углом подъема

где осевое усилие; угол подъема винтовой линии; угол трения; коэффициент трения в резьбе;

где коэффициент трения фрикционной пары; а — угол профиля резьбы.

Коэффициент зависит от материала болта и гайки, состояния поверхности соприкосновения, числа затяжек, наличия и марки смазочного материала и т. д.

Влияние различных факторов на коэффициент трения в резьбовых соединениях рассмотрено в гл. 11.

Следует отметить, что в литературе приводятся различные значения коэффициента трения в резьбе — от до (коэффициенты получены при разных условиях опытов). Ряд исследователей рекомендует среднее значение как более соответствующее практическим условиям. Для приближенных расчетов можно пользоваться обычными значениями коэффициента трения определяя по формуле (2.11).

Так как угол подъема средней винтовой линии силовых резьб мал, а тангенс этого угла меньше 0,06, в формуле (2.10) величиной можно пренебречь. Тогда

где

Рис. 2.6. Зависимость коэффициента от параметров резьбы при различных значениях

Кривые изменения коэффициента в зависимости от при различных коэффициентах трения даны на рис. 2.6. Можно отметить малое влияние шага резьбы на значение При ориентировочных подсчетах момента, закручивающего тело болта (шпильки), можно принять что соответствует (см. рис. 2.6) значению Установим соотношение между касательными и нормальными напряжениями в стержне болта при затяжке резьбового соединения. Если на стержень действует крутящий момент Т, то максимальное напряжение в упругой области (рис. 2.7, а)

Если стержень целиком находится в пластическом состоянии, то при отсутствии упрочнения (рис. 2.7, в) касательное напряжение

Нормальное напряжение

Отношение в упругой области

В пластической области

где предел текучести.

Равенства (2.17) и (2.18) позволяют определить напряжение растяжения в стержне болта, при котором возникают пластические деформации во всем сечении.

На рис. 2.8 показаны кривые изменения в упругой области для различных резьб при Видно, что отношение

Рис. 2.7. Эпюры касательных напряжений кручения в стержне шпильки: а-в - соответственно упругая, упруропластическая и пластическая области

Рис. 2.8. Зависимость отношения от параметра при различных значениях

Рис. 2.9. Конструктивные способы разгрузки шпилек от вращающего момента

может быть весьма большим. При уменьшенных диаметрах стержня болта (шпильки) его следует освобождать от действия крутящего момента. В качестве примера на рис. 2.9, а показана шпилька, снабженная специальным шестигранником для удерживания ее при затяжке; стержень шпильки, изображенной на рис. 2.9, б, в, предохраняется от скручивания с помощью специальных шлицевых втулок.

Если контроль затяжки ведется по значению крутящего момента на ключе, то возрастание трения в резьбе приводит к уменьшению усилия затяжки и приведенного напряжения в стержне болта (шпильки). Противоположный результат получается при контроле затяжки по удлинению стержня или углу поворота райки.

После снятия ключа стержень болта (шпильки) оказывается закрученным под действием трения на торце гайки. При наличии переменных нагрузок этот момент постепенно исчезает.

Рис. 2.10. Схемы сил, действующих на соединение при отвинчивании резьбы: а - самотормозящая резьба, для отвинчивания требуется момент; б - несамотормозящая резьба, , райка отвинчивается под действием осевня усилий

Рис. 2.11. Конструктивные способы разгрузки соединений от срезающих усилий

Так как обычно то резьбовые соединения принадлежат к числу самотормозящихся (при постоянных нагрузках). Для отвинчивания гайки требуется приложить крутящий момент. По опытным данным, приведенным далее, момент при отвинчивании равен момента, необходимого для затяжки гайки.

Из условия равновесия сил, действующих на гайку при ее отвинчивании, следует

Для самотормозящихся резьб Многоугольник сил при отвинчивании резьбы показан на рис. 2.10.

В ряде конструкций резьбовые соединения нагружены в плоскости стыка, т. е. нагрузками, перпендикулярными оси болта (рис. 2.11, а). Если срезающие усилия невелики, то они воспринимаются за счет обусловленных затяжкой сил трения на соприкасающихся поверхностях деталей.

При значительных срезающих усилиях и динамических нагрузках приходится прибегать к установке болтов «под развертку». В этом случае прочность резьбового соединения определяется прочностью тела болта на срез. Если резьбовое соединение должно выдерживать одновременно большие растягивающие и срезающие усилия, то в теле болта (шпильки) предусматриваются специальные пояски для воспринятая срезающих усилий или эти функции передаются другим деталям (специальным втулкам, шпонкам и т. д.), что позволяет получить наиболее целесообразную конструкцию болта (рис. 2.11, б, в).

<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Оглавление