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

3.2. Расчет соединения одним болтом (одиночного соединения)

Рассмотрим одиночное соединение (рис. 3.3, а), затянутое силой и затем нагруженное внешней силой полная сила, действующая на групповое соединение с числом болтов, равным ), и определим нагрузку, действующую на болт (шпильку), используя описанную выше схематизацию промежуточных деталей в виде втулок, соединенных диафрагмой.

Эта задача была решена еще в работах И. И. Бобарыкова и А. И. Сидорова, а позднее уточнена И. А. Биргером [3].

Для решения задачи стягиваемые детали заменим эквивалентными по податливости втулками, а внешнюю нагрузку приложим к верхнему и нижнему торцам втулок симметрично относительно

Рис. 3.3. Схемы действия сил в затянутых резьбовых соединениях

Рис. 3.4. Расчетные схемы для определения усилий в соединениях

оси болта (рис. 3.4). Сила показана условно; она создается за счет предварительной деформации болта (шпильки) при затяжке.

Уравнение равновесия одной из втулок примет вид

Сечение проведено по плоскости стыка полное усилие в болте:

где дополнительное усилие в болте, возникающее под действием внешней силы Усилие на втыке после приложения внешней силы обозначено

Уравнение (3.1) содержит две неизвестные силы Для их определения следует учесть уравнение совместности перемещения фланцев и болта.

Если принять, что дополнительное удлинение болта при действии внешней нагрузки, то полное усилие в болте

где осевая податливость болта, соответствующая его удлинению под действием единичной силы; удлинение болта при затяжке:

Укорочение втулок вследствие совместности перемещений уменьшится на Усилие на стыке после приложения внешней нагрузки

где осевая податливость промежуточных деталей (втулок), равная взаимному сближению опорных торцов при действии единичной (сжимающей) силы.

Первоначальное укорочение промежуточных деталей при затяжке

Из уравнений получаем

Дополнительное усилие в болте от внешней нагрузки

или

где коэффициент основной нагрузки:

Рис. 3.5. Зависимость силы от внешней нагрузки

Рис. 3.6. Зависимость силы от внешней нагрузки и силы предварительной затяжки

Таким образом, в затянутом болтовом соединении лишь часть внешней нагрузки, пропорциональная коэффициенту х, воспринимается болтом. Другая часть внешней нагрузки, равная уменьшает начальное сжатие деталей, т. е.

Полное усилие в болте при совместном действии сил

Зависимость полного усилия в болте (шпильке) от внешней нагрузки показана на рис. 3.5. Для соединения, эскиз которого дан на рис. 3.6, В. В. Никифоровым экспериментально получены аналогичные зависимости. Сплошными линиями показаны кривые, соответствующие высоте неровностей профиля на стыке втулок, штриховыми — то же при

Равенство (3.11) справедливо до начала раскрытия стыка. Усилие на стыке после приложения внешней силы

При стык раскроется (точка на рис. 3.5); при этом внешняя нагрузка

и полное усилие в болте

Для предотвращения раскрытия стыка болт должен быть затянут с усилием

Таким образом, минимальное усилие затяжки соединения определяется внешней нагрузкой и его конструкцией.

Поеле раекрытия втыка внешняя нагрузка полностью передается на болт, что при переменном нагружении приводит к появлению дополнительных напряжений ударного характера. Поэтому усилие затяжки следует назначать таким, чтобы при заданной внешней нагрузке етык оставался плотным.

При наличии температурной деформации

дополнительная температурная нагрузка на болт

где коэффициент линейного расширения, температура и длина болта; то же для промежуточной детали.

Полная сила, действующая на болт в этом случае,

Если нагрузка на болт изменяется циклически от нуля до то переменное напряжение в резьбовой части болта

среднее напряжение цикла в этом случае

<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Оглавление