Роганов Л.Л., Карнаух С.Г. Расчет резьбовых соединений

Подождите немного. Документ загружается.

()

.2,0

100285,00228,0205,0

100285,00228,0

⋅++

⋅+

−

ССС

Анализ зависимости (14), формул для расчета

коэффициентов податливости отдельных деталей

соединения и примера расчета позволяет сделать

некоторые общие выводы:

1 При обычно применяемых соотношениях

размеров деталей резьбового соединения и при

отсутствии упругой прокладки податливость болта

больше податливости фланцев. Следовательно,

коэффициент податливости стыка

значительно

меньше единицы.

В табл.8приведены средние значения

коэффициента податливости стыка для типичных

соединений без прокладок со стальным болтом,

которыми можно пользоваться при расчетах средней

точности.

Таблица 8 – Средние значения коэффициента

податливости стыка в резьбовых соединениях без

прокладок

Материалы соединяемых

деталей

Коэффициент

податливости стыка χ

Сталь – сталь

Сталь – чугун

Чугун – чугун

Металл – дерево

0,09

0,12

0,17

0,6…0,75

2 При жестком закреплении на бетонных

фундаментах металлических корпусов механизмов и

машин с заливными фундаментными болтами

податливость болта на столько больше податливости

фланцев, что χ ≈ 0.

3 Упругие прокладки в соединениях

значительно увеличивают податливость фланцев, в

результате этого коэффициент податливости стыка

приближается к единице.

В табл.9приведены средние значения

коэффициента податливости стыка для соединений с

прокладками из некоторых типичных для

машиностроения материалов.

Таблица 9 – Средние значения коэффициента

податливости стыка в резьбовых соединениях с

прокладками

Материал прокладки

Коэффициент

податливости

стыка

Техническая резина

Прессованный картон, асбест

Кожа

Мягкий металл (медь,латунь,свинец)

0,8…0,95

0,6…0,8

0,5…0,7

0,15…0,25

Расчет коэффициента податливости стыка

можно выполнять только применительно к

сконструированному резьбовому соединению.

Поэтому рекомендуется в проектировочном расчете

принять приближенное его значение (табл.8,9),а

после завершения конструирования соединения

расчетом уточнить значение

. Если окажется, что

уточненное значение

более чем в 1,3 раза

отличается от приближенно принятого, расчет

соединения следует повторить с уточнением значения

4.2 Предварительная затяжка в соединении и

ее выбор

Решая совместно уравнения (7) и (11), получим:

FFFFF

+=+=

откуда

()

FFF

−+= 1

. (22)

Из формулы следует, что величина силы

предварительной затяжки

F должна выбираться в

зависимости от величины внешней нагрузки

F ,

податливости стыка

и, главное, от величины

необходимой остаточной затяжки в соединении F .

Остаточную затяжку рассчитывают, основываясь

на нормах минимальных давлений на поверхность

стыка.

Обозначим:

p - минимально допустимое остаточное

давление на поверхности стыка,

;

А - площадь поверхности стыка, которую надо

понимать как полусумму площадей оснований

конусов влияния деформаций фланцев,

мм .

Тогда остаточная затяжка /на один болт/:

[]

()

[]

221

min

dldldpАpF −+++==

.(23)

Распространенные нормы минимальных

давлений на поверхности стыка для соединений,

работающих под давлением, приведены в табл.10.

Таблица 10 - Минимальные давления на

поверхности стыка со сплошной прокладкой для

соединений, работающих под давлением жидкости,

пара, газа

Тип соединения

Минимальное

давление на

поверхности стыка

МПаp ,

Ответственные соединения

металлических деталей

(стыки станин, соединения

со станиной неподвижных

бабок и тому подобное)

1…2

Продолжение таблицы 10

Обычные соединения

металлических деталей

(кронштейны на металлических

колонках, машины и механизмы

на металлических основаниях,

крышки подшипников на

корпусах и т.п.)

0,3…0,5

Малоответственные соединения

металлических деталей,

металлических деталей на

неметаллических основаниях

0,1…0,3

5 РЕЗЬБОВОЕ СОЕДИНЕНИЕ ПОД

ДЕЙСТВИЕМ ОСЕВОЙ И СДВИГАЮЩЕЙ СИЛ

Если стык плоский и конструкцией соединения

не предусматриваются дополнительные

приспособления для восприятия сдвигающей силы

(шпонки, штифты), остаточная затяжка F должна

обеспечивать силу трения на поверхности стыка,

большую, чем сдвигающая сила (см. подраздел 2.2).

Принимая

≥

и подставляя в формулу (22), получим:

()

−+≥ 1

. (24)

Тогда в соответствии с формулой (11):

()

F +=+−+=

χχ

.(25)

Важно отметить, что максимальная нагрузка на

болт в этом случае не зависит от коэффициента

податливости стыка.

Для соединений, подтягиваемых под нагрузкой,

FКF

′

; (26)

для соединений, не подтягиваемых под

нагрузкой,

FKFF

. (27)

В формулах (24), (25) под сдвигающей силой

F понимается равнодействующая всех

сдвигающих сил, действующих на соединение,

которую следует находить векторным сложением;

под осевой

F - равнодействующая всех осевых

сил, которую находят алгебраическим сложением.

6 УПРОЩЕННЫЙ РАСЧЕТ ЗАТЯНУТЫХ

РЕЗЬБОВЫХ СОЕДИНЕНИЙ Н А

НЕРАСКРЫТИЕ СТЫКА

Данную методику расчета можно применять для

расчета фланцевых соединений трубопроводов,

крышек цилиндров с прокладками и без них,

затянутых станин прессов, клетей прокатных станов и

других машин и механизмов, в которых применяются

предварительно затянутые резьбовые соединения.

Для расчета необходимы исходные данные:

• площадь стыка деталей, передающей

предварительную и остаточную затяжку

А ;

• остаточное давление в стыке, допустимое

после приложения внешней нагрузки (раскрывающий

стык)

p ;

• количество резьбовых стержней,

обеспечивающих затяжку стыка деталей

• рабочее усилие на резьбовое соединение

– внешняя нагрузка

F .

Площадь стыка определяется конструктивно для

разных машин и механизмов и при действии

максимальных нагрузок в стыке напряжения не

должны превышать (0,7…0,9)

для материала

деталей стыка (статическое нагружение стыка) и

при циклическом нагружении.

Усилие остаточной затяжки, приходящееся на

один резьбовой стержень, составит:

Аp

′

(28)

Значения

p можно выбирать по табл.9и 10.

Расчетная нагрузка на один резьбовой стержень

(болт, винт, шпилька) составит:

FFF

′

, (29)

где F

′

- рабочая нагрузка, действующая на 1

резьбовой стержень (болт, шпильку).

′

. (30)

Для соединений, подтягиваемых под нагрузкой,

что вызывает дополнительные касательные

напряжения, расчетная нагрузка увеличивается на

коэффициент

3,1

=K .

Расчет внутренних диаметров резьбовых

стержней (болтов, шпилек, колонн прессов и т.д.)

ведут по формуле:

[]

σπ

′

≥

. (31)

7 РАСЧЕТ РЕЗЬБОВЫХ СОЕДИНЕНИЙ НА

УДАРНУЮ НАГРУЗКУ

Основная задача расчета резьбовых соединений

на ударную нагрузку – определение динамической