Определение коэффициента основной нагрузки

При расчете коэффициента основной нагрузки определяют податливость отдельных деталей. Достаточно просто и точно можно найти податливость длинных болтов или шпилек.

Для болта постоянного сечения

lambda_b = l_b / {E_b A_b},

где lb расстояние от торца гайки до торца головки болта.

учет температурной деформации
Рис. 1 - Диаграмма сил при учете температурной деформации

Для болта переменного сечения (рис. 2)

lambda_b = sum{i = 1}{n}{l_{b i} / {E_b A_{b i}}},

где lbi и Abi — соответственно длина и площадь поперечного сечения i-го участка болта.

Для болта переменного сечения
Рис. 2 - Болт с переменным поперечным сечением

Для коротких болтов и шпилек lb < 6d следует учитывать податливость резьбы и головки болта. Для этого к расчетной длине обычно прибавляют 1/3 или 1/2 высоты гайки H. Однако эта рекомендация оправданна только для H > 1,5d.

Более точно податливость резьбы можно вычислить по формуле

lambda_p = P / A_k sqrt{({lambda_b}^* / E_b + {lambda_g}^* / E_g) A_k {(1 / {E_b A_b} + 1 / {E_g A_g})}},

где Ak=πd2H1 — кольцевая площадь витка резьбы; λb и λg — безразмерные коэффициенты; Eb и Eg — модули упругости материала болта и гайки.

И.Г.Старостин упростил это равенство:

lambda_p approx {0,49} / {d_2 E} sqrt{1,44 ~ + ~ 9,28~{P / d}}.

Результаты экспериментальных исследований показали возможность использования данной формулы для расчетного определения податливости.

В приближенных расчетах можно применять более простые формулы:
при d/P=6...10 λp≈(0,95...0,80)/(Ed);
при d/P=6...20 λp≈(0,80...0,70)/(Ed).

Если модули упругости райки (корпуса) и болта различны, то можно принять

1/E approx 0.5(1/E_б +1/E_г).

Согласно результатам исследований В. Б. Куклина податливость резьбы существенно зависит от точности ее изготовления и особенно отклонения угла профиля резьбы. Резьбы, выполненные с допусками в пределах полей 6g и 8g, обладают примерно в 2 раза большей податливостью, чем точно изготовленные резьбы.

Отметим, что влияние погрешности изготовления сказывается в меньшей степени при высоких напряжениях затяжки, что связано с пластическими деформациями в резьбе.

Обнаружено также существенное влияние на податливость резьбы контактных деформаций на ее рабочих поверхностях, особенно при малых давлениях (р≈10 МПа).

Для резьб, изготовленных по номиналу с высотой неровностей Rz=10...40 мкм, контактная податливость превышала собственную податливость витков при первой нагрузке в 2...4 раза, при повторных нагрузках — в 0,5...0,8 раза (давление на поверхности р>30 МПа). При Rz≤0,4 мкм контактная податливость не проявляется.

Для учета податливости РОЛОВКИ болта можно принять, что головка болта испытывает лишь деформацию сдвига, а средний радиус опорной поверхности головки болта r=0,7d, тогда

lambda_{g.b}~=~{0,15} / (E_b h),

где h — высота головки

С учетом указанных выше замечаний податливость коротких болтов

lambda_b~=~sum{i~=~1}{n}{l_{bi} / {E_b A_{bi}}}~+~lambda_p~+~lambda_{g.b},

коротких шпилек

lambda_b~=~sum{i~=~1}{n}{l_{bi} / {E_b A_{bi}}}~+~{lambda_p}^*~+~lambda_{p},

где λp и λg.b — податливость резьбы гайки и головки болта; λp* — податливость резьбового соединения шпилька — корпус.

Для уменьшения коэффициента основной нагрузки χ в систему болта иногда вводят специальные втулки или упругие элементы — пружины.

В заключение отметим, что в большинстве случаев определить с большой точностью коэффициент основной нагрузки можно лишь экспериментально.






Навигация
Болты
Винты, шпильки, штифты, прокладки
Пружины
Заклепки
Шпонки
Гайки
Резьба
Валы
Муфты
Подшипники
Виды соединений
Передачи
Материал
Дополнительные материалы
Госты метизов
Сварка
Мы в соцсетях
podshipniki.moscow применяемость подшипников
Сортовой металлопрокат: str-steel.ru в Москве с доставкой.