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 ψ:

T = 0,5 F_0 d_2 tg (psi + pi) = 0,5 F_0 d_2 {{P/(pi d_2)} + f_p}/{1-{f_p P}/(pi d_2)},

где F0 — осевое усилие; ψ = arctg P/(π d2) — угол подъема винтовой линии; ρ = arctg fp — угол трения; fp — коэффициент трения в резьбе;

f_p = f / {cos 0,5 alpha} ,

где f — коэффициент трения фрикционной пары; α — угол профиля резьбы.

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

Так как угол подъема средней винтовой линии силовых резьб мал, а тангенс этого угла меньше 0,06, величиной

f_p P/(pi d_2)

можно пренебречь. Тогда

T = k_f F_0 d,

где

k_f = 0,5 d_2/d (P/{pi d_2} + f_p).

Если на стержень действует крутящии момент Т, то максимальное напряжение в упругой области

tau_0 = {16 T }/(pi {d_c}^3).

Если стержень целиком находится в пластическом состоянии, то при отсутствии упрочнения касательное напряжение

tau_0 = {12 T }/(pi {d_c}^3).

Нормальное напряжение

sigma_0 = {4 F_0 }/(pi {d_c}^2).

Отношение τ00 в упругой области

tau_o/sigma_0 = 2 d_2/d_0 tg (Psi + rho)

В пластической области

tau_o/sigma_0 = 1,5 d_2/d_0 tg (Psi + rho);

sigma_tau = sqrt{{sigma_0}^2 + {3 tau_0}^2},

где στ - предел текучести.

При уменьшенных диаметрах стержня болта (шпильки) его следует освобождать от действия крутящего момента.

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

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

T_OTB = 0,5 F_OTB d_2 tg (rho - Psi).

В ряде конструкций резьбовые соединения нагружены в плоскости стыка, т. е. нагрузками, перпендикулярными оси болта. 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 воспринятия срезающих усилий или эти функции передаются другим деталям (специальным втулкам, шпонкам и т. д.), что позволяет получить наиболее целесообразную конструкцию болта.






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.