Исследование механизмов

Внешняя нагрузка F R (R - равнодействующая нагрузки; z -z число болтов) вызывает удлинение болта на Дд (26.23), а деформация деталей уменьшается на ту же величину. Нагрузка со стороны деталей на болт также уменьшится. Именно поэтому считают, что болт воспринимает часть внешней нагрузки ч F .

К расчету затянутого болта с учетом деформации и соединенных деталей

Суммарная нагрузка на затянутый болт

Fд Fз чF, (26.10)

где ч - коэффициент внешней нагрузки, показывающий, какая

часть внешней нагрузки воспринимается болтом (учитывает податливость болта и соединяемых деталей).

Величина ч - определяется по условию равенства дополнительных деформаций болта и деталей: чF л б 1 ч F л д , (26.11) где лб , лд - коэффициенты податливости соответственно болта и деталей, численно равные изменению их длины при действии силы, равной 1 H. Из равенства (26.11) следует, что

ч = лд . лб + лд

Точный расчет коэффициента ч сложен, а так как на практике

величину затяжки болтов в большинстве случаев не контролируют, то смысл точного расчета теряется.

При приближенных расчетах принимают:

- для соединений стальных и чугунных деталей без упругих прокладок ч = 0,2-0,3;

- для соединения тех же деталей, но с упругими прокладками (резина, полиэтилен, асбест, паронит и др.) ч = 0,4-0,5.

Предварительная затяжка болта Fз должна быть больше минимальной силы предварительной затяжки болта: Fз min 1 ч F .

Из условия сохранения плотности стыка соединяемых деталей (невозможности образования зазора) принимают

Fз K з 1 ч F, где Kз - коэффициент запаса предварительной затяжки: при постоянной нагрузке Kз = 1,25-2,0; при переменной Kз = 2,5-4.

При расчете на прочность, если возможна последующая затяжка болта, его рассчитывают по расчетной нагрузке Fр с учетом кручения:

Fh 1,3Fз чF. (26.12)

Расчет резьбовых соединений при переменном режиме нагружения

Крепежные детали, работающие при переменном режиме нагружения, рассчитывают на усталость. Болты устанавливаются с предварительной затяжкой, при которой создается напряжение

у з 0, 4 0, 6 ут . Вследствие этого циклическое изменение расчетной силы Fб значительно меньше по сравнению с изменением внешней силы F.

Расчет на усталость ведут как проверочный по двум коэффициентам запаса прочности: по амплитуде цикла и по наибольшему напряжению цикла. Предварительно болт рассчитывают из условия его статической прочности с учетом формул (26.10) или

Циклы переменных напряжений Коэффициент запаса прочности по амплитуде цикла S a у 1 Sa , уa где у 1 - предел выносливости материала болта (шпильки); 274 уa - амплитуда переменных напряжений: чF уa 0,5р d32 ; Sa - требуемый коэффициент запаса прочности по амплитуде Sa = 2,5-4,0. Коэффициент запаса по наибольшему напряжению цикла S ут ут S , уз 2уa уm уa где Sa = 1,25-2,5. При Sa ? Sa и S ? [S] болт удовлетворяет условию прочности при действии переменных напряжений. За счет уменьшения коэффициента внешней нагрузки может быть повышена прочность резьбового соединения при переменных нагрузках. Это может быть достигнуто уменьшением податливости стыка и увеличением податливости болта, в частности, диаметр стержня болта уменьшают до диаметра d3.

Литература

1. Аркуша, А.И. Руководство к решению задач по теоретической механике / А.И. Аркуша. - М.: Высш. школа, 1989;

1990; 1999.

2. Артоболевский, И.И. Теория механизмов и машин / И.И. Артоболевский. - М.: Машиностроение, 1975. - 639 с.

3. Артоболевский, И.И. Сборник задач по теории механизмов и машин / И.И. Артоболевский, Б.В. Эдельштейн. - М.: Машиностроение, 1975. - 256 с.

4. Беляев, Н.М. Сопротивление материалов / Н.М. Беляев. - М.:

Наука, 1976. - 608 с.

275

5. Гернет, М.М. Курс теоретической механики / М.М. Гернет. - М.: Высшая школа, 1970.- 440 с.

6. Дубейковский, Е.Н. Сопротивление материалов: учебное пособие для машиностроительных специальностей техникумов / Е.Н. Дубейковский, Е.С. Савушкин. - М.: Высшая школа, 1985. -192 с.

7. Иосилевич, Г.Б. Прикладная механика: учеб. для вузов / Г.Б. Иосилевич, Г.Б. Строганов, Г.С. Маслов; под ред. Г.Б. Иосилевича. - М.: Высшая школа, 1989. - 360 с.

8. Ицкович, Г.М. Сборник задач по сопротивлению материалов: учебное пособие / Г.М. Ицкович, А.И. Винокуров, Н.В. Барановский. - 4е изд. - Л.: Судостроение, 1972.

9. Каленик, В.В. Текст лекций по разделу "Теория механизмов и машин" курса "Прикладная механика" для студентов немеханических специальностей / В.В. Каленик, В.К. Акулич. - Минск: БПИ, 1983.

10. Кильчевский, Н.А. Основы теоретической механики / Н.А. Кильчевский, Н.И. Ремизова, Н.Н. Шепелевская. - Киев: Технiка,

1968. - 260 с.

11. Кинасошвили, Р.С. Сопротивление материалов / Р.С. Кинасошвили. - М.: Главная редакция физико-математической литературы издва "Наука", 1975. - 384 с.

12. Методические указания по решению задач по курсу "Прикладная механика" для студентов немеханических специальностей: в 2 ч. / А.А. Миклашевич [и др.]. - Минск: БПИ,

1985. - Ч 2. - 37 с.

13. Мовкин, М.С. Теоретическая механика / М.С. Мовкин, А.Б. Из-раелит. - Л.: Судостроение, 1972.

14. Никитин, Е.М. Теоретическая механика для техникумов / Е.М. Никитин. - М.: Наука, 1971 (и последующие издания).

15. Осадчий, В. И. Руководство к решению задач по теоретической механике / В.И. Осадчий, А.М. Фаин. - М.: Высш. школа, 1972.

16. Павловский, М.А. Теоретическая механика: в 2 ч. / М.А. Павловский, Л.Ю. Акинфеева, О.Ф. Бойчук. - Киев: Вища школа, 1989; 1990. - 350 с.

17. Подскребко, М.Д. Задания по расчетно-графическим работам курса "Прикладная механика": в 2 ч. / М.Д. Подскребко,

276

С.С. Томило, А.Н. Шинкевич. - Минск: БИМСХ, 1990. -

Ч. 1. - 59 с.

18. Пособие к решению задач по сопротивлению материалов: учеб. пособие для техн. вузов / И.М. Миролюбов [и др.]. - 5-е изд., перераб. и доп. - М.: Высшая школа, 1985. - 399 с.

19. Прикладная механика: методические указания и контрольные задания для студентов-заочников / под ред. П.Г. Гузенкова. - М.: Машиностроение, 1982. - 112 с.

20. Прикладная механика: учеб. пособие/ А.Т. Скойбеда [и др.]; под общ. ред. А.Т. Скойбеды. - Минск: Вышэйшая школа,

1997. - 552 с.

21. Руденок, Е.Н. Техническая механика: сб. заданий: учеб. пособие / Е.Н. Руденок, В.П. Соколовская. - Минск: Высшая школа, 1990. - 238 с.

22. Сборник задач по сопротивлению материалов / под ред. В.К. Качурина. - М.: Наука, 1970. - 432 с.

23. Сборник задач по технической механике / В.В. Багреёв [и др.]. - Л.: Судостроение, 1968.

24. Соколов, Б.Ф. Методические указания к семестровым заданиям по объединенному курсу "Теоретическая и прикладная механика" / Б.Ф. Соколов [и др.]. - Челябинск: Челябинский ин-т механизации и электрификации сельского хозяйства, 1985.

25. Феодосьев, В.И. Сопротивление материалов / В.И. Феодосьев. - М.: Наука, 1986. - 512 с.

26. Феодосьев, В. И. Избранные задачи и вопросы по сопротивлению материалов / В.И. Феодосьев. - 4-е изд., испр. и доп. - М.: Главная редакция физико-математической литературы изд-ва "Наука", 1973. - 400 с.

27. Шапиро, Д.М. Сборник задач по сопротивлению материалов: учебное пособие для машиностроительных техникумов /

Д.М. Шапиро, А.И. Подорванова, А.Н. Миронов. - 3-е изд., перераб. - М.: Высшая школа, 1970.

28. Юдин, В.А. Теория механизмов и машин / В.А. Юдин, Л.В. Петрокас. - М.: Машиностроение, 1977. - 527 с.

29. Яблонский, А.А. Курс теоретической механики: в 2 ч. / А.А. Яблонский. - 7-е изд., стереотип. - СПб.: Лань, 1999. - Ч. 1: Статика, кинематика.

Приложение

СОРТАМЕНТ ПРОКАТНОЙ СТАЛИ

П1. Сталь горячекатаная. Балки двутавровые. ГОСТ 8239-89.

Обозначения:

h - высота двутавра; b - ширина полки;

s - толщина стенки;

t - средняя толщина полки; R - радиус внутреннего

скругления;

r - радиус скругления полки.

П4. Сталь горячекатаная. Уголки неравнополоные: ГОСТ 8510-86

Обозначения: B - ширина большей полки;

b - ширина меньшей полки; t - толщина полки;

R - радиус внутреннего скругления; r - радиус скругления полок;

I - момент инерции; i - радиус инерции;

x0, y0 - расстояние от центра тяжести до наружных граней полок; Ixy - центробежный момент инерции.

Пример условного обозначения неравнополочного уголка размерами 63Ч40Ч4 мм высокой точности прокатки (А) из стали марки Ст3сп, категории 3, подгруппы 1:

Уголок 63 40 4 А ГОСТ8510 86 . Ст3сп3 1 ГОСТ535 79

Редактор Т.Н. Микулик Компьютерная верстка Д.А. Исаева

Подписано в печать 31.01.2011. Формат 60 84 1/16. Бумага офсетная. Отпечатано на ризографе. Гарнитура Таймс.

Усл. печ. л. 17,09. Уч.-изд. л. 13,36. Тираж 200. Заказ 699.

Издатель и полиграфическое исполнение: Белорусский национальный технический университет. ЛИ № 02330/0494349 от 16.03.2009.

Проспект Независимости, 65. 220013, Минск.

Размещено на Allbest.ru