Порядок проведения работы

1. Изучить задание (приложение 1), изобразить расчетную схе­му соединения и записать исходные данные в протокол.

2. Выбрать класс прочности и материала болта (винта, шпильки) и гайки (приложение 2) в заполнить таблицу протокола.

Класс прочности резьбовых деталей выбирают в зависимости от степени ответственности соединения, назначения, требований к габаритам, массе и условий работы соединения.

При возможных перекосах опорных поверхностей головки и гай­ки следует выбирать болты из сталей повышенной пластичности. При жестких требованиях к массе и габаритам изделия выбирают резь­бовые детали высоких классов прочности.

Для работы при высоких температурах, в коррозионных и агрессивных средах резьбовые детали изготовляют из жаропрочных и коррозионно-стойких сталей с высоким содержанием хрома или хрома и никеля.

3. Определить расчетную нагрузку на болт (см. предыдущий раздел), при этом для задания № 2 предварительно принять Х = 0,2-0,3.

4. Определить допускаемые напряжения для болта (винта, шпиль­ки).

Для всех соединений, кроме соединения, г котором болт установлен в отверстие без зазора (см. рис. 1, а) допускаемые на­пряжения

,

где - предел текучести материала болта;

[S]- допускаемый коэффициент запаса прочности: при затяжке, контролируемой динамометрическим ключом [S] = 1,6 - 2,0; при затяжке, контролируемой замером деформации бол­та [S] = 1,3 - 1,5; при неконтролируемой затяжке

, (14)

где К = 1 для болтов из углеродистых сталей;

К = 1,25 для болтов из легированных сталей;

- расчетная нагрузка на болт, Н (если > 70000 Н, то = =70000 Н).

Для болтов без зазора (задание № 1) допускаемые напряже­ния среза:

при постоянной внешней нагрузке = 0,4 ,

при переменной - = (0,2 - 0,25) .

5. Определить диаметр резьбы d1) (диаметр стержня болта для болта без зазора) до условиям прочности (5) или (1).

6. Для болтов с зазором по диаметру по ГОСТ 24705-2004 (приложение 3) подобреть ближайший больший и выписать d, , , P для выбранной резьбы.

Для болта без зазора по ГОСТ 7817-80 (приложение 4) выбрать ближайший больший и выписать в протокол d, , S, Н, D, r и параметры резьбы.

7. По ГОСТ 5915-70 и ГОСТ 6402-70 (приложения 7, 8) выбрать гайку и шайбу и занести основные их размеры в протокол.

8. В соответствии с техническим заданием и рекомендациями (см. приложение 1) назначить толщины соединяемых деталей и прокладки из нормального ряда чисел и определить длину крепеж­ной детали (см. рис. 3 и 2):

а) длина стержня болта

,

где - суммарная толщина соединяемых деталей;

- толщина шайбы;

- высота гайки;

a - запасы резьбы болта на выходе из гайки, a = 2С;

С - высота фаски резьбового конца стержня, С = 0,15d;

- толщина прокладки;

б) длина винта (см. рис. 2, б)

,

где - длина ввинчиваемого конца винта:

= d при ввинчивании в деталь из стали, титановых сплавов, бронзы, латуни;

= 1,25d при ввинчивании в чугун;

= (2,0 – 2,5)d при ввинчивании в деталь из алюми­ниевых, магниевых и других легких сплавов.

в) длина шпильки (см. рис. 2, а)

,

9. По полученному значению длины резьбовой детали выбрать ближайшую большую стандартную длину (см. приложения 4, 5, 6).

10. Разработать конструкцию соединения.

11. Провести проверочные расчеты.

11.1. Задание №1 (болты с зазором).

11.1.1. Определить запас статической прочности

(15)

где - эквивалентные напряжения в стержне болта от растяжения

и кручения,

(16)

где - осевая растягивающая сила;

- момент сил сопротивления в резьбе;

где - угол подъема резьбы,

- угол трения, = 1,15 arctg f.

Допустимые значения коэффициента запаса статической прочнос­ти см. п. 4.

11.1.2. Определить допускаемую осевую нагрузку из условия среза резьбы болта и гайки и сравнить ее с

(16)

где - высота гайки для соединений болтом и шпилькой (гаечный конец). Для резьбы винта и вывинчиваемого конца шпильки в формулы (17) вместо подставляется длина ввинчива­емого конца - ;

k - коэффициент полноты резьбы; для метрической резьбы k =0,87;

- коэффициент неравномерности распределения нагрузки между витками гайки; для крупной резьбы = 0,60 - 0,70 (большие значения при более податливых гайках);

, - допускаемые напряжения на срез витков бол­та (винта, шпильки) и гайки (соединяемой детали, корпуса).

Дня резьбы

= (0,6-0,7) - для сталей и титановых сплавов;

[ср] = (0,7-0,8) - для алюминиевых и магниевых спла­вов (приложение 9).

11.1.3. Чистые болты (задание № I) проверяют по напряжениям смятия по формуле (2).

Допускаемые напряжения на смятие (выбирают меньшее из допус­каемых напряжений для болта и фланца):

для стали и сплавов цветных металлов для чугуна .

Механические характеристики легких сплавов представлены в приложении 9.

Если условия (15), (17) и (3) не выполняются, принять меры для их выполнения.

11.2. Задание № 2.

11.2.1. По формулам (7)-(1З) определить податливость деталей и коэффициент внешней нагрузки (модули упругости материалов см. приложение 9).

11.2.2. Уточнить усилие затяжки

11.2.3. Провести проверку на статическую прочность по (15), при этом

Если прочность не обеспечена, принять меры для ее обеспече­ния.

11.2.4. При переменной внешней нагрузке провести проверку на усталостную прочность. Коэффициент усталостной прочности [4]

где - предел выносливости болта при симметричном знакопере-

менном цикле изменения напряжений;

- амплитуда напряжений.

Предел выносливости

где предел выносливости материала болта при знакоперемен­ном растяжении-сжатии (см. приложение 2);

- масштабный коэффициент, равный:

d, мм					>16
	1,0	0,75	0,68	0,67	0,66

- коэффициент технологического упрочнения, при нарезанной резьбе , при накатной резьбе ;

- коэффициент конструктивного упрочнения; если гайка ра­ботает на сжатие, = 1,0, если гайка работает на растяжение частично или по всей длине, = 1,35 - 1,6;

- эффективный коэффициент концентрации напряжений,

,

где - коэффициент чувствительности материала к концентрации напряжений; для углеродистых сталей = 0,55; для легированных сталей = 0,75;

- теоретический коэффициент концентрации напряжений. Значения выбирают в зависимости R/P (R - радиус закругления впадины резьбы). Для стандартной метрической резьбы: = 10 для плоскосрезной впадины резьбы, = 8 - для закругленной.

Амплитуда напряжений

,

где - площадь стержня по внутреннему диаметру резьбы.

Допускаемый коэффициент запаса прочности

Если прочность резьбовой детали не обеспечена, принять меры для обеспечения прочности.

12. Выполнить чертеж соединения по правилам сборочного чертежа.

Допускается совмещать спецификацию с чертежом (приложение 10).