ВОПРОС 14. РАСЧЁТ НА ПРОЧНОСТЬ БОЛТА ПРИ РАЗЛИЧНЫХ СЛУЧАЯХ НАГРУЖЕНИЯ (БОЛТ НАГРУЖЕН СИЛОЙ СДВИГАЮЩЕЙ ДЕТАЛИ И ПОСТАВЛЕН С ЗАЗОРОМ И БЕЗ ЗАЗОРА)

Условием надежности соединения является отсутствие сдвига деталей в стыке. Конструкция может быть выполнена в двух вариантах:

Болт поставлен с зазором. При этом внешнюю нагрузку F уравновешивают силы трения в стыке, которые образуются от затяжки болта. Без затяжки болтов детали могут сдвигаться в пределах зазора, что недопустимо.

Рассматривая равновесие детали 2, получим условие отсутствия сдвига деталей:

где i ‑ число плоскостей стыка деталей; при соединении только двух деталей i=1;

f ‑ коэффициент трения в стыке (f = 0,15...0,20 для сухих чугунных и стальных поверхностей);

К ‑ коэффициент запаса (K = 1,3…1,5 при статической нагрузке; К = 1,8…2 при переменной нагрузке).

Прочность болта оценивают по эквивалентному напряжению.

Отметим, что в соединении, в котором болт поставлен с зазором, внешняя нагрузка не передается на болт. Поэтому болт рассчитывают только на статическую прочность по силе затяжки даже при переменной внешней нагрузке. Влияние переменной нагрузки учитывают путем выбора повышенных величин коэффициента запаса.

Болт поставлен без зазора. Такая установка болта в отверстие соединяемых деталей обеспечивает восприятие внешней нагрузки стержнем болта. При расчете прочности соединения не учитывают силы трения в стыке, так как затяжка болта в принципе не обязательна. В общем случае болт можно заменить штифтом. Стержень болта рассчитывают по напряжениям среза и смятия.

Условие прочности по напряжениям среза:

где i ‑ число плоскостей среза.

Условие прочности по напряжениям смятия:

для средней детали

для крайней детали

Эти формулы справедливы для болта и деталей. Из двух величин напряжений в этих формулах расчет прочности выполняют по наибольшей, а допускаемое напряжение определяют по более слабому материалу болта или детали.

ВОПРОС 15. СОЕДИНЕНИЕ ДЕТАЛЕЙ ПОСАДКОЙ С НАТЯГОМ. СПОСОБЫ СБОРКИ.

Натягом N называют положительную разность диаметров вала d отверстия: N = B - A. После сборки вследствие упругих и пластических деформаций диаметр d посадочных поверхностей становится общим. При этом на поверхности посадки возникают удельное давление р

Способы сборки

Сборку соединения выполняют одним из трех способов: прессованием, нагревом втулки, охлаждением вала.

Прессование — распространенный и несложный способ сборки. Однако этому способу свойственны недостатки: смятие и частичное срезание (шабровка) шероховатостей посадочных поверхностей, возможность неравномерных деформаций деталей и повреждения их торцов. Шабровка и смятие шероховатостей приводят к ослаблению прочности соединения до полутора раз по сравнению со сборкой нагревом или охлаждением. Для облегчения сборки и уменьшения шабровки концу вала и краю отверстия рекомендуют придавать коническую форму (рис. 7.2).

Шабровка поверхностей контакта устраняется полностью при сборке по методу нагревания втулки (до 200…400°С) или охлаждения вала (твердая углекислота -79°С, жидкий воздух -196°С). Недостатком метода нагревания является возможность изменения структуры металла появление окалины и коробления. Метод охлаждения свободен от этих недостатков.