Расчет резьбовых соединений при нагружении силами в плоскости стыка

Применяют соединения двух видов:

а) с винтами, устанавливаемыми в отверстиях с радиальным зазором (черные болты); б) с винтами, устанавливаемыми под развертку без радиального зазора ( чистые болты). Первый вид дешевле, но второй может воспринимать большие нагрузки и обеспечивает центрирование деталей.

В случае установки винтов с зазором, они должны создавать силу трения на поверхности стыка, превышающую внешнюю сдвигающую нагрузку, т.е. :

, где F_тр=F_затfiz.

Тогда:

, где К – коэффициент безопасности (1,5…2,5).

Обычно затяжку назначают с напряжением 0,6 , а в металлических конструкциях при контроле затяжки 0,8 . По этой силе затяжки может быть определен потребный диаметр винта.

В случае установки винта под развертку их рассчитывают на срез. Условие прочности винта:

.

В высоконагруженных соединениях при стесненных габаритах и постоянной нагрузке допустимо вести расчет с учетом того, что часть внешней нагрузки передается силами трения в стыках, а остальная стремится срезать винты. Тогда при i=1 и S=8:

.

Рассмотрим расчет основных видов групповых соединений, работающих на сдвиг.

1). Соединение, нагруженное центральной сдвигающей силой, проходящей через центр тяжести.

Принимаем, что все z винтов нагружаются одинаково. Тогда нагрузка , приходящаяся на один винт:

.

Предполагаем, что фланцы достаточно жестки и что давление Р распределяется равномерно. Силы трения, учитывая касательную податливость стыков, следует считать пропорциональными относительным смещения, т.е. пропорциональными расстоянию от полюса поворота. Тогда реализуемый коэффициент трения на расстоянии от полюса , а условия прочности сцепления запишется так:

,

где . Отсюда:

.

Для стыка произвольной формы (рис. А) условие равновесия имеет вид:

z₁Q₁r₁+z₂Q₂r₂+…+z_iQ_ir_i=Т.

Согласно условию пропорциональности сил смещениям:

; .

Подставляя эти выражения в условие равновесия, получаем силу, сдвигающую наиболее нагруженный винт:

.

Тогда потребная сила затяжки при установке винтов с зазором:

.

Для кольцевого стыка с нагруженным диаметром D₁ и внутренним D₂ (рис. Б)

При R=D₁/2 , получаем

.

Сдвигающая сила, отнесенная к одному винту:

;

При установке без зазора винты рассчитывают на срез по силе Q₁:

.