Tija șurubului este încărcată numai de o forță de tracțiune. Acest caz este rar. Un exemplu este o secțiune tăiată a cârligului pentru a suspenda sarcina (Figura 4.25). Este periculoasă secțiunea slăbită de sculptură. Calculul este redus la determinarea diametrului firului interior d1 din starea de rezistență la tracțiune, care are forma:
unde [] este tensiunea la tracțiune permisă pentru șurub (șurub);
unde este punctul de randament al materialului bolțului; [pT] este factorul de siguranță (permis) cerut.
Pentru șuruburile din oțel carbon [pT] = 1,5 - 3. Se acceptă valori mari ale factorului de siguranță [pT] cu o precizie scăzută în determinarea valorii sarcinii F sau a desenelor de mare răspundere.
Figura 4.25 - Cârlig de încărcare sub sarcină
Șurubul este strâns, nu există sarcină externă. Un exemplu sunt șuruburile pentru a asigura capacele etanșe și capacele de vizitare (vezi Figura 4.26). În acest caz, știftul bolțului este întins de forța axială Fgam. care rezultă din strângerea șurubului și este răsucit de momentul forțelor din firul Tp - formula (4.7). Forța de tracțiune la strângere Fgam
Stresul de torsiune din momentul Tp
Forța de strângere necesară este determinată după cum urmează:
unde A este zona de îmbinare a pieselor pe un șurub, cm este tensiunea de strivire la joncțiunea pieselor, ale căror valori sunt alese în funcție de condițiile de etanșeitate.
Rezistența șurubului este determinată de tensiunea echivalentă:
Figura 4.26 - Conexiune sub forța unei inhalări
Calculele practice arată că pentru fire standard metrice ek 1.3.
Fig. 4.26. Cuplarea sub forța unei inhalări
Acest lucru face posibilă calcularea șuruburilor pentru rezistență prin următoarea formulă simplificată:
Fig. 4.26. Cuplarea sub forța unei inhalări
Fig. 4.26. Cuplarea sub forța unei inhalări
unde [# 963;] - tensiunile admisibile la tracțiune pentru șurub (bolț), determinate de formula (4.17).
S-a stabilit prin practica că șuruburile cu filet, mai mici decât M10, pot fi deteriorate dacă nu există o strângere suficientă. Prin urmare, în conexiunile de alimentare nu se recomandă utilizarea șuruburilor cu diametre mici (mai mici decât M8). În unele industrii, pentru strângerea șuruburilor se folosesc întrerupătoare speciale de limitare a cuplului. Aceste chei nu vă permit să aplicați un cuplu mai mare decât momentul de strângere când strângeți.
Conexiunea cu șuruburi este încărcată cu forțe în planul interfeței. Condiția pentru fiabilitatea conexiunii este absența unei forfecări a părților din articulație. Designul poate fi asamblat în două moduri.
Șurubul este prevăzut cu un spațiu liber (figura 4.27). În acest caz, șurubul este plasat cu un spațiu liber în orificiul pieselor. Atunci când se strânge șurubul la îmbinarea pieselor, apar forțe de frecare F, care împiedică deplasarea relativă a șuruburilor. Forța exterioară F nu este transmisă direct șurubului, deci este calculată de forța de strângere F. Având în vedere echilibrul părții 2. se obține condiția că nu există forfecare a pieselor
unde i este numărul de planuri comune ale părților (în figura 4.27-i = 2, când sunt conectate doar două părți i = 1); - coeficientul de frecare în articulație (= 0,15 - 0,2 pentru suprafețele uscate din fontă și oțel); K este factorul de siguranță pentru forfecarea pieselor (K = 1,3 - 1,5 la sarcină statică, K = 1,8 - 2 la sarcină variabilă).
Figura 4.27 - Șurubul livrat cu cleme
După cum se știe, atunci când se strânge, șurubul funcționează pe tensiune și torsiune, astfel încât rezistența șurubului este estimată prin formula de stres echivalentă (4.21). Deoarece sarcina externă nu este transferată pe șurub, aceasta se calculează numai pentru rezistența statică a forței de strângere, chiar și cu o sarcină externă variabilă. Efectul unei sarcini variabile este luat în considerare prin alegerea unor valori mai mari ale factorului de siguranță.
Figura 4.28 - Șurubul furnizat fără cleme
Șurubul este livrat fără goluri (figura 4.28). În acest caz, gaura este calibrată cu un șurubelniță, iar diametrul bolțului este realizat cu o toleranță care asigură o fixare fără decalaj. La calcularea rezistenței acestei îmbinări, forțele de frecare din îmbinare nu sunt luate în considerare, deoarece strângerea șurubului nu este controlată. În general, șurubul poate fi înlocuit cu un bolț. Tija șurubului se calculează pornind de la eforturile de forfecare și strivire. Condiția de rezistență pentru eforturile de forfecare va fi:
unde i este numărul de planuri de plantare (în Figura 4.28, un i = 2, când sunt conectate doar două părți - Figura 4.28, b i = 1); [# 964;] - tensiunea de forfecare admisibilă pentru știftul bolțului:
Diametrul tijei bolțului d se determină din condiția formulării rezistenței la forfecare (4.24):
Legea distribuției eforturilor de strivire de-a lungul suprafeței de contact cilindrice a unui șurub și a unei părți (figura 4.29) este dificil de stabilit cu exactitate. Acest lucru depinde de precizia dimensiunilor și a formelor pieselor de îmbinare. Prin urmare, calculul pentru zdrobire se efectuează în funcție de solicitările condiționale. Diagrama distribuirii efective a tensiunii (Figura 4.29, a) este înlocuită de o distribuție condiționată cu o distribuție uniformă a tensiunii (Figura 4.29, b).
Pentru partea intermediară (și când sunt conectate doar două părți)
pentru detalii extreme
Formulele (4.27) și (4.28) sunt valabile pentru șurub și detalii. Dintre cele două valori ale [cm] în aceste formule, calculul forței este realizat la cea mai mare, iar tensiunea admisibilă este determinată de materialul mai slab al șurubului sau piesei. Comparând variantele de fixare a șuruburilor cu un spațiu liber și fără un spațiu (figurile 4.27 și 4.28), trebuie remarcat faptul că prima opțiune este mai ieftină decât a doua, deoarece nu necesită dimensiunile exacte ale șurubului și orificiului. Cu toate acestea, condițiile de lucru ale șurubului furnizate cu decalajul sunt mai rele decât fără un gol. De exemplu, luând coeficientul de frecare în îmbinarea părților = 0.2, K = 1.5 și i = 1, din formula (4.23) obținem Fsm = 7.5F. În consecință, sarcina de proiectare a șurubului cu un spațiu este de 7,5 ori mai mare decât sarcina externă. În plus, datorită instabilității coeficientului de frecare și dificultății de strângere a controlului, funcționarea unor astfel de jeturi cu o forță de forfecare nu este suficient de sigură.
Figura 4.29 - Distribuția eforturilor de strivire de-a lungul suprafeței de contact cilindrice a unui șurub și a unei părți
Racordul filetat este pretensionat în timpul montării și este încărcat cu o forță axială exterioară de tracțiune. Acest caz a compusului (figura 4.30) apare frecvent la atașare mecanică la capacele cilindrilor, ansamblurile care poartă, etc., se referă: Fz - pretensioning forță a șurubului în timpul asamblării; .. F - sarcină externă la tracțiune pe șurub. Pre-strângerea șuruburilor trebuie să asigure un compus de etanșare sau nedivulgare îmbinării sub sarcină.
Ca rezultat al pretensionării șurubului cu forța F3 (figura 4.30, b și figura 4.31), el va fi prelungit cu suma # 916; lb. iar detaliile comune vor fi comprimate la (În cifre pentru o mai mare claritate a amplorii # 916; lb și # 916; ld este mult mărită).
Atunci când sarcina externă de tracțiune F este aplicată șurubului pretensionat (fig.4.30, c și fig.4.31), șurubul se extinde suplimentar cu o cantitate # Lb. iar piesele comprimate sunt descărcate parțial și își restabilește grosimea În plus, am fost în limitele deschiderii comunei,
Figura 4.31 - Schimbarea sarcinii și deformării într-o conexiune cu șurub cu pre-strângere și încărcare ulterioară printr-o forță axială de tracțiune
Efectul pieselor comprimate pe șurub va scădea și va fi Fcm (Figura 4.30 și Figura 4.31), care se numește forța de strângere reziduală.
În acest caz, o parte a sarcinii externe a mers pentru a descărca articulația Fd, iar partea rămasă a încărcăturii externe sa dus la finalizarea șurubului Fb. Ca urmare, puteți scrie:
Se știe că deformarea este determinată de formula
unde F este sarcina, l este lungimea suprafeței de încărcare, E este modulul longitudinal de elasticitate și A este aria secțiunii transversale pe care acționează sarcina.
Expresia - se numește atunci conformitatea. Egalitatea (4.29) poate fi scrisă sub forma :, atunci, ultima este înlocuită în (4.30). Ca rezultat, ajungem acolo
unde - coeficientul de sarcină externă, - conformitatea pieselor, - conformitatea șurubului.
După înlocuirea (4.31) în (4.30), obținem Fd + F = F, din care
Factorul de încărcare externă arată cât de mult din sarcina externă F ajunge la finalizarea șurubului F. și restul
F (l-) merge la descărcarea părților din îmbinare, vezi (4.31) și (4.32).
Forța totală sau sarcina calculată (totală) a șurubului F (Figura 4.31)
Condiția pentru a nu deschide articulația este Fcm> 0. În Fig. 4.31 se poate observa că
atunci condiția de ne-deschidere a îmbinării va avea forma Fd-F (1 -)> 0 sau F3> F (1 -). În practică, se recomandă să se ia
unde Ks este factorul de cuplu, atunci forța de proiectare Fp este determinată de formula:
la o sarcină constantă K3 - (1.25.2), cu sarcină variabilă K3 = (2.5-4).
Determinarea conformității șurubului și a pieselor. În cel mai simplu caz, cu șuruburi cu secțiune constantă și părți omogene (Figura 4.32)
unde Eb și Eq sunt modulele de elasticitate a materialelor și pieselor șuruburilor; Ab și iad sunt zonele secțiunii transversale a șurubului și a părților; lb este lungimea șurubului implicat în deformare; ld = # 948; 1 + # 948; 2 - grosimea totală a pieselor; aproximativ lb = lg.
Figura 4.32 - Conuri de presiune
În formula (4.36), suprafața numai a părții părților implicate în deformarea de la strângerea șurubului este luată în zona de proiectare Ad. Definiția condiționată a acestei zone în cel mai simplu caz este prezentată în Figura 4.32. Aici se presupune că deformările de la piulița și capul șurubului se extind în detaliile conurilor cu un unghi de 30 ° sau tg = 0,5. Ecuând volumul acestor conuri la volumul unui cilindru echivalent, îi găsim diametrul exterior D1 și suprafața cilindrului Ad
Experiența calculării și funcționării structurilor arată că acest coeficient este de obicei mic.
Prin calcule aproximative luați:
1. Pentru îmbinările din oțel și piesele din fontă, fără garnituri elastice = 0,2-0,3.
2. Pentru îmbinările pieselor din oțel și fontă cu garnituri elastice (azbest, poronit, cauciuc etc.) = 0,4-0,5.
3. În calculele specificate se determină valorile q și 6. și apoi.
La proiectarea îmbinărilor filetate, regula principală este: flanșele rigide - șuruburile conforme.
Dacă șurubul este strâns în prealabil, înainte de a aplica o sarcină externă, forța de proiectare a șurubului, ținând seama de efectul de torsiune asupra strângerii
Rezistența bolțului la sarcini variabile. Cea mai caracteristică a acțiunii sarcinilor externe variabile ale îmbinărilor cu șuruburi este acțiunea sarcinilor variind de la 0 la F (în ciclul zero).
Figura 4.33 - Diagrama de variație a stresului cu sarcină variabilă
Încărcarea variabilă F este distribuită între șurub și articulația strânsă, iar șurubul are o fracțiune egală (vezi diagrama din Fig.
Amplitudinea tensiunii șuruburilor
unde Ab este zona secțiunii periculoase a șurubului.
unde s este tensiunea de strângere.
Operarea experiență filetate articulațiilor, expuse la diferite sarcini și compuși test de oboseală arată o fezabilitate strângere inițială semnificativă a conexiunilor de șuruburi pentru oțelurile carbon să fie (0,6 - 0,7) m și realizate din oțel aliat. - (0,4 - 0 , 6) m.
Strângerea crește rezistența la oboseală a șuruburilor (deoarece reduce componenta variabilă a tensiunilor din șuruburi) și părțile care trebuie îmbinate (deoarece acestea reduc microîntrerupătoarele). Trebuie avut în vedere faptul că cuplurile de strângere în timpul funcționării pot fi reduse într-o oarecare măsură datorită microfricției la îmbinări și relaxării solicitărilor din șuruburi.
În cadrul calculelor, factorul de siguranță este verificat pentru amplitudini și tensiuni maxime.
Marja de siguranță pentru amplitudini definită ca raportul dintre limita de amplitudine (aproximativ egala limita de anduranță primită la ciclul rotor de încărcare simetrică) = al tensiunii de amplitudine a curentului:
Valorile coeficientului efectiv de concentrație a tensiunii K pentru firul metric al îmbinărilor filetate din oțeluri carbon sunt luate egale cu 4 până la 6, din oțelurile aliate c în <130 МПа 5,5 – 7,5; большие значения принимают для винтов из более прочных материалов и термически обработанных до изготовления резьбы.
Limita de siguranță pentru tensiunea maximă este determinată aproximativ ca raport de limitare a tensiunii curentului continuu la tensiunea maximă în șurub Convențional, acest calcul se reduce la calcularea forței statice, atunci m și np =
Calcularea șuruburilor supuse încărcării variabile se efectuează sub forma unei verificări. Valoarea factorului de siguranță în termeni de amplitudini trebuie să fie mai mare sau egală cu 2,5, de obicei pa = 2,5 - 4. Valoarea factorului de siguranță pentru tensiunile maxime trebuie să fie mai mare sau egală cu 1,25.
Calcularea conexiunilor cu șuruburi de grup reduce la determinarea celui mai încărcat șurub și la evaluarea rezistenței acestuia.
Sarcina acționează în planul comun. Un exemplu este brațul de montare (Figura 4.34). În calcul, forța F se înlocuiește cu aceeași forță aplicată la centrul de greutate al secțiunii transversale a tuturor șuruburilor, iar momentul T = Fl. Momentul și forța au tendința de a întoarce și de a muta brațul. Încărcarea de forța F se repartizează uniform între șuruburi:
Încărcările din moment (reacțiile FT1, FT2, FТz) sunt distribuite de-a lungul șuruburilor proporțional cu deformările lor atunci când brațul este rotit. Deformările sunt proporționale cu distanța șuruburilor de centrul de greutate al secțiunii transversale a tuturor șuruburilor, care este considerat centrul rotației. Direcția reacțiilor bolțului este perpendiculară pe raza r1. R2. rz. Cel mai încărcat este șurubul care este îndepărtat maxim de axa de pivotare. Să formăm condiția de echilibru:
Apoi putem determina sarcina maximă din momentul T
Sarcina totală pe fiecare bolț este egală cu suma geometrică a forțelor corespunzătoare FF și FTi.
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: