Расчет резьбовых соединений

Пример 1.Грузоподъемная сила крана (см. рис. 4.4.4) равна G = 50 кН. Определите диаметр нарезанной части хвостовика крюка, изготовленного из стали Ст3.

Решение. Хвостовик крюка рассматривается как незатянутый болт, работающий на растяжение. Для стали Ст3 s_т = 235...216 МПа, принимаем s_т = 225 МПа.

При расчете резьбовых соединений, применяемых в подъемно-транспортном оборудовании, допускаемые значения коэффициента запаса прочности ([n] = 1,5...2), рекомендованные для статических нагрузок в общем машиностроении, необходимо увеличить в два раза.

Принимая для резьбы крюка крана [n] = 4, получаем

[s_p] = s_т / n = 225 / 4 = 56,3 МПа.

при F = G, z = 1 внутренний диаметр резьбы хвостовика:

мм.

Принимаем d = 39 мм, Р = 4 мм ( мм).

Пример 2.Чугунный (СЧ 15–32) корпус подшипника, нагруженный силой Q = 16 кH (рис. 4.4.5); прикрепляется к станине четырьмя болтами. d = 18 мм. Подобрать болты из стали Ст. 3 для двух случаев; болты поставлены с зазором; болты поставлены без зазора в отверстия из-под развертки.

Решение.

Болты, соединяющие корпус подшипника со станиной, в рассматриваемом случае нагружены поперечной силой.

1. Для болтов, поставленных в отверстия с зазорами, вычисляем допускаемое напряжение при растяжении. Принимая для стали Ст3 s_т = 225МПа и [n] = 2, получаем

[s_p] = s_т/[n] = 225/2 = 112,5 МПа.

Принимаем коэффициент трения f = 0,14 Н. Коэффициент запаса от сдвига стыка К = 1,2; тогда при z = 4 получаем

мм.

Принимаем d = 27 мм при Р = 3 мм ( ).

2. Для болтов, поставленных без зазора в отверстия из-под развертки, определяем диаметр d₀ из расчета на срез. Принимая среднее значение допускаемого напряжения [t_ср] = 0,275s_т = 0,275×225 = 61,0 МПа, из уравнения прочности получаем

мм.

Для расчета соединения на смятие для чугуна СЧ 15–35 s_вр = 153 МПа и, следовательно,

МПа,

(для стального болта значительно больше).

Из уравнения прочности на смятие

получаем

мм.

Следовательно, можно принять d₀ = 9 мм из расчета на срез; при этом номинальный диаметр резьбы болта d₀ = 8 мм (M8).

Замена болтов, работающих «на затяжку» болтами, работающими на срез, дает значительную экономию металла – масса такого болта становится меньше примерно в 8...9 раз. Однако изготовление болтов второго типа обходится дороже, причем при сборке требуется большая точность совпадения отверстий корпуса в станины.