ДЗ N1 - Варламова-Тибанов - Соединения (2003г)

Ìîñêîâñêèé ãîñóäàðñòâåííûé òåõíè÷åñêèé óíèâåðñèòåò
èìåíè Í.Ý. Áàóìàíà
Ë.Ï. Âàðëàìîâà, Â.Ï. Òèáàíîâ
Ìåòîäè÷åñêèå óêàçàíèÿ
ê âûïîëíåíèþ äîìàøíåãî çàäàíèÿ
ïî ðàçäåëó «Ñîåäèíåíèÿ»
êóðñà
«Îñíîâû êîíñòðóèðîâàíèÿ
äåòàëåé è óçëîâ ìàøèí»
Ïîä ðåäàêöèåé Ë.Ï. Âàðëàìîâîé
Ìîñêâà
Èçäàòåëüñòâî ÌÃÒÓ èì. Í.Ý. Áàóìàíà
2003
ÓÄÊ 621.81
ÁÁÊ 34.42
Â18
Ðåöåíçåíò Ã.Ì. Òóøåâà
Â18
Âàðëàìîâà Ë.Ï., Òèáàíîâ Â.Ï.
Ìåòîäè÷åñêèå óêàçàíèÿ ê âûïîëíåíèþ äîìàøíåãî çàäàíèÿ
ïî ðàçäåëó «Ñîåäèíåíèÿ» êóðñà «Îñíîâû êîíñòðóèðîâàíèÿ äåòàëåé è óçëîâ ìàøèí» /Ïîä ðåä. Ë.Ï. Âàðëàìîâîé. – Ì.: Èçä-âî
ÌÃÒÓ èì. Í.Ý. Áàóìàíà, 2003. – 88 ñ.: èë.
ISBN 5-7038-2278-5
Ïðèâåäåíû ôîðìóëû è ñïðàâî÷íûå äàííûå, íåîáõîäèìûå äëÿ ðàñ÷åòà ñîåäèíåíèé: ñâàðíûõ, ðåçüáîâûõ, øïîíî÷íûõ, øëèöåâûõ, ñ íàòÿãîì, çàêëåïî÷íûõ, êëååâûõ, à òàêæå ïåðåäà÷è âèíò – ãàéêà ñêîëüæåíèÿ. Ïðåäñòàâëåíû ïðèìåðû ðàñ÷åòîâ.
Äëÿ ñòóäåíòîâ 3-ãî êóðñà, à òàêæå ñòàðøèõ êóðñîâ, âûïîëíÿþùèõ ðàñ÷åòû
äåòàëåé ñîåäèíåíèé.
Òàáë. 19. Èë. 37. Áèáëèîãð. 8 íàçâ.
ÓÄÊ 621.81
ÁÁÊ 34.42
Ëþäìèëà Ïåòðîâíà Âàðëàìîâà
Âëàäèìèð Ïàâëîâè÷ Òèáàíîâ
Ìåòîäè÷åñêèå óêàçàíèÿ ê âûïîëíåíèþ äîìàøíåãî çàäàíèÿ ïî ðàçäåëó
«Ñîåäèíåíèÿ» êóðñà «Îñíîâû êîíñòðóèðîâàíèÿ äåòàëåé è óçëîâ ìàøèí»
Ðåäàêòîð Î.Ì. Êîðîëåâà
Êîððåêòîð Ã.Ñ. Áåëÿåâà
Ïîäïèñàíî â ïå÷àòü 20.03.03. Ôîðìàò 60õ84/16. Áóìàãà îôñåòíàÿ. Ïå÷. ë. 5,5. Óñë.
ïå÷. ë. 5,12. Ó÷.-èçä. ë. 5,85. Òèðàæ 300 ýêç. Èçä. ¹ 112. Çàêàç
Èçäàòåëüñòâî ÌÃÒÓ èì. Í.Ý. Áàóìàíà.
105005, Ìîñêâà, 2-ÿ Áàóìàíñêàÿ, 5.
ISBN 5-7038-2278-5
© ÌÃÒÓ èì. Í.Ý. Áàóìàíà, 2003
1. ÎÁÙÈÅ ÓÊÀÇÀÍÈß
Äîìàøíèå çàäàíèÿ âõîäÿò â êîìïëåêñ ðàáîò, âûïîëíÿåìûõ ñòóäåíòàìè ïðè èçó÷åíèè äèñöèïëèíû «Îñíîâû êîíñòðóèðîâàíèÿ äåòàëåé è óçëîâ ìàøèí».
Öåëü çàäàíèÿ – ïðàêòè÷åñêîå îñâîåíèå ìåòîäîâ ðàñ÷åòà è ïðèîáðåòåíèå íàâûêîâ ïî âûáîðó îïòèìàëüíûõ ïàðàìåòðîâ.
 äàííûõ ìåòîäè÷åñêèõ óêàçàíèÿõ ïðèíÿòû ñëåäóþùèå îáîçíà÷åíèÿ è ðàçìåðíîñòè îñíîâíûõ âåëè÷èí. Ëèíåéíûé ðàçìåð – ìèëëèìåòð (ìì); ïëîùàäü – A, êâàäðàòíûé ìèëëèìåòð (ìì2); ñèëà – F, íüþòîí (Í); íàïðÿæåíèÿ – s, t, íüþòîí íà êâàäðàòíûé ìèëëèìåòð (Í/ìì2),
÷èñëåííî ðàâíûé ìåãàïàñêàëþ (ÌÏà); ìîìåíò èçãèáàþùèé, îòðûâàþùèé – M; ìîìåíò êðóòÿùèé (âðàùàþùèé), ñäâèãàþùèé – T, íüþòîí-ìåòð (Í ×ì); ìîùíîñòü – P (êÂò).
Äîìàøíèå çàäàíèÿ âûïîëíÿþò íà ëèñòàõ ïèñ÷åé áóìàãè ôîðìàòà
À4. Ñ ëåâîé ñòîðîíû îñòàâëÿþò ïîëå, ðàâíîå 20 ìì, îñòàëüíûå ïîëÿ
äîëæíû áûòü íå ìåíåå 10 ìì. Èñïîëüçóþò òîëüêî îäíó ñòîðîíó ëèñòà, ïèøóò ÷åòêî, áåç ïîìàðîê; ñòðàíèöû íóìåðóþò.
Çàäàíèå ñíàáæàþò òèòóëüíûì ëèñòîì, îáðàçåö îôîðìëåíèÿ êîòîðîãî ïðèâåäåí â ïðèëîæåíèè 1. Ñîäåðæàíèå çàäàíèÿ ðàçáèâàþò íà
îòäåëüíûå ðàçäåëû (÷àñòè), èõ îáîçíà÷àþò öèôðàìè.  ñâîþ î÷åðåäü, êàæäûé ðàçäåë ðàçáèâàþò íà îòäåëüíûå ïóíêòû. Ïóíêòû íóìåðóþò â ïðåäåëàõ êàæäîãî ðàçäåëà èëè ÷àñòè.
Êàæäûé ïóíêò îôîðìëÿþò ïî ñëåäóþùåìó ïëàíó:
1) çàãîëîâîê ñ óêàçàíèåì ðàññ÷èòûâàåìîé äåòàëè (ïàðàìåòðà) è
êðèòåðèÿ ðàáîòîñïîñîáíîñòè (ïðî÷íîñòü, æåñòêîñòü, èçíîñîñòîéêîñòü è ò. ï.);
2) ðàñ÷åòíàÿ ñõåìà ñ óêàçàíèåì âñåõ íåîáõîäèìûõ ðàçìåðîâ, âåëè÷èíû, íàïðàâëåíèÿ è îáîçíà÷åíèÿ ñèë, ýïþð ñèë, ìîìåíòîâ è íàïðÿæåíèé ñ óêàçàíèåì èõ çíà÷åíèé;
3) íàèìåíîâàíèå âûáðàííîãî ìàòåðèàëà ñ óêàçàíèåì âèäà òåðìîîáðàáîòêè è èñïîëüçóåìûõ â ðàñ÷åòå õàðàêòåðèñòèê ìåõàíè÷åñêèõ
ñâîéñòâ;
4) îïðåäåëåíèå äîïóñêàåìûõ íàïðÿæåíèé;
5) ðàñ÷åò;
6) âûâîä î ïîëó÷åííûõ ðåçóëüòàòàõ.
Ðàñ÷åò îôîðìëÿþò òàê: çàïèñûâàþò ðàñ÷åòíóþ ôîðìóëó; ïðèâîäÿò ðàñøèôðîâêó âõîäÿùèõ â ôîðìóëó ñèìâîëîâ (êàæäîãî ñ íîâîé
ñòðîêè) â òîé ïîñëåäîâàòåëüíîñòè, â êîòîðîé îíè ïðèâåäåíû â ôîðìóëå, ñ óêàçàíèåì ðàçìåðíîñòè (â ïðåäåëàõ çàäàíèÿ êàæäûé ñèìâîë
ðàñøèôðîâûâàþò îäèí ðàç); çàòåì âìåñòî ñèìâîëîâ â òîì æå ïîðÿäêå, â êàêîì îíè çàïèñàíû â ðàñ÷åòíîé ôîðìóëå, ïîäñòàâëÿþò èõ ÷è3
ñëîâûå çíà÷åíèÿ; ïðîìåæóòî÷íûå âû÷èñëåíèÿ îïóñêàþò è ïðèâîäÿò
îêîí÷àòåëüíûé ðåçóëüòàò ðàñ÷åòà ñ óêàçàíèåì ðàçìåðíîñòè.
Äëÿ ïðèìåíÿåìûõ â ðàñ÷åòå ôîðìóë, êîýôôèöèåíòîâ è ñïðàâî÷íûõ äàííûõ äåëàþò ññûëêó íà ëèòåðàòóðíûé èñòî÷íèê, çàïèñûâàÿ â
êâàäðàòíûõ ñêîáêàõ ïîðÿäêîâûé íîìåð èñòî÷íèêà, ïîä êîòîðûì îí
ïîìåùåí â ñïèñêå èñïîëüçîâàííîé ëèòåðàòóðû.
 êîíöå âûïîëíåííîãî çàäàíèÿ äàþò ñïèñîê èñïîëüçîâàííîé ëèòåðàòóðû.
Ñîêðàùåíèå ñëîâ â òåêñòå çàäàíèÿ íå äîïóñêàåòñÿ, çà èñêëþ÷åíèåì îáùåïðèíÿòûõ, íàïðèìåð: è ò. ä., è äð.
Ïîëó÷åííûå ïðè ðàñ÷åòå ðàçìåðû äåòàëåé íåîáõîäèìî îêðóãëÿòü. Ïðè íàëè÷èè ñîîòâåòñòâóþùèõ ñòàíäàðòîâ (íà ðåçüáó, êðåïåæíûå äåòàëè, øïîíêè, øëèöû è ò. ä.) ðàçìåðû äåòàëåé îêðóãëÿþò äî
çíà÷åíèÿ, ñîîòâåòñòâóþùåãî ñòàíäàðòó. Åñëè ñïåöèàëüíûõ ñòàíäàðòîâ íà ðàññ÷èòûâàåìûé ïàðàìåòð íå ñóùåñòâóåò, òî ëèíåéíûå ðàçìåðû äåòàëåé íåîáõîäèìî îêðóãëÿòü äî áëèæàéøåãî çíà÷åíèÿ èç
ñòàíäàðòíîãî ðÿäà ÷èñåë Ra40 (ÃÎÑÒ 6636–69), ïðèâåäåííîãî â ïðèëîæåíèè 2.
Îáúåêòàìè çàäàíèé ÿâëÿþòñÿ ñáîðî÷íûå åäèíèöû, õàðàêòåðíûå
äëÿ ìàøèíîñòðîåíèÿ îáùåãî íàçíà÷åíèÿ, ñðàâíèòåëüíî íåáîëüøèå
ïî ãàáàðèòàì è ñîñòîÿùèå èç ðàçíîòèïíûõ ñîåäèíåíèé. Ïðèâåäåííûå â ïîñîáèè ðåêîìåíäàöèè ïî âûáîðó ìàòåðèàëîâ, ðàñ÷åòíûõ
ñõåì è äðóãèå ñîîòâåòñòâóþò óêàçàííîìó õàðàêòåðó ïðåäñòàâëåííûõ
ñáîðî÷íûõ åäèíèö. Áîëåå ïîëíàÿ èíôîðìàöèÿ ïî ýòèì âîïðîñàì
ñîäåðæèòñÿ â ðàáîòàõ [1 – 4].
Âî âñåõ çàäàíèÿõ ñèëû, äåéñòâóþùèå íà ñîåäèíåíèÿ, ñëåäóåò
ñ÷èòàòü ïîñòîÿííûìè. Ðàñ÷åò äåòàëåé íåîáõîäèìî ïðîâîäèòü íà ñòàòè÷åñêóþ ïðî÷íîñòü. Îñîáåííîñòè ðàñ÷åòà ïðè ïåðåìåííûõ íàãðóçêàõ îïèñàíû â ðàáîòàõ [1 – 5].
Ïðèâåäåííûå äîïóñêàåìûå íàïðÿæåíèÿ è êîýôôèöèåíòû áåçîïàñíîñòè (çàïàñà) ñîîòâåòñòâóþò ñðåäíèì óñëîâèÿì (ïî ñòåïåíè îòâåòñòâåííîñòè êîíñòðóêöèè, òðåáóåìîé òî÷íîñòè ðàñ÷åòà è ò. ï.).
Ðàñ÷åò äåòàëåé ñîåäèíåíèÿ ñëåäóåò ïðîâîäèòü, ïðåäâàðèòåëüíî
âûäåëèâ ñîåäèíåíèå èç ñáîðî÷íîé åäèíèöû è ñîñòàâèâ äëÿ íåãî ðàñ÷åòíóþ ñõåìó.
Ðåêîìåíäóåòñÿ ïðèìåíÿòü ñëåäóþùèå ìàòåðèàëû:
à) äëÿ ëèòûõ äåòàëåé (ñòàíèíû, êîðïóñà, êðîíøòåéíû, òðàâåðñû è
ò. ï.) – ÷óãóí Ñ×20;
á) äëÿ ìåõàíè÷åñêè îáðàáîòàííûõ äåòàëåé òèïà ôëàíöåâ, îñåé è
äðóãèõ – ñòàëü 35 ãîðÿ÷åêàòàíóþ;
â) äëÿ äåòàëåé ñâàðíûõ ñîåäèíåíèé (ëèñòû, ïðîêàò, òðóáû) –
ñòàëü Ñò.3;
4
ã) äëÿ êðåïåæíûõ äåòàëåé – ñòàëü (ñì. äàëåå òàáë. 3.2);
ä) äëÿ øïîíîê – ñòàëü 45 è äð. (ñì. äàëåå ðàçä. 6);
å) äëÿ øòèôòîâ – ñòàëü (ñì. äàëåå ïîäðàçä. 6.4);
æ) äëÿ âàëîâ – ñòàëü 45 òåðìè÷åñêè óëó÷øåííóþ;
ç) äëÿ âèíòîâ è ãàåê ïåðåäà÷ âèíò – ãàéêà ñêîëüæåíèÿ (ñì. äàëåå
ïîäðàçä. 4.1);
è) äëÿ âîðîòêîâ äîìêðàòîâ è ïðåññîâ – ñòàëü 45 ãîðÿ÷åêàòàíóþ;
ê) äëÿ çàêëåïîê – ñòàëü (ñì. äàëåå ïîäðàçä. 7.1).
Ìåõàíè÷åñêèå ñâîéñòâà ìàòåðèàëîâ, ïîëó÷åííûå ïðè èñïûòàíèè
ãëàäêèõ ñòàíäàðòíûõ îáðàçöîâ, ïðèâåäåíû â òàáë. 1.1.
Òàáëèöà 1.1
Ìåõàíè÷åñêèå ñâîéñòâà ìàòåðèàëîâ
Ìàòåðèàë
Ïðåäåë Âðåìåííîå
ÊîýôôèÒåðìîîáðàÌîäóëü
òåêó÷åñ- ñîïðîòèâáîòêà èëè ñîóïðóãîñòè öèåíò Ïóòè sò , ëåíèå sâð ,
àññîíà m
ñòîÿíèå
Å, ÌÏà
ÌÏà
ÌÏà
Àë 4
Ñ× 20
Áð. À9ÆÇË
Áð. 010Ô1
Ñòàëü
Ñòàëü
Ñòàëü
Ñòàëü
Ñòàëü
Ñòàëü
Ñòàëü
Ñòàëü
Ñòàëü
Ñòàëü
35 Ë
50 Ë
Ñò.3
Ñò.6
35
45
45
45
40Õ
40Õ
Îòëèâêà
â ïåñ÷àíóþ
ôîðìó
Íîðìàëèçàöèÿ
Ãîðÿ÷åêàòàíàÿ
Óëó÷øåííàÿ
Çàêàëåííàÿ
Óëó÷øåííàÿ
Çàêàëåííàÿ
100
150
–
200
200
400
140
220
280
340
220
300
320
360
650
800
750
1300
500
580
380
600
540
610
890
1000
900
1500
0,75 × 105
Òâåðäîñòü,
íå ìåíåå
0,33
50 ÍÂ
1× 10
0,25
0,33
170 ÍÂ
100 ÍÂ
11
, × 105
0,35
80 ÍÂ
0,3
–
–
–
–
207 ÍÂ
220 ÍÂ
270 ÍÂ
45 HRC
270 ÍÂ
45 HRC
5
2,1× 105
2. ÑÂÀÐÍÛÅ ÑÎÅÄÈÍÅÍÈß
2.1. Îáùèå ñâåäåíèÿ
 çàäàíèÿõ ïðåäñòàâëåíû ìàëîãàáàðèòíûå ñâàðíûå ñîåäèíåíèÿ
ñòàëüíûõ äåòàëåé äëÿ ìàøèíîñòðîåíèÿ îáùåãî íàçíà÷åíèÿ, âûïîëíåííûå ñ ïðèìåíåíèåì ýëåêòðîäóãîâîé èëè êîíòàêòíîé ñâàðêè. Ñâåäåíèÿ îá èíûõ ñâàðíûõ ñîåäèíåíèÿõ ïðåäñòàâëåíû â ðàáîòàõ [1 – 4].
5
Ðèñ. 2.1
Ñâàðíûå øâû âûïîëíÿþò ðàâíîïðî÷íûìè ñ ñîåäèíÿåìûìè äåòàëÿìè. Ñïîñîáû äîñòèæåíèÿ ðàâíîïðî÷íîñòè òàêæå îïèñàíû â ðàáîòàõ [1 – 4].
Ïðè äåéñòâèè ñòàòè÷åñêîé íàãðóçêè ðàçðóøåíèå ñâàðíîãî ñîåäèíåíèÿ îáû÷íî ïðîèñõîäèò ïî ñå÷åíèþ øâà, èìåþùåìó íàèìåíüøèå
ðàçìåðû. Òàêîå ñå÷åíèå íàçûâàþò îïàñíûì. Íà ðèñ. 2.1 ýòî ñå÷åíèå
îòìå÷åíî âîëíèñòîé ëèíèåé (ñîåäèíåíèÿ: à – ñòûêîâîå, øîâ ñòûêîâîé; á – íàõëåñòî÷íîå, øîâ óãëîâîé; â – òàâðîâîå, øîâ ñòûêîâîé; ã –
òàâðîâîå, øîâ óãëîâîé).
2.2. Ðàñ÷åò ñòûêîâûõ øâîâ
Ïðèìåíåíèå ìåõàíè÷åñêîé îáðàáîòêè òîðöîâ ñîåäèíÿåìûõ äåòàëåé, ïðîâîäèìîé äî ñâàðêè, ñïîñîáû ýòîé îáðàáîòêè îïèñàíû â [1 –
4].
Ðàñ÷åò ñòûêîâûõ øâîâ âåäóò ïî íîìèíàëüíîìó ñå÷åíèþ (áåç ó÷åòà íàïëûâîâ) è íîìèíàëüíûì íàïðÿæåíèÿì, äëÿ âû÷èñëåíèÿ êîòîðûõ
èñïîëüçóþò èçâåñòíûå èç êóðñà ñîïðîòèâëåíèÿ ìàòåðèàëîâ çàâèñèìîñòè äëÿ ñïëîøíûõ áàëîê. Ïðè îäíîâðåìåííîì äåéñòâèè íîðìàëüíûõ s è êàñàòåëüíûõ t íàïðÿæåíèé â íàèáîëåå íàãðóæåííîé òî÷êå ñå÷åíèÿ îïðåäåëÿþò ýêâèâàëåíòíîå íàïðÿæåíèå s ý ñîãëàñíî ÷åòâåðòîé òåîðèè ïðî÷íîñòè:
s ý = s 2 + 3t 2 .
Óñëîâèå ïðî÷íîñòè èìååò âèä s ý £ [s ¢] p , ãäå [s ¢]p íàõîäÿò ïî
òàáë. 2.1.
6
2.3. Ðàñ÷åò óãëîâûõ øâîâ
Óãëîâûå øâû íàèáîëåå ÷àñòî âûïîëíÿþò ñ íîðìàëüíûì ïîïåðå÷íûì ñå÷åíèåì ñ ñîîòíîøåíèåì ñòîðîí 1:1 (ðèñ. 2.2). Ñòîðîíó ñå÷åíèÿ øâà íàçûâàþò êàòåòîì è îáîçíà÷àþò k. Ðàçðóøåíèå óãëîâîãî
øâà ïðîèñõîäèò ïî íàèìåíüøåìó ñå÷åíèþ ïî ïëîñêîñòè, ïðîõîäÿùåé
÷åðåç áèññåêòðèñó ïðÿìîãî óãëà. Ðàçìåð øâà â ýòîì ñå÷åíèè bk, âòîðîé ðàçìåð – äëèíà øâà (ðèñ. 2.2, à). Ïðè ìíîãîïðîõîäíîé àâòîìàòè÷åñêîé è ïîëóàâòîìàòè÷åñêîé ñâàðêå, à òàêæå ïðè ðó÷íîé ñâàðêå ïðèíèìàþò b = 0,7, ñ÷èòàÿ øîâ ðàâíîáåäðåííûì ïðÿìîóãîëüíûì òðåóãîëüíèêîì (ðèñ. 2.2, á). Äëÿ äâóõ- è òðåõïðîõîäíîé
ïîëóàâòîìàòè÷åñêîé ñâàðêè b = 0,8; äëÿ òàêîé æå, íî àâòîìàòè÷åñêîé
ñâàðêè b = 0,9, à äëÿ îäíîïðîõîäíîé àâòîìàòè÷åñêîé b = 1,1. Ñëåäóåò
ïðèíèìàòü k < d min .  ìàøèíîñòðîåíèè îáùåãî íàçíà÷åíèÿ îáû÷íî
k ³ 3 ìì.
Èíûå ôîðìû ïîïåðå÷íîãî ñå÷åíèÿ óãëîâîãî øâà, ôàêòè÷åñêèå
çàêîíû ðàñïðåäåëåíèÿ íàïðÿæåíèé è èõ ó÷åò ïðè íåîáõîäèìîñòè âûñîêîé òî÷íîñòè ðàñ÷åòà ïðåäñòàâëåíû â [1 – 4].
Ðàñ÷åò óãëîâûõ øâîâ âåäóò óñëîâíî ïî êàñàòåëüíûì íàïðÿæåíèÿì t. Ñóììàðíîå êàñàòåëüíîå íàïðÿæåíèå â íàèáîëåå íàãðóæåííîé
òî÷êå ñå÷åíèÿ îïðåäåëÿþò ãåîìåòðè÷åñêèì ñëîæåíèåì ñîñòàâëÿþùèõ íàïðÿæåíèé.
Íàïðÿæåíèÿ, âûçâàííûå öåíòðàëüíûìè ñèëàìè, ñ÷èòàþò ðàâíîìåðíî ðàñïðåäåëåííûìè ïî ñå÷åíèþ. Èñêëþ÷åíèå ñîñòàâëÿþò íàïðÿæåíèÿ, âûçâàííûå öåíòðàëüíîé ïîïåðå÷íîé ñèëîé â êîðîòêèõ
øâàõ, ðàñïîëîæåííûõ ïåðïåíäèêóëÿðíî ëèíèè äåéñòâèÿ ñèëû. Èìè
ïðåíåáðåãàþò. Íàïðÿæåíèÿ, âûçâàííûå ìîìåíòîì, ñ÷èòàþò ïðîïîðöèîíàëüíûìè ðàññòîÿíèÿì äî öåíòðà ìàññ (ïðè äåéñòâèè ìîìåíòà â
ïëîñêîñòè ñòûêà) èëè ðàññòîÿíèÿì äî íåéòðàëüíîé ëèíèè, ïðîõîäÿùåé ÷åðåç ýòîò öåíòð (ïðè äåéñòâèè ìîìåíòà â ïëîñêîñòè, ïåðïåíäèêóëÿðíîé ñòûêó). Ïîýòîìó íàèáîëåå íàãðóæåííîé áóäåò îäíà èç íàèáîëåå óäàëåííûõ òî÷åê îïàñíîãî ñå÷åíèÿ øâà.
Ðèñ. 2.2
7
Óñëîâèå ïðî÷íîñòè èìååò âèä t S £ [t ¢]ñð , ãäå [t ¢]ñð íàõîäÿò ïî
òàáë. 2.1.
2.4. Ðàñ÷åò íàõëåñòî÷íûõ ñîåäèíåíèé, âûïîëíåííûõ òî÷å÷íîé
êîíòàêòíîé ñâàðêîé
Ïðè òî÷å÷íîé ñâàðêå ðåêîìåíäóþò (ðèñ. 2.3): d 2 d 1 £ 3; ïðè
d min £ 3 ìì d = 12
, d min + 4 ìì; ïðè d min > 3 ìì d = 15
, d min + 5 ìì;
P1 = 2d; P2 = 1,5d; ïðè ñâàðêå äâóõ ýëåìåíòîâ P = 3d; ïðè ñâàðêå òðåõ
ýëåìåíòîâ P = 4d.
Ðàñ÷åò âåäóò íà ïðåäîòâðàùåíèå ñðåçà ñâàðíûõ òî÷åê. Ïðè äåéñòâèè öåíòðàëüíîé ñäâèãàþùåé
ñèëû ïîëàãàþò, ÷òî âñå ñâàðíûå
òî÷êè íàãðóæåíû îäèíàêîâî, à ïðè
äåéñòâèè ìîìåíòà â ïëîñêîñòè
ñòûêà íàãðóçêà íà ñâàðíûå òî÷êè
ïðîïîðöèîíàëüíà èõ ðàññòîÿíèÿì
äî öåíòðà ìàññ òî÷åê.
Ðàñ÷åò ïðîâîäÿò ïî ìàêñèìàëüíî íàãðóæåííîé òî÷êå (îäíîé
èç íàèáîëåå óäàëåííûõ îò öåíòðà), íàõîäÿ äåéñòâóþùóþ íà íåå
S
ñóììàðíóþ ñèëó F1max
ãåîìåòðè÷åñêèì ñëîæåíèåì. Çàâèñèìîñòè
S
äëÿ îïðåäåëåíèÿ ñèëû F1max
(ñîâ-
Ðèñ. 2.3
ïàäàþùèå ñ òàêîâûìè äëÿ ãðóïïîâîãî ðåçüáîâîãî ñîåäèíåíèÿ, íàãðóæåííîãî â ïëîñêîñòè ñòûêà) ïðèâåäåíû â ïîäðàçä. 3.2, ïðèìåð îïðåäåëåíèÿ – â ïîäðàçä. 3.7.
Íàïðÿæåíèå ñðåçà äëÿ íàèáîëåå íàãðóæåííîé òî÷êè
t ñð =
F1Smax
(pd 2 × i ) 4
.
Çäåñü d – äèàìåòð ñâàðíîé òî÷êè, i – ÷èñëî ïëîñêîñòåé ñðåçà, i = = n –
1, ãäå n – ÷èñëî ñîñòûêîâàííûõ äåòàëåé. Äëÿ ñîåäèíåíèÿ, ïîêàçàííîãî íà ðèñ. 2.3, á, i = 1, à äëÿ ñîåäèíåíèÿ íà ðèñ. 2.3, â, i = 2.
Óñëîâèå ïðî÷íîñòè èìååò âèä t S £ [t ¢]ñð , ãäå [t ¢]ñð íàõîäÿò ïî
òàáë. 2.1.
8
2.5. Äîïóñêàåìûå íàïðÿæåíèÿ
Äîïóñêàåìûå íàïðÿæåíèÿ äëÿ ñâàðíûõ øâîâ îòìå÷àþò øòðèõîì
[s ¢]; [t ¢]. Äîïóñêàåìûå íàïðÿæåíèÿ äëÿ ñâàðíûõ ñîåäèíåíèé èç íèçêîóãëåðîäèñòûõ è íèçêîëåãèðîâàííûõ ñòàëåé ïðåäñòàâëåíû â òàáë. 2.1.
Òàáëèöà 2.1
Äîïóñêàåìûå íàïðÿæåíèÿ äëÿ ñâàðíûõ øâîâ ïðè ñòàòè÷åñêîé íàãðóçêå
Äîïóñêàåìûå íàïðÿæåíèÿ
Ìåòîä ñâàðêè
Ïðè ðàñòÿæåíèè
[ s¢ ]p
Ïðè ñæàòèè
[ s¢ ]ñæ
Ïðè ñäâèãå
[ t¢ ]ñð
Àâòîìàòè÷åñêàÿ,
ðó÷íàÿ ýëåêòðîäàìè Ý42À è Ý50À
[ s]p
[ s]p
0,65 [ s]p
Ðó÷íàÿ ýëåêòðîäàìè îáû÷íîãî êà÷åñòâà
0,9 [ s]p
[ s]p
0,6 [ s]p
Êîíòàêòíàÿ òî÷å÷íàÿ
–
–
0,5 [ s]p
Äîïóñêàåìîå íàïðÿæåíèå íà ðàñòÿæåíèå äëÿ îñíîâíîãî ìåòàëëà
[s] p ìîæíî ïðèíÿòü
[s]p @
sò
@ ( 0,74 K 0,62 ) s ò ,
1,35K1,6
ãäå s ò – ïðåäåë òåêó÷åñòè îñíîâíîãî ìåòàëëà (ñì. òàáë. 1.1).
2.6. Îáîçíà÷åíèÿ ñâàðíûõ øâîâ
Îò ñâàðíîãî øâà ïðîâîäÿò âûíîñíóþ ëèíèþ, îêàí÷èâàþùóþñÿ
ïîëóñòðåëêîé. Îáîçíà÷àþò:
C – øîâ ñòûêîâîãî ñîåäèíåíèÿ;
H – øîâ íàõëåñòî÷íîãî ñîåäèíåíèÿ;
T – øîâ òàâðîâîãî ñîåäèíåíèÿ;
– íàäïèñü íàä ãîðèçîíòàëüíîé ÷åðòîé õàðàêòåðèçóåò âèäèìûé
øîâ;
– íàäïèñü ïîä ÷åðòîé – íåâèäèìûé øîâ;
– øîâ ïî çàìêíóòîìó êîíòóðó;
k – óãëîâîé øîâ ñ êàòåòîì k.
2.7. Ïîðÿäîê ðàñ÷åòà ñâàðíûõ ñîåäèíåíèé ïðè ñòàòè÷åñêîé íàãðóçêå
Ðàñ÷åò ñâàðíîãî ñîåäèíåíèÿ âåäóò â òàêîé ïîñëåäîâàòåëüíîñòè.
9
1) îïðåäåëÿþò ïîëîæåíèå, ôîðìó è ðàçìåðû îïàñíîãî ñå÷åíèÿ;
2) ïîâîðà÷èâàþò îïàñíîå ñå÷åíèå íà ïëîñêîñòü ñîïðèêîñíîâåíèÿ
ñâàðèâàåìûõ äåòàëåé (ïëîñêîñòü ñòûêà äåòàëåé); ïîâîðîò ïðîâîäÿò
â ñëó÷àå, êîãäà îïàñíîå ñå÷åíèå øâà íå ñîâïàäàåò ñ ïëîñêîñòüþ ñòûêà äåòàëåé; ñå÷åíèå, ïîëó÷åííîå ïîñëå ïîâîðîòà, íàçûâàþò ðàñ÷åòíûì;
3) íàõîäÿò ïîëîæåíèå öåíòðà ìàññ ðàñ÷åòíîãî ñå÷åíèÿ;
4) ïåðåíîñÿò ïðèëîæåííóþ âíåøíþþ íàãðóçêó â öåíòð ìàññ ðàñ÷åòíîãî ñå÷åíèÿ;
5) îïðåäåëÿþò íàïðÿæåíèÿ, âîçíèêàþùèå â ðàñ÷åòíîì ñå÷åíèè îò
äåéñòâèÿ îòäåëüíûõ ñèëîâûõ ôàêòîðîâ (íîðìàëüíîé è ïîïåðå÷íîé
ñèë, èçãèáàþùåãî è êðóòÿùåãî (âðàùàþùåãî) ìîìåíòîâ);
6) íàõîäÿò ñóììàðíîå íàïðÿæåíèå äëÿ íàèáîëåå îïàñíî íàãðóæåííîé òî÷êè ðàñ÷åòíîãî ñå÷åíèÿ;
7) ðàññ÷èòûâàþò äîïóñêàåìîå äëÿ ñâàðíîãî øâà íàïðÿæåíèå;
8) ñîïîñòàâèâ ñóììàðíîå íàïðÿæåíèå ñ äîïóñêàåìûì, îïðåäåëÿþò íåîáõîäèìûå äëÿ îáåñïå÷åíèÿ ðàáîòîñïîñîáíîñòè ðàçìåðû ñå÷åíèÿ (ïðîåêòíûé ðàñ÷åò) èëè äàþò çàêëþ÷åíèå î ïðàâèëüíîñòè çàäàííûõ ðàçìåðîâ øâà (ïðîâåðî÷íûé ðàñ÷åò).
2.8. Ïðèìåð ðàñ÷åòà ñâàðíîãî ñîåäèíåíèÿ
Ñâàðíîé êðîíøòåéí (ðèñ. 2.4) ïðèêðåïëåí ê áåòîííîé ñòåíå ñ ïîìîùüþ ÷åòûðåõ áîëòîâ, ïîñòàâëåííûõ ñ çàçîðîì. Äåòàëè êðîíøòåéíà 1 è 2 âûïîëíåíû èç ñòàëè Ñò.3, ñâàðåíû óãëîâûì øâîì ñ êàòåòîì
øâà k = 5 ìì. Ñâàðêà ðó÷íàÿ ýëåêòðîäîì îáû÷íîãî êà÷åñòâà. Áîëòû 3
âûïîëíåíû ïî êëàññó ïðî÷íîñòè 4.6. Êðîíøòåéí íàãðóæåí ïîñòîÿííîé ñèëîé F = 10000 Í. Ðàçìåðû: L = 200 ìì; d = 20 ìì; a = b = 200 ìì; l
= g = 150 ìì; m = n = 100 ìì; s = 10 ìì.
Òðåáóåòñÿ äàòü çàêëþ÷åíèå î ïðî÷íîñòè ñâàðíûõ øâîâ.
Ðåøåíèå. 1. Ïîëîæåíèå, ôîðìà è ðàçìåðû îïàñíîãî ñå÷åíèÿ.
Ñâàðíîå ñîåäèíåíèå òàâðîâîå, øâû óãëîâûå, èõ ðàññ÷èòûâàþò ïî óñëîâíûì êàñàòåëüíûì íàïðÿæåíèÿì. Îäèí èç ðàçìåðîâ îïàñíîãî ñå÷åíèÿ øâà – áèññåêòðèñà â ðàâíîáåäðåííîì ïðÿìîóãîëüíîì òðåóãîëüíèêå ñ êàòåòîì k (ñì. ðèñ. 2.2, á); âòîðîé – ñóììàðíàÿ äëèíà
øâîâ. Íà êàæäîì èç òðåõ ó÷àñòêîâ ñâàðíîãî øâà îïàñíîå ñå÷åíèå íàêëîíåíî ïîä óãëîì 45° ê ïëîñêîñòè ñòûêà äåòàëåé 1 è 2 (ñì. ðèñ. 2.4).
2. Ðàñ÷åòíîå ñå÷åíèå (ðèñ. 2.5). Îíî ïîëó÷åíî ïîâîðîòîì îïàñíîãî ñå÷åíèÿ øâîâ íà ïëîñêîñòü ñòûêà äåòàëåé 1 è 2.
3. Ïîëîæåíèå öåíòðà ìàññ ðàñ÷åòíîãî ñå÷åíèÿ (ñì. ðèñ. 2.5).
Öåíòð ìàññ ðàñ÷åòíîãî ñå÷åíèÿ (òî÷êà Ñ) íàõîäèòñÿ íà îñè ñèììåòðèè y–y, åãî êîîðäèíàòà â ïðèíÿòîé ñèñòåìå êîîðäèíàò xy
10
Ðèñ. 2.4
yC =
S x øâà
A øâà
,
ãäå S x øâà – ñòàòè÷åñêèé ìîìåíò ðàñ÷åòíîãî ñå÷åíèÿ øâà îòíîñèòåëüíî îñè
x–x; Aøâà – ïëîùàäü ðàñ÷åòíîãî ñå÷åíèÿ øâà.
Ôèãóðó, îáðàçîâàííóþ ðàñ÷åòíûì
ñå÷åíèåì, ðàçáèâàåì íà òðè ïðÿìîÐèñ. 2.5
óãîëüíèêà I, II, III. Îïðåäåëÿåì ñòàòè÷åñêèå ìîìåíòû êàæäîãî ïðÿìîóãîëüíèêà
êàê ïðîèçâåäåíèå åãî ïëîùàäè íà åãî æå êîîðäèíàòó öåíòðà ìàññ:
S xøâà = ( n × 0,7k )
= 100 × 0,7 × 5
0,7 × k
m + 0,7k
+ 2[( m + 0,7k ) × 0,7k ]
=
2
2
0, 7 × 5
100 + 0,7 × 5
+ 2 (100 + 0,7 × 5) × 0,7 × 5
=
2
2
= 38105,375 ìì3;
A øâà = n × 0,7k + 2 ( m + 0,7k ) × 0,7k =
= 100 × 0,7 × 5 + 2 (100 + 0,7 × 5) × 0,7 × 5 = 1074,5 ìì2;
11
yC =
38105,375
= 35,46 ìì.
1074,5
4. Cèëîâûå ôàêòîðû, äåéñòâóþùèå íà ñîåäèíåíèå. Ïðè ïàðàëëåëüíîì ïåðåíîñå âíåøíåé ñèëû â òî÷êó C – öåíòð ìàññ ðàñ÷åòíîãî ñå÷åíèÿ øâà (ðèñ. 2.6) – ïîëó÷àåì öåíòðàëüíóþ ñäâèãàþùóþ ñèëó F = 10000 Í è îòðûâàþùèé ìîìåíò
M = F ( L -d ) = 10000 (200 – 20) = 1800000 Í ×ìì.
5. Íàïðÿæåíèÿ â ðàñ÷åòíîì ñå÷åíèè øâà (ñì. ðèñ. 2.6, ýïþðû
íàïðÿæåíèé):
à) îò öåíòðàëüíîé ñäâèãàþùåé ñèëû F ðàâíîìåðíî ðàñïðåäåëåíû ïî ñå÷åíèþ
Ðèñ. 2.6
tF =
F
A øâà
=
10000
= 9,31 ÌÏà;
1074,5
á) îò îòðûâàþùåãî ìîìåíòà Ì ïðîïîðöèîíàëüíû ðàññòîÿíèþ äî
íåéòðàëüíîé ëèíèè, ïðîõîäÿùåé ÷åðåç öåíòð ìàññ; ìàêñèìàëüíîå
íàïðÿæåíèå â íàèáîëåå óäàëåííûõ òî÷êàõ À
t Ì ,max =
M
W øâà x0
=
M × y max øâà
I øâà x0
,
ãäå W øâà x0 – ìîìåíò ñîïðîòèâëåíèÿ ðàñ÷åòíîãî ñå÷åíèÿ øâà îòíîñèòåëüíî íåéòðàëüíîé îñè x 0 - x 0 , ïðîõîäÿùåé ÷åðåç öåíòð ìàññ (òî÷êó
C); I øâà x0 – ìîìåíò èíåðöèè ðàñ÷åòíîãî ñå÷åíèÿ øâà îòíîñèòåëüíî
ýòîé îñè; y maxøâà – ðàññòîÿíèå îò íàèáîëåå óäàëåííîé òî÷êè øâà äî
íåéòðàëüíîé îñè.
Ïðè îïðåäåëåíèè I øâà x0 ôèãóðó, îáðàçîâàííóþ ðàñ÷åòíûì ñå÷åíèåì ñâàðíîãî øâà, ðàçáèâàåì, êàê è ðàíåå, íà òðè ïðÿìîóãîëüíèêà –
I, II, III. Èñïîëüçóåì ôîðìóëû ïðåîáðàçîâàíèÿ ìîìåíòîâ èíåðöèè ïðè
ïàðàëëåëüíîì ïåðåíîñå îñåé, êîãäà îäíà èç îñåé ÿâëÿåòñÿ öåíòðàëüíîé:
12
2
I I x0 =
n ( 0,7k ) 3
100 ( 0,7 × 5) 3
0,7k ö
æ
+ ( n × 0,7k )ç yC +
÷ =
12
2 ø
12
è
2
0,7 × 5 ö
æ
4
+ 100 × 0,7 × 5 ç 35,46 ÷ = 398084,72 ìì ;
2 ø
è
2
I II x0 = I III x0 =
0,7k × ( m + 0,7k ) 3
æ m + 0,7k
ö
+ 0,7k ( m + 0,7k ) ç
- yC ÷ =
12
2
è
ø
2
=
0,7 × 5 (100 + 0,7 × 5) 3
æ 100 + 0,7 × 5
ö
+ 0,7 × 5 (100 + 0,7 × 5) ç
- 35,46 ÷ =
12
2
è
ø
= 419504,8 ìì4;
I øâà x0 = I Ix0 + 2 × I IIx0 = 398084,72 + 2 × 419504,8 = 1237094,3 ìì4;
y max øâà = m + 0,7k - yC = 100 + 0,7 × 5 - 35,46 = 68,04 ìì.
Òîãäà
t Ì ,max =
1800000 × 68,04
= 99 ÌÏà.
1237094,3
6. Ñóììàðíûå íàïðÿæåíèÿ äëÿ íàèáîëåå îïàñíî íàãðóæåííîé òî÷êè A. Ñîñòàâëÿþùèå íàïðÿæåíèé â òî÷êå A âçàèìíî ïåðïåíäèêóëÿðíû, ïîýòîìó
t S = ( t F ) 2 + ( t M ,max ) 2 = 9,312 + 99 2 = 99,44 ÌÏà.
7. Äîïóñêàåìîå íàïðÿæåíèå äëÿ ñâàðíîãî øâà. Òàê êàê ñâàðêà
ðó÷íàÿ, ýëåêòðîä îáû÷íîãî êà÷åñòâà, òî ïî òàáë. 2.1 íàéäåì
[t ¢]ñð = 0,6 [s] p .
Äîïóñêàåìîå íàïðÿæåíèå íà ðàñòÿæåíèå äëÿ îñíîâíîãî ìåòàëëà
[s] p @ 0,7s T . Äëÿ ñòàëè Ñò.3 s T = 220 ÌÏà (ñì. òàáë. 1.1). Òîãäà
[t ¢]ñð = 0,6 × 0,7 × 220 = 92,4 ÌÏà.
8. Çàêëþ÷åíèå î ïðî÷íîñòè ñâàðíûõ øâîâ. Òàê êàê âîçíèêàþùèå â øâàõ íàïðÿæåíèÿ t S = 99,44 ÌÏà ïðåâûøàþò äîïóñêàåìûå
[t ¢]ñð = 92,4 ÌÏà, òî ïðî÷íîñòü ñâàðíîãî øâà íåäîñòàòî÷íà. Âûïîëíèì
ñâàðêó ýëåêòðîäîì óëó÷øåííîãî êà÷åñòâà, â ýòîì ñëó÷àå ïðî÷íîñòü
øâà äîñòàòî÷íàÿ, òàê êàê
[t ¢]ñð = 0,65 [s] p ; [t ¢]ñð = 0,65 × 0,7 × 220 = 100,1 ÌÏà.
13
3. ÐÅÇÜÁÎÂÛÅ ÑÎÅÄÈÍÅÍÈß
3.1. Îáùèå ñâåäåíèÿ
Îáúåêòû çàäàíèé – ãðóïïîâûå ðåçüáîâûå ñîåäèíåíèÿ, âûïîëíåííûå ñ ïîìîùüþ ñòàíäàðòíûõ êðåïåæíûõ äåòàëåé (áîëòîâ, âèíòîâ,
øïèëåê è ãàåê), èìåþùèõ ìåòðè÷åñêóþ ðåçüáó ñ êðóïíûì øàãîì ïî
ÃÎÑÒ 9150–81, ÃÎÑÒ 8724–81. Îñíîâíûå ïàðàìåòðû ìåòðè÷åñêîé
ðåçüáû ïîêàçàíû íà ðèñ. 3.1.
Ðàñ÷åò íà ïðî÷íîñòü ñòåðæíÿ áîëòà (âèíòà, øïèëüêè) ïðîâîäÿò ïî
äèàìåòðó d3 – âíóòðåííåìó äèàìåòðó ïî äíó âïàäèíû (d3 = d –
– 1,2569P, ãäå Ð – øàã ðåçüáû). Çíà÷åíèÿ äèàìåòðà d3 äëÿ áîëòîâ
(âèíòîâ, øïèëåê) ñ êðóïíîé ìåòðè÷åñêîé ðåçüáîé ïðèâåäåíû â òàáë.
3.1. Ðàçìåðû áîëòîâ, çàêëþ÷åííûå â ñêîáêè, ìåíåå ïðåäïî÷òèòåëü-
Ðèñ. 3.1
íû.
Òàáëèöà 3.1
Äèàìåòð d3 áîëòîâ (âèíòîâ, øïèëåê) ñ êðóïíîé ìåòðè÷åñêîé ðåçüáîé
Áîëò
d3, ìì
Áîëò
d3, ìì
Áîëò
d3, ìì
M6
4,77
M16
13,55
(M27)
23,32
M8
6,47
(M18)
14,93
M30
25,70
M10
8,16
M20
16,93
M36
31,10
M12
9,85
(M22)
18,93
M42
36,48
(M14)
11,55
M24
20,32
M48
41,87
Ñòàëüíûå êðåïåæíûå äåòàëè (áîëòû, âèíòû è øïèëüêè) â ñîîòâåòñòâèè ñ ÃÎÑÒ 1759.4–81 ìîãóò èìåòü 11 êëàññîâ ïðî÷íîñòè. Ìåõàíè÷åñêèå õàðàêòåðèñòèêè ìàòåðèàëîâ ýòèõ ðåçüáîâûõ äåòàëåé ïðèâåäåíû â òàáë. 3.2. Òàì æå ïðèâåäåíû êëàññû ïðî÷íîñòè ãàåê íîðìàëü14
íîé âûñîòû ïî ÃÎÑÒ 1759.5–87, ñîîòâåòñòâóþùèõ áîëòàì è
øïèëüêàì.
Ïðè ñòàíäàðòèçàöèè êðåïåæíûõ äåòàëåé îáåñïå÷åíà ðàâíîïðî÷íîñòü ðåçüáû è ñòåðæíÿ âèíòà, ïîýòîìó ïðè ïðàâèëüíîì âûáîðå ãëóáèíû çàâèí÷èâàíèÿ èëè èñïîëüçîâàíèè ãàåê ñòàíäàðòíîé âûñîòû (çà
èñêëþ÷åíèåì íèçêèõ) äîñòàòî÷íî ïðîâåðèòü ïðî÷íîñòü ñòðåæíÿ áîëòà (âèíòà èëè øïèëüêè).
Òàáëèöà 3.2
Ìåõàíè÷åñêèå õàðàêòåðèñòèêè ìàòåðèàëîâ ðåçüáîâûõ äåòàëåé
Áîëòû, âèíòû, øïèëüêè
Ïðåäåë Âðåìåííîå
Êëàññ òåêó÷åñòè ñîïðîòèâëåÄèàìåòð
ïðî÷- sò , ÌÏà
íèå sâð ,
ðåçüáû
íîñòè
(ìèíèÌÏà (ìèíèìàëüíûé) ìàëüíîå)
> M16
3.6
180
300
£ M16
> M16
4.6
240
400
£ M16
> M16
4.8
320
400
£ M16
5.6
300
500
5.8
400
500
6.6
360
600
6.8
480
600
£ M48
8.8
640
800
9.8
720
900
10.9
900
1000
12.9
1080
1200
Ãàéêè
Ñòàëü
10, 10 Kï
20
10, 10 Kï
30,35
10,10Kn, 20,20Kï
35, 45 40Ã
20, 20Kï
35,35X,35XA,45Ã
40Ã2,40X,30XÃCA
20Ã2P, 40XHMA
40XHMA
Êëàññ ïðî÷íîñòè
4
5
4
5
4
5
6
8
9
10
12
Ïðè ðàñ÷åòå ãðóïïîâûõ ðåçüáîâûõ ñîåäèíåíèé ïîëàãàþò, ÷òî â
äàííîì ñîåäèíåíèè âñå áîëòû (âèíòû, øïèëüêè) îäíîãî ðàçìåðà çàòÿíóòû ñ îäèíàêîâîé ñèëîé è ðàñïîëîæåíû ïî ñòûêó ðàâíîìåðíî òàê,
÷òî öåíòð ìàññ ñå÷åíèé áîëòîâ ñîâïàäàåò ñ öåíòðîì ìàññû ñå÷åíèÿ
ñòûêà.
Ðàñ÷åò íà÷èíàþò ñ îïðåäåëåíèÿ ïîëîæåíèÿ öåíòðà ìàññ è ïåðåíîñà ïðèëîæåííîé âíåøíåé íàãðóçêè â ýòîò öåíòð.
3.2. Ãðóïïîâîå ðåçüáîâîå ñîåäèíåíèå, íàãðóæåííîå â ïëîñêîñòè
ñòûêà ñèëàìè è ìîìåíòàìè
Ïðèìåð ñîåäèíåíèÿ ïðèâåäåí íà ðèñ. 3.2. Îñíîâîé êðèòåðèé ðàáîòîñïîñîáíîñòè – íåñäâèãàåìîñòü. Åå ìîæíî îáåñïå÷èòü ñ ïîìî15
ùüþ áîëòà ñïåöèàëüíîé ôîðìû (ðèñ. 3.3) ïî ÃÎÑÒ 7817–80, ïîñòàâëåííîãî áåç çàçîðà â îòâåðñòèå, êàëèáðîâàííîå ðàçâåðòêîé, èëè ñ ïîìîùüþ áîëòà (ðèñ. 3.4, à), âèíòà (ðèñ. 3.4, á) èëè øïèëüêè (ðèñ. 3.4, â),
ïîñòàâëåííûõ â îòâåðñòèÿ ïðèñîåäèíÿåìîé äåòàëè ñ çàçîðîì.
Áîëòû óñòàíîâëåíû áåç çàçîðà (ñì. ðèñ. 3.3).  ðàñ÷åòå ïîëàãàþò, ÷òî ôëàíöû ñîåäèíÿåìûõ äåòàëåé âåñüìà æåñòêèå è ìîæíî ïðåíåáðå÷ü èõ äåôîðìàöèÿìè â ïëîñêîñòÿõ, ïàðàëëåëüíûõ ïëîñêîñòè
ñòûêà.
Íåñäâèãàåìîñòü äåòàëåé ñîåäèíåíèÿ îòíîñèòåëüíî äðóã äðóãà
îáåñïå÷èâàåòñÿ çà ñ÷åò ñîïðîòèâëåíèÿ: à) ñðåçó ñòåðæíÿ áîëòà,
Ðèñ. 3.2
Ðèñ. 3.3
Ðèñ. 3.4
á) ñìÿòèþ áîêîâîé ïîâåðõíîñòè áîëòà è ñîåäèíÿåìûõ äåòàëåé.
Ðàñ÷åò âåäóò, ïîëàãàÿ, ÷òî ñèëû FiF , ïðèõîäÿùèåñÿ íà áîëòû îò
äåéñòâèÿ öåíòðàëüíûõ âíåøíèõ ñèë (ñì. ðèñ. 3.2), ðàâíû, ò. å.
16
FiF = F1F =
F
.
z
ãäå z – ÷èñëî áîëòîâ.
Cèëû, íàãðóæàþùèå áîëòû èç-çà äåéñòâèÿ ìîìåíòà T, ïðîïîðöèîíàëüíû ðàññòîÿíèÿì r i îò áîëòîâ äî öåíòðà ìàññ. Ìàêñèìàëüíî
íàãðóæåíû íàèáîëåå óäàëåííûå, íà êîòîðûå äåéñòâóåò ñèëà
F1T =
T ×10 3 × r max
i= z
å
,
r 2i
i =1
ãäå r max – ðàññòîÿíèå îò öåíòðà ìàññ äî íàèáîëåå óäàëåííîãî áîëòà.
Ðàñ÷åò âåäóò â òàêîé ïîñëåäîâàòåëüíîñòè:
1) îïðåäåëÿþò ñèëû, ïðèõîäÿùèåñÿ íà áîëòû îò äåéñòâèÿ
îòäåëüíûõ ñèëîâûõ ôàêòîðîâ;
2) íàõîäÿò äëÿ íàèáîëåå íàãðóæåííîãî áîëòà ïóòåì ãåîìåòðèS
÷åñêîãî ñëîæåíèÿ ñóììàðíóþ äåéñòâóþùóþ íà íåãî ñèëó F1max
(ñì.
ðèñ. 3.2; ïîäðàçä. 3.7);
3) îïðåäåëÿþò èç ðàñ÷åòà áîëòà íà ñðåç íåîáõîäèìûé äèàìåòð
ãëàäêîé ÷àñòè áîëòà (ïðîåêòíûé ðàñ÷åò) èëè ïðîâåðÿþò ïðèãîäíîñòü
çàäàííîãî äèàìåòðà (ïðîâåðî÷íûé ðàñ÷åò) (ñì. ðèñ. 3.3);
4) îêðóãëÿþò ïîëó÷åííîå çíà÷åíèå äèàìåòðà ñòåðæíÿ dc äî ñòàíäàðòíîãî (ÃÎÑÒ 7817–80);
5) ðàññ÷èòûâàþò äëèíó áîëòà: à) ïîëíóþ, l; á) íàðåçàííîé ÷àñòè, (l
– l2); â) ìèíèìàëüíóþ, ñîïðîòèâëÿþùóþñÿ ñìÿòèþ, hñì;
6) ïðîâåðÿþò ïðàâèëüíîñòü ïðèíÿòûõ ðàçìåðîâ ðàñ÷åòîì íà ñìÿòèå.
Íàïðÿæåíèÿ ñìÿòèÿ s ñì óñëîâíî ñ÷èòàþò ðàâíîìåðíî ðàñïðåäåëåííûìè ïî ïëîùàäè, ÿâëÿþùåéñÿ ïðîåêöèåé ïîâåðõíîñòè ñìÿòèÿ
íà ïëîñêîñòü, ïåðïåíäèêóëÿðíóþ äåéñòâóþùåé ñèëå.
Áîëòû (âèíòû, øïèëüêè) óñòàíîâëåíû ñ çàçîðîì (ñì. ðèñ.
3.4). Åñëè îò ðàñ÷åòà íå òðåáóåòñÿ ïîâûøåííàÿ òî÷íîñòü, òî ïðèáëèæåííî ïîëàãàþò, ÷òî íàãðóçêà â ñòûêå ëîêàëèçóåòñÿ â íåïîñðåäñòâåííîé áëèçîñòè îò îòâåðñòèé ïîä áîëòû (èñêëþ÷åíèÿ îãîâîðåíû íèæå).
S
Ñèëó F1max
, äåéñòâóþùóþ íà íàèáîëåå íàãðóæåííûé áîëò, îïðåäåëÿþò, êàê è äëÿ áîëòà, ïîñòàâëåííîãî áåç çàçîðà.
Óñëîâèå îòñóòñòâèÿ ñäâèãà (íåñäâèãàåìîñòè) èìååò âèä
F1òð = k ñö × F1Smax ,
(3.1)
17
ãäå F1 òð – ñèëà òðåíèÿ, ñîçäàííàÿ ïðè çàòÿæêå îäíîãî áîëòà (âèíòà,
øïèëüêè), kñö – êîýôôèöèåíò çàïàñà ñöåïëåíèÿ (çàïàñà ïî íåñäâèãàåìîñòè), ïðèíèìàþò k ñö ³ 15
,.
 ñâîþ î÷åðåäü,
F1òð = Fçàò × f × i ,
(3.2)
ãäå Fçàò – ñèëà çàòÿæêè îäíîãî áîëòà, f – êîýôôèöèåíò òðåíèÿ íà ñòûêå, i – ÷èñëî ðàáî÷èõ ñòûêîâ.
Çíà÷åíèÿ êîýôôèöèåíòîâ òðåíèÿ ïðèâåäåíû â òàáë. 3.3.
Òàáëèöà 3.3
Çíà÷åíèÿ êîýôôèöèåíòà òðåíèÿ f
Õàðàêòåðèñòèêà ïàðû òðåíèÿ
f
 ðåçüáå êðåïåæíûõ áîëòîâ (âèíòîâ, øïèëåê) áåç ïîêðûòèÿ è ñìàçî÷íîãî ìàòåðèàëà
0,12–0,15
Íà òîðöàõ ãàåê, ãîëîâîê âèíòîâ è äðóãèõ ìåòàëëè÷åñêèõ ïîâåðõíîñòÿõ,
ïðîøåäøèõ ìåõàíè÷åñêóþ îáðàáîòêó è ðàáîòàþùèõ áåç ñìàçî÷íîãî
ìàòåðèàëà
0,15–0,2
 ñîåäèíåíèè ìåòàëë – áåòîí
0,4
 ñîåäèíåíèè ìåòàëë – ôðèêöèîííàÿ îáêëàäêà
0,42
 ñîåäèíåíèè ìåòàëë – ðåçèíà
0,35
 ðåçüáå ïåðåäà÷è âèíò – ãàéêà ñêîëüæåíèÿ (ñî ñìàçî÷íûì ìàòåðèàëîì)
0,1
Ïðè íàãðóæåíèè ñîåäèíåíèÿ òîëüêî öåíòðàëüíîé ñäâèãàþùåé ñèëîé F óñëîâèå îòñóòñòâèÿ ñäâèãà ìîæåò áûòü çàïèñàíî â áîëåå ïðîñòîé ôîðìå:
Fòð = Fçàò × f × i × z = k ñö × F ,
(3.3)
ãäå Fòð – ñóììàðíàÿ ñèëà òðåíèÿ íà ñòûêå äåòàëåé.
Ïðè íàãðóæåíèè ñîåäèíåíèÿ òîëüêî ñäâèãàþùèì ìîìåíòîì T óñëîâèå îòñóòñòâèÿ ñäâèãà èìååò âèä
T òð = k ñö × T ×10 3 ,
(3.4)
ãäå Tòð – ñóììàðíûé ìîìåíò ñèë òðåíèÿ íà ñòûêå äåòàëåé.
Ñèëû òðåíèÿ â ñòûêå ñ íåêîòîðûì ïðèáëèæåíèåì îòíîñÿò ê îñÿì
áîëòîâ âî âñåõ ñëó÷àÿõ çà èñêëþ÷åíèåì òåõ, êîãäà îäíà èç ñòûêóþùèõñÿ äåòàëåé îáëàäàåò áîëüøîé ïîäàòëèâîñòüþ èëè êîãäà áîëòû
ðàñïîëîæåíû âíå ñòûêà äåòàëåé. Ïðèìåð òàêîé êîíñòðóêöèè ïîêàçàí
íà ðèñ. 3.5, ãäå ñðåäíèé äèàìåòð òðåíèÿ (ñòûêà)
18
D òð.ñð =
D1 + D 2
.
2
Ðàñ÷åòíûå çàâèñèìîñòè äëÿ ñòûêîâ èíûõ ôîðì ïðèâåäåíû â ðàáîòàõ [1 – 4].
Èç óñëîâèé (3.1) – (3.4) íàõîäÿò íåîáõîäèìóþ ñèëó çàòÿæêè Fçàò
êàæäîãî èç áîëòîâ.
Íà áîëò (âèíò, øïèëüêó) âíåøíÿÿ ñäâèãàþùàÿ íàãðóçêà íå ïåðåäàåòñÿ. Íåîáõîäèìóþ ïëîùàäü Àð ïîïåðå÷íîãî ñå÷åíèÿ áîëòà ïî
äèàìåòðó d3 è íåîáõîäèìûé äèàìåòð d3 (à ïî íåìó è íîìèíàëüíûé
äèàìåòð ðåçüáû d ) ïðè ïðîåêòíîì ðàñ÷åòå îïðåäåëÿþò èç óñëîâèÿ
ïðî÷íîñòè ñòåðæíÿ áîëòà ïðè çàòÿæêå ñ ñèëîé Fçàò:
s=
13
, Fçàò 13
, Fçàò
=
£ [s] p ,
Ap
p d 32 4
(3.5)
ãäå [s] p – äîïóñêàåìîå íàïðÿæåíèå ðàñòÿæåíèÿ ñòåðæíÿ áîëòà (ñì.
äàëåå ïîäðàçä. 3.6, òàáë. 3.4).
Ïðè çàòÿãèâàíèè â ñòåðæíå áîëòà çà ñ÷åò òðåíèÿ â ðåçüáå âîçíèêàþò êàñàòåëüíûå íàïðÿæåíèÿ êðó÷åíèÿ, ÷òî ó÷èòûâàþò, ââîäÿ êîýôôèöèåíò ïåðåä ñèëîé Fçàò â çàâèñèìîñòü (3.5). Äëÿ ñòàíäàðòíûõ êðåïåæíûõ äåòàëåé ïðè ñðåäíèõ óñëîâèÿõ òðåíèÿ â ðåçüáå ýòîò êîýôôèöèåíò ðàâåí 1,3.
Ðèñ. 3.5
3.3. Ãðóïïîâîå ðåçüáîâîå ñîåäèíåíèå, íàãðóæåííîå â ïëîñêîñòè,
ïåðïåíäèêóëÿðíîé ñòûêó
Ïðèìåð ñîåäèíåíèÿ ïðèâåäåí íà ðèñ. 3.6, ãäå Ñ – öåíòð ìàññ ñå÷åíèé áîëòîâ. Ïðè ðàñ÷åòå ïîëàãàþò, ÷òî öåíòðàëüíàÿ âíåøíÿÿ ñèëà
19
íàãðóæàåò áîëòû ðàâíîìåðíî, à ìîìåíò – ïðîïîðöèîíàëüíî èõ ðàññòîÿíèÿì äî íåéòðàëüíîé, öåíòðàëüíîé îñè. Ìàêñèìàëüíî íàãðóæåííûì áóäåò îäèí èëè íåñêîëüêî íàèáîëåå óäàëåííûõ áîëòîâ ñ ðàñêðûâàåìîé ñòîðîíû ñòûêà.
 îáùåì ñëó÷àå íóæíî îáåñïå÷èòü: 1) íåðàñêðûòèå ñòûêà,
2) ïðî÷íîñòü áîëòîâ, 3) ïðî÷íîñòü îñíîâàíèÿ (äëÿ íåìåòàëëè÷åñêîãî
îñíîâàíèÿ).
 îáùåé ôîðìå óñëîâèå íåðàñêðûòèÿ ñòûêà ìîæåò áûòü çàïèñàíî òàê:
s min ñò > 0 ,
(3.6)
ãäå s min ñò – ìèíèìàëüíîå íàïðÿæåíèå ñæàòèÿ â ñòûêå ïîñëå ïðèëîæåíèÿ âíåøíåé íàãðóçêè.
Äëÿ âûïîëíåíèÿ óñëîâèÿ (3.6) ââîäÿò êîýôôèöèåíò çàïàñà ïî íåðàñêðûòèþ ñòûêà k = 1,3...1,5 (k = 1,1 – äëÿ ìàëîîòâåòñòâåííûõ ñîåäèíåíèé).
Èç óñëîâèÿ (3.6) îïðåäåëÿþò íåîáõîäèìóþ äëÿ ïðåäîòâðàùåíèÿ
ðàñêðûòèÿ ñòûêà ñèëó Fçàò êàæäîãî áîëòà (âèíòà, øïèëüêè).
Âíåøíèå íàãðóçêè (F, M ) ðàñïðåäåëÿþòñÿ ìåæäó ðåçüáîâûìè äåòàëÿìè è ñòûêîì. Íà ðåçüáîâûå äåòàëè äåéñòâóåò ÷àñòü íàãðóçêè,
îáîçíà÷àåìàÿ c, íàçûâàåìàÿ êîýôôèöèåíòîì îñíîâíîé íàãðóçêè.
Åñëè îò ðàñ÷åòà íå òðåáóåòñÿ ïîâûøåííàÿ òî÷íîñòü, ïðèíèìàþò c =
0,2...0,3 – äëÿ ìåòàëëè÷åñêèõ ñòûêîâ è c = 0,7...0,8 – äëÿ ñòûêà ìåòàëëà ñ áåòîíîì (â äðóãèõ ñëó÷àÿõ ñì. [1 – 4]).
Óñëîâèå íåðàñêðûòèÿ ñòûêà (3.6), âûðàæåííîå ÷åðåç íàïðÿæåíèÿ
íà ñòûêå, ïðèíèìàåò âèä
s min ñò = s çàò m s FN - s M > 0.
(3.7)
Íàïðÿæåíèå ñæàòèÿ íà ñòûêå îò çàòÿæêè áîëòîâ (âèíòîâ èëè øïèëåê)
s çàò =
Fçàò z
,
Añò
ãäå z – ÷èñëî áîëòîâ íà ñòûêå; Añò – íîìèíàëüíàÿ ïëîùàäü ñòûêà (áåç
ó÷åòà íàëè÷èÿ îòâåðñòèé ïîä áîëòû).
Íàïðÿæåíèå íà ñòûêå îò äåéñòâèÿ âíåøíåé, íîðìàëüíîé ê ñòûêó
ñèëû
s FN =
20
FN (1 - c )
.
Añò
Çíàêè («+» èëè «–») ïåðåä s FN â ôîðìóëàõ: âåðõíèé – ïðè ðàñêðûâàþùåé ñòûê íàãðóçêå, íèæíèé – â òîì ñëó÷àå, êîãäà íàãðóçêà óâåëè÷èâàåò íàïðÿæåíèÿ ñæàòèÿ íà ñòûêå.
Ìàêñèìàëüíîå íàïðÿæåíèå íà ñòûêå îò îïðîêèäûâàþùåãî ìîìåíòà
Ðèñ. 3.6
21
sM =
M (1 - c )
,
W ñò
ãäå Wñò – ìîìåíò ñîïðîòèâëåíèÿ ñòûêà îòíîñèòåëüíî íåéòðàëüíîé
îñè.
Åñëè íåéòðàëüíàÿ îñü îáîçíà÷åíà x–x, òî
W x ñò =
I x ñò
,
y max ñò
ãäå Ix ñò – ìîìåíò èíåðöèè ñòûêà îòíîñèòåëüíî íåéòðàëüíîé îñè; ymax
ñò – ðàññòîÿíèå îò íåéòðàëüíîé îñè äî íàèáîëåå óäàëåííûõ òî÷åê
ñòûêà ñ ðàçãðóæàåìîé ñòîðîíû ñòûêà.
Ïîñëå ââåäåíèÿ êîýôôèöèåíòà çàïàñà ïî íåðàñêðûòèþ k è ïðåîáðàçîâàíèé óñëîâèå íåðàñêðûòèÿ ñòûêà (3.6) ïðèíèìàåò âèä
Fçàò = k
Añò é M (1 - c ) y maxñò FN (1 - c ) ù
±
ê
ú,
z êë
I xñò
Añò úû
(3.8)
îòêóäà âèäíî, ÷òî ïðè îäèíàêîâîì äëÿ ñòûêîâ ðàçíûõ ôîðì çíà÷åíèè
ymax ñò íàèáîëåå ðàöèîíàëüíûì áóäåò òîò ñòûê, ó êîòîðîãî èìååò
I xñò
ìàêñèìàëüíîå çíà÷åíèå îòíîøåíèå
. Ïðè ýòîì áóäåò ìèíèìàëüAñò
íûì çíà÷åíèå íåîáõîäèìîé ñèëû Fçàò ïî óñëîâèþ íåðàñêðûòèÿ ñòûêà.
Íåîáõîäèìóþ ïëîùàäü ïîïåðå÷íîãî ñå÷åíèÿ áîëòà Ap (ïðîåêòíûé ðàñ÷åò) íàõîäÿò èç óñëîâèÿ ïðî÷íîñòè áîëòà
s=
13
, Fçàò + cFS âí
Ap
£ [s] p ,
(3.9)
ãäå êîýôôèöèåíò 1,3 ó÷èòûâàåò ñêðó÷èâàíèå áîëòà ïðè åãî çàòÿæêå;
FS âí – ñóììàðíàÿ âíåøíÿÿ ðàñòÿãèâàþùàÿ íàãðóçêà, ïðèõîäÿùàÿñÿ
íà íàèáîëåå íàãðóæåííûé áîëò; Ap – ïëîùàäü áîëòà ïî äèàìåòðó d3
(ñì. ïîäðàçä. 3.1)
A p = p d 32 4 ,
[s] p – äîïóñêàåìîå íàïðÿæåíèå ðàñòÿæåíèÿ äëÿ áîëòà (ñì. ïîäðàçä.
3.6).
 ñâîþ î÷åðåäü,
22
FS âí =
M
W x âñåõ áîëòîâ
±
FN
,
z
ãäå Wx âñåõ áîëòîâ – ìîìåíò ñîïðîòèâëåíèÿ âñåõ áîëòîâ îòíîñèòåëüíî
íåéòðàëüíîé îñè x.
Ïðåíåáðåãàÿ ìîìåíòîì ñîïðîòèâëåíèÿ áîëòà îòíîñèòåëüíî ñîáñòâåííîé öåíòðàëüíîé îñè, ìîæíî çàïèñàòü
i
W x âñåõ áîëòîâ = A P å
y i2á
y maxá
,
ãäå yi á – ðàññòîÿíèå îò íåéòðàëüíîé îñè äî íåêîòîðîãî i-ãî áîëòà;
ymax á – òî æå, äëÿ íàèáîëåå óäàëåííîãî áîëòà, íàõîäÿùåãîñÿ íà ðàñêðûâàåìîé ñòîðîíå ñòûêà.
×åì áîëüøå Wx âñåõ áîëòîâ , òåì ìåíüøå íàïðÿæåíèÿ, âîçíèêàþùèå â áîëòå. Ïîýòîìó îïòèìàëüíûì áóäåò òàêîå ðàñïîëîæåíèå áîëSy iá 2
òîâ, ïðè êîòîðîì áóäåò íàèáîëüøèì çíà÷åíèå îòíîøåíèÿ
.
y maxá
Íåìåòàëëè÷åñêîå îñíîâàíèå ïðîâåðÿþò ïî óñëîâèþ ïðî÷íîñòè
íà ñìÿòèå
s maxñò £ [s]ñì ,
(3.10)
ãäå s maxñò – ìàêñèìàëüíîå íàïðÿæåíèå ñæàòèÿ íà ñòûêå ïîñëå ïðèëîæåíèÿ âíåøíåé íàãðóçêè (ñì. ðèñ. 3.6); [s]ñì – äîïóñêàåìîå íàïðÿæåíèå ñìÿòèÿ (òàáë. 3.5).
3.4. Ãðóïïîâîå ðåçüáîâîå ñîåäèíåíèå, íàãðóæåííîå â ïëîñêîñòè
ñòûêà
è â ïëîñêîñòè, ïåðïåíäèêóëÿðíîé ñòûêó
Íåîáõîäèìî îáåñïå÷èòü: 1) íåðàñêðûòèå ñòûêà (ñì. (3.6)); 2) íåñäâèãàåìîñòü (ñì. (3.1)); 3) ïðî÷íîñòü áîëòîâ (ñì. (3.9)); 4) ïðî÷íîñòü
îñíîâàíèÿ (ñì. (3.10)), åñëè îíî íåìåòàëëè÷åñêîå.
Ðàñ÷åò áîëòîâ íà ïðî÷íîñòü âåäóò ïî áîëüøåé èç äâóõ ñèë çàòÿæêè, íàéäåííûõ èç óñëîâèÿ íåðàñêðûòèÿ è íåñäâèãàåìîñòè.
3.5. Ïðèìåð âûáîðà îïòèìàëüíîãî âàðèàíòà ðàñïîëîæåíèÿ áîëòîâ
íà êîëüöåâîì ñòûêå
Ñòîéêó 1 (ðèñ. 3.7) íàñòîëüíîãî ñâåðëèëüíîãî ñòàíêà ñ ïîìîùüþ
ôëàíöà 2 êðåïÿò øåñòüþ áîëòàìè 3 ê îñíîâàíèþ 4. Íà ñâåðëî äåéñò23
Ðèñ. 3.7
âóåò ñèëà ðåçàíèÿ Fðåç. Îïðåäåëèòü îïòèìàëüíûé âàðèàíò ðàñïîëîæåíèÿ áîëòîâ íà ðàäèóñå R ñòûêà.
Ðåøåíèå. Ñèëà ðåçàíèÿ Fðåç ñîçäàåò îïðîêèäûâàþùèé ìîìåíò
M = Fðåç × L . Îïòèìàëüíî òàêîå ðàñïîëîæåíèå áîëòîâ, ïðè êîòîðîì áóäåò íàèáîëüøèì îòíîøåíèå (ñì. ïîäðàçä. 3.3)
i
åy
y i2á
.
maxá
Ïðè ðàâíîìåðíîì ðàñïîëîæåíèè áîëòîâ ïî ñòûêó ðàññìîòðèì
äâà âîçìîæíûõ âàðèàíòà èõ ïîñòàíîâêè (ðèñ. 3.8).
 âàðèàíòå a (ñì. ðèñ. 3.8) äâà áîëòà èìåþò ìàêñèìàëüíîå ðàññòîÿíèå äî îñè x y1á = ymax á = R, ó îñòàëüíûõ ÷åòûðåõ áîëòîâ ðàññòîÿíèå y2á = R × sin 30° = 0,5R . Òîãäà
i
åy
24
y12á
maxá
=
2 R 2 + 4 ( 0,5R ) 2
= 3R .
R
Ðèñ. 3.8
 âàðèàíòå á ÷åòûðå áîëòà óäàëåíû îò íåéòðàëüíîé îñè íà ìàêñèìàëüíîå ðàññòîÿíèå y1á = ymax á = R sin 60° = 0,867 R, à äâà äðóãèõ
íà y2á = 0. Ñëåäîâàòåëüíî,
i
åy
y i2á
maxá
=
4 ( 0,867R ) 2
= 3,464 R .
0,867R
Âûâîä: îïòèìàëüíûì ÿâëÿåòñÿ âàðèàíò á (ñì. ðèñ. 3.8).
3.6. Äîïóñêàåìûå íàïðÿæåíèÿ ïðè ñòàòè÷åñêîé íàãðóçêå
Äîïóñêàåìûå íàïðÿæåíèÿ äëÿ ðàñ÷åòà áîëòîâ íà ðàñòÿæåíèå
[s] p = s ò s ò ,
ãäå s ò – ïðåäåë òåêó÷åñòè ìàòåðèàëà áîëòà (ñì. òàáë. 3.2); sò – êîýôôèöèåíò çàïàñà ïðî÷íîñòè.
Äëÿ îòâåòñòâåííûõ ðåçüáîâûõ ñîåäèíåíèé ñèëó çàòÿæêè êîíòðîëèðóþò.  ýòîì ñëó÷àå sò = 1,2...1,5. Çíà÷åíèÿ sò ïðè íåêîíòðîëèðóåìîé çàòÿæêå ïðèâåäåíû â òàáë. 3.4.
Òàáëèöà 3.4
Çíà÷åíèÿ êîýôôèöèåíòà çàïàñà sò ïðè ðàñ÷åòå áîëòîâ (âèíòîâ, øïèëåê)
ñ íåêîíòðîëèðóåìîé çàòÿæêîé
Ìàòåðèàë áîëòà (âèíòà,
øïèëüêè)
Äèàìåòð áîëòà d, ìì
Ñâûøå 6 äî 16
Ñâûøå 16 äî 30
Ñâûøå 30 äî 60
Óãëåðîäèñòàÿ ñòàëü
5–4
4–2,5
2,5
Ëåãèðîâàííàÿ ñòàëü
6,5–5
5–3,3
3,3
25
Òàáëèöà 3.5
Äîïóñêàåìûå íàïðÿæåíèÿ äëÿ ðàñ÷åòà íà ñðåç [ t]ñð è ñìÿòèå [ s]ñì
Ìàòåðèàë
Ñòàëü
×óãóí
Áðîíçà
Áåòîí
Ðåçèíà
[ t]ñð
(0,2–0,3)sò
–
–
–
–
[ s]ñì
(0,35–0,45)sò
(0,3–0,35)sâð
(0,25–0,35)sâð
1,8–2 ÌÏà
2–4 ÌÏà
3.7. Ïðèìåð ðàñ÷åòà ãðóïïîâîãî ðåçüáîâîãî ñîåäèíåíèÿ,
íàãðóæåííîãî â ïëîñêîñòè ñòûêà
Áëîê 1 íàòÿæíîãî óñòðîéñòâà (ðèñ. 3.9) íàãðóæåí ñèëîé FQ =
= 12000 Í, ñîçäàííîé ìàññîé ãðóçà, è ñèëîé íàòÿæåíèÿ ãîðèçîíòàëüíîãî êàíàòà FK = 12000 Í. Îïîðû îñè áëîêà ðàçìåùåíû â êîðïóñàõ 2.
Êàæäûé èç êîðïóñîâ ïðèêðåïëåí äâóìÿ áîëòàìè 3 ê êðîíøòåéíàì 4.
Ðèñ. 3.9
26
Êðîíøòåéíû êðåïÿòñÿ ê êîëîííå 6 áîëòàìè 5. ×èñëî áîëòîâ êðåïëåíèÿ êàæäîãî êðîíøòåéíà z = 6. Êëàññ ïðî÷íîñòè áîëòîâ 5.8, îíè ïîñòàâëåíû ñ çàçîðîì. Êðîíøòåéíû 4 è êîëîííà 6 èçãîòîâëåíû èç ãîðÿ÷åêàòàíîé ñòàëè Ñò.3. Ðàçìåðû äåòàëåé: dá = = 200 ìì; l1 = 400 ìì; l2
= 200 ìì; a = 80 ìì; b = 80 ìì; s1 = s2 = = 10 ìì.
Òðåáóåòñÿ îïðåäåëèòü äèàìåòð áîëòîâ 5.
Ðåøåíèå. 1. Ïîëîæåíèå öåíòðà ìàññ áîëòîâ 5. Öåíòð ìàññ áîëòîâ 5 íàõîäèòñÿ â òî÷êå C, íà ïåðåñå÷åíèè îñåé ñèììåòðèè ñîåäèíåíèÿ.
2. Ïåðåíîñ íàãðóçêè â öåíòð ìàññ – òî÷êó C. Íàãðóçêà îò áëîêà
ðàñïðåäåëÿåòñÿ ìåæäó äâóìÿ êðîíøòåéíàìè 4. Ìîæíî ðàññìîòðåòü
ñîåäèíåíèå îäíîãî êðîíøòåéíà ñ êîëîííîé, íàãðóæåííîå ïîëîâèíîé
âíåøíåé íàãðóçêè. Ïðè ïåðåíîñå ñèë FQ/2 è FK/2 â òî÷êó C (ðèñ. 3.10)
ïîëó÷àåì ñëåäóþùèå ñèëîâûå ôàêòîðû:
âåðòèêàëüíóþ ñäâèãàþùóþ ñèëó
Fâ = FQ/2 = 12000/2 = 6000 H;
ãîðèçîíòàëüíóþ ñäâèãàþùóþ ñèëó
Fã = FK/2 = 12000/2 = 6000 H;
ñäâèãàþùèé ìîìåíò
T =
=
FQ æ
d á ö FK æ
dá ö
ç l1 ÷+
ç l2 +
÷=
2 è
2 ø 2 è
2 ø
12000 æ
200 ö 12000 æ
200 ö
ç 400 ÷+
ç 200 +
÷ = 3600000 H×ìì.
2 è
2 ø
2 è
2 ø
Ðèñ. 3.10
27
3. Íàãðóçêà íà áîëòû îò îòäåëüíûõ ñèëîâûõ ôàêòîðîâ. Ñîåäèíåíèå âûïîëíåíî ñ ïîìîùüþ øåñòè áîëòîâ. ×åòûðå óãëîâûõ áîëòà óäàëåíû îò òî÷êè C íà ðàññòîÿíèå
2
æaö
r1 = b 2 + ç ÷ = 80 2 + 40 2 = 89,443 ìì.
è2ø
Îñòàëüíûå äâà áîëòà óäàëåíû íà ðàññòîÿíèå
r2 =
a 80
=
= 40 ìì.
2 2
Öåíòðàëüíûå ñäâèãàþùèå ñèëû Fâ è Fã íàãðóæàþò âñå øåñòü áîëòîâ îäèíàêîâûìè ñèëàìè (ðèñ. 3.11):
F1Fâ =
Fâ 6000
F
6000
=
= 1000 H è F1Fã = ã =
= 1000 H,
z
6
z
6
ãäå F1âF – âåðòèêàëüíàÿ ñèëà; F1ãF – ãîðèçîíòàëüíàÿ.
Ðèñ. 3.11
 ðåçóëüòàòå ñëîæåíèÿ ñèë F1âF è F1ãF , èìåþùèõ äëÿ âñåõ áîëòîâ
îäèíàêîâîå íàïðàâëåíèå, ïîëó÷èì ñèëó F1F , íàïðàâëåííóþ ïîä óãëîì 45° ê âåðòèêàëè:
F1F = F1Fâ 2 = 1000 ´ 1,414 = 1414 H.
Íàãðóçêà íà áîëòû îò ìîìåíòà ïðîïîðöèîíàëüíà èõ ðàññòîÿíèÿì
äî öåíòðà ìàññ. Íà óãëîâûå áîëòû áóäåò äåéñòâîâàòü ñèëà
28
F1T =
T × r1
4r12
=
+ 2r 22
3600000 × 89,44
4 × 89,44 2 + 2 × 40 2
= 9147,78 H.
Áîëòû, óäàëåííûå îò öåíòðà ìàññ íà ðàññòîÿíèå r 2 , íàãðóæåíû
ìåíüøåé ñèëîé F2T îò äåéñòâèÿ ñäâèãàþùåãî ìîìåíòà.
4. Íàãðóçêà, ïðèõîäÿùàÿñÿ íà íàèáîëåå íàãðóæåííûé áîëò.
Íàèáîëåå íàãðóæåííûì áóäåò òîò èç óãëîâûõ áîëòîâ, íà êîòîðûé
äåéñòâóþò ñîñòàâëÿþùèå ñèëû, íàèáîëåå áëèçêèå ïî íàïðàâëåíèþ.
Ê ñèëå F1F íàèáîëåå áëèçêà ïî íàïðàâëåíèþ ñèëà F1T , äåéñòâóþùàÿ
íà áîëò E (ðèñ. 3.11, á). Ýòà ñèëà îáðàçóåò ñ âåðòèêàëüþ óãîë a :
sin a =
r2
40
=
= 0,447,
r1 89,44
a = 26°33¢57¢¢.
Ñóììàðíàÿ ñèëà, äåéñòâóþùàÿ íà áîëò,
F1Smax = ( F1F ) 2 + ( F1T ) 2 + 2 F1F × F1T × cos g ,
ãäå g = 45° - a = 45° - 26°33 ¢57 ¢¢ = 18° 26 ¢3 ¢¢;
F1Smax = 1414 2 + 9147,78 2 + 2 ×1414 × 9147,78 × 0,9487 = 10498,75 H.
5. Íåîáõîäèìàÿ ñèëà çàòÿæêè èç óñëîâèÿ íåñäâèãàåìîñòè
(3.1). Ñäâèãà íå áóäåò, åñëè ñèëà òðåíèÿ, ñîçäàííàÿ ïðè çàòÿæêå îäíîãî áîëòà (ñì. (3.2)),
F1òð = k ñö × F1Smax ,
ãäå kñö – êîýôôèöèåíò çàïàñà ñöåïëåíèÿ (çàïàñà ïî íåñäâèãàåìîñS
òè), kñö = 1,5; F1max
– ñóììàðíàÿ ñäâèãàþùàÿ ñèëà, ïðèõîäÿùàÿñÿ íà
S
íàèáîëåå íàãðóæåííûé áîëò, F1max
= 10498,75 Í.
F1òð = Fçàò × f × i ,
ãäå f – êîýôôèöèåíò òðåíèÿ, ïðèíèìàåì f = 0,2 (ñì. òàáë. 3.3);
i – ÷èñëî ðàáî÷èõ ñòûêîâ (ïî óñëîâèþ i = 1).
Òîãäà
Fçàò =
k ñö × F1Smax
f ×i
=
15
, ×10498,75
= 78741 H.
0,2 ×1
29
6. Íåîáõîäèìûé äèàìåòð áîëòà èç óñëîâèÿ ïðî÷íîñòè çàòÿíóòîãî áîëòà (ñì. (3.5)). Îíî èìååò âèä
s=
13
, Fçàò
p d 32 4
£ [s] p ,
ãäå [s] p – äîïóñêàåìîå íàïðÿæåíèå ðàñòÿæåíèÿ áîëòà.
Çàòÿæêó áîëòîâ íå êîíòðîëèðóþò. Ïðåäïîëàãàåì, ÷òî äèàìåòð
áîëòà d áîëüøå 16 ìì. Ïðèíèìàÿ êîýôôèöèåíò çàïàñà sò = 2,5 (ñì.
òàáë. 3.4), ïîëó÷àåì
[s] p =
s ò 400
=
= 160 ÌÏà,
sT
2,5
ãäå s ò = 400 ÌÏà – ïðåäåë òåêó÷åñòè áîëòîâ êëàññà ïðî÷íîñòè 5.8
(ñì. òàáë. 3.2).
 ðåçóëüòàòå
d3 ³
4 ×13
, Fçàò
4 ×1,3 × 78741
=
= 28,54 ìì.
p [s] p
3,14 ×160
Ïðèãîäíû áîëòû Ì36 ïî ÃÎÑÒ 7796–70 (ñì. òàáë. 1 ïðèëîæåíèÿ
3), ó íèõ d3 = 31,10 ìì ( ñì. òàáë. 3.1). Ïðåäïîëîæåíèå î òîì, ÷òî d >
16 ìì, ïîäòâåðäèëîñü.
Ðàññìîòðèì âàðèàíò îïðåäåëåíèÿ äèàìåòðà áîëòîâ 5 (ñì.
ðèñ. 3.9) ïðè ïîñòàíîâêå èõ áåç çàçîðà. Êîíñòðóêöèÿ áîëòà ïîêàçàíà
íà ðèñ. 3.3.
Îïàñíûìè äëÿ ñîåäèíåíèÿ ÿâëÿþòñÿ íàïðÿæåíèÿ ñðåçà äëÿ áîëòà è ñìÿòèÿ äëÿ áîëòà è ñòåíîê îòâåðñòèÿ.
Óñëîâèå ïðî÷íîñòè áîëòà íà ñðåç
t=
F1Smax × 4
pd c2
£ [t]ñð ,
îòêóäà
dc ³
S
4 × F1max
p [t]ñð
.
 ñîîòâåòñòâèè ñ òàáë. 3.5 [t]ñð = ( 0,2...0,3)s T . Ïðèíèìàåì
[t]ñð = 0,25s T . Ñîãëàñíî òàáë. 3.2 äëÿ êëàññà ïðî÷íîñòè 5.8 ïðåäåë òåêó÷åñòè s T = 400 ÌÏà. Òîãäà
30
dc ³
4 ×10498,75
= 1156
, ìì.
314
, × 0,25 × 400
Ïðèíèìàåì ïî ÃÎÑÒ 7817–80 (ñì. òàáë. 3 ïðèëîæåíèÿ 3; [6]) áîëòû Ì12, ó êîòîðûõ dñ = 13 ìì. Íåîáõîäèìàÿ äëèíà áîëòà (ñì. ðèñ. 3.3)
l ¢ = s1 + s 2 + s + H + ( 0,4...0,6 ) d .
Ïî ÃÎÑÒ 6402–70 (ñì. òàáë. 6 ïðèëîæåíèÿ 3; [6]) òîëùèíà ïðóæèííîé íîðìàëüíîé øàéáû s = 3,0 ìì; ïî ÃÎÑÒ 15521–70 (ñì. òàáë. 4
ïðèëîæåíèÿ 3; [6]) âûñîòà ãàéêè Í = 10 ìì; çàïàñ ðåçüáû íàä ãàéêîé è
âûñîòà ïÿòû (îðèåíòèðîâî÷íî) (0,4...0,6)d;
l ¢ = 10 + 10 + 3,0 + 10 + (0,4...0,6)12 = 37,8...40,2 ìì.
Ïðèíèìàåì ïî ÃÎÑÒ 7817–80 (ñì. òàáë. 3 ïðèëîæåíèÿ 3) l =
= 40 ìì, òîãäà l – l2 = 22 ìì; ôàñêà f = 0,5 ìì (ñì. ðèñ. 3.3).
Âûñîòà ïîâåðõíîñòè, íà êîòîðîé äåéñòâóþò íàèáîëüøèå íàïðÿæåíèÿ ñìÿòèÿ s ñì 2 ,
hñì = l - ( l - l 2 ) - f - s1 = 40 - 22 - 0,5 - 10 = 7,5 ìì.
Ïðîâåðÿåì ñîåäèíåíèå íà ïðåäîòâðàùåíèå ñìÿòèÿ ïî óñëîâèþ
s ñì 2 =
F1Smax
Añì
=
F1Smax
hñì × d c
£ [s]ñì ,
ãäå Añì – ïëîùàäü ïðîåêöèè ïîâåðõíîñòè ñìÿòèÿ; [s]ñì – äîïóñêàåìîå íàïðÿæåíèå ñìÿòèÿ.
Ñîãëàñíî òàáë. 3.5 [s]ñì = (0,35...0,45)s ò , ïðèíèìàåì [s]ñì = = 0,4
s ò . Äëÿ áîëòîâ s ò = 400 ÌÏà, äëÿ ìàòåðèàëà êðîíøòåéíà (ñòàëü Ñò.3)
s ò = 220 ÌÏà (ñì. òàáë. 1.1).
Ðàñ÷åò âåäåì ïî íàèìåíåå ïðî÷íîìó ìàòåðèàëó, ò. å.
[s]ñì = 0,4 × 220 = 88 ÌÏà; s ñì =
10498,75
= 107,68 ÌÏà.
7,5 ×13
Óñëîâèå ïðî÷íîñòè íå âûïîëíÿåòñÿ äëÿ ìàòåðèàëà êðîíøòåéíà,
íî âûïîëíÿåòñÿ äëÿ áîëòîâ, ó êîòîðûõ [s]ñì = 0,4 × 400 = = 160 ÌÏà.
Ìåíÿåì ìàòåðèàë êðîíøòåéíà íà áîëåå ïðî÷íûé. Íàçíà÷àåì
ñòàëü Ñò.6, ó êîòîðîé s ò = 300 ÌÏà, [s]ñì = 0,4 × 300 = 120 ÌÏà.
Åñëè ìàòåðèàë êðîíøòåéíà ïî êàêèì-ëèáî ïðè÷èíàì íåëüçÿ èçìåíèòü, íåîáõîäèìî óâåëè÷èòü òîëùèíó ëèñòîâ êðîíøòåéíà.
Ïîñëå ðàñ÷åòà ìîæíî îïðåäåëèòü, ÷òî òðåáóåìàÿ òîëùèíà s1 =
= s2 = 12 ìì. Ïðè ýòîì äëèíà áîëòà l = 45 ìì, à l – l2 = 22 ìì.
Ñëåäóåò îòìåòèòü, ÷òî ïðè ïîñòàíîâêå áîëòîâ áåç çàçîðà èõ äèàìåòð ñóùåñòâåííî óìåíüøàåòñÿ (Ì12 âìåñòî Ì36).
31
3.8. Ïðèìåð ðàñ÷åòà ãðóïïîâîãî ðåçüáîâîãî ñîåäèíåíèÿ,
íàãðóæåííîãî
â ïëîñêîñòè ñòûêà è â ïëîñêîñòè, ïåðïåíäèêóëÿðíîé ñòûêó
Èñõîäíûå äàííûå ïðèâåäåíû â ïîäðàçä. 2.8, êîíñòðóêöèÿ ïîêàçàíà íà ðèñ. 2.4. Òðåáóåòñÿ îïðåäåëèòü äèàìåòð áîëòîâ 3.
Ðåøåíèå. 1. Ïîëîæåíèå öåíòðà ìàññ è äåéñòâóþùèå íà ñîåäèíåíèå ñèëîâûå ôàêòîðû. Ñîåäèíåíèå èìååò äâå îñè ñèììåòðèè,
öåíòð ìàññ íàõîäèòñÿ íà èõ ïåðåñå÷åíèè â òî÷êå Î (ðèñ. 3.12). Ïðè
ïàðàëëåëüíîì ïåðåíîñå âíåøíåé ñèëû F â òî÷êó Î (ðèñ. 3.13) ïîëó÷àåì äåéñòâóþùóþ íà ñîåäèíåíèå öåíòðàëüíóþ ñäâèãàþùóþ ñèëó F
= 10000 Í è îòðûâàþùèé ìîìåíò M1 = F × L = 10000×200 = = 2×106 Í×ìì.
¢ èç óñëîâèÿ íåñäâè2. Íåîáõîäèìàÿ ñèëà çàòÿæêè áîëòà Fçàò
ãàåìîñòè (3.3). Îíî èìååò âèä
Fòð = k ñö × F ,
ãäå Fòð – ñèëà òðåíèÿ íà ñòûêå; kñö – êîýôôèöèåíò çàïàñà ñöåïëåíèÿ
(çàïàñà ïî íåñäâèãàåìîñòè), k ñö ³ 1,5; F – öåíòðàëüíàÿ âíåøíÿÿ
ñäâèãàþùàÿ ñèëà. Ìîìåíò M1 ïåðåðàñïðåäåëÿåò äàâëåíèå íà ñòûêå,
Ðèñ. 3.12
Ðèñ. 3.13
íå ìåíÿÿ çíà÷åíèå ñèëû òðåíèÿ.
 ñâîþ î÷åðåäü,
¢ × z × f ×i ,
Fòð = Fçàò
ãäå z – ÷èñëî áîëòîâ, z = 4; f – êîýôôèöèåíò òðåíèÿ, f = 0,4 äëÿ ñòûêà
ìåòàëë – áåòîí (ñì. òàáë. 3.3); i – ÷èñëî ðàáî÷èõ ñòûêîâ, ïî óñëîâèþ i
= 1. Òîãäà
¢ =
Fçàò
32
k ñö × F
z × f ×i
=
15
, ×10000
= 9375 H.
4 × 0,4 ×1
¢¢ èç óñëîâèÿ (3.6) íå3. Íåîáõîäèìàÿ ñèëà çàòÿæêè áîëòà Fçàò
ðàñêðûòèÿ ñòûêà (ñì. ðèñ. 3.13, ýïþðû íàïðÿæåíèé). Îíî èìååò âèä
s min ñò > 0 ,
ãäå s min ñò – ìèíèìàëüíîå íàïðÿæåíèå ñæàòèÿ íà ñòûêå ïîñëå ïðèëîæåíèÿ âíåøíåé íàãðóçêè.
 ñâîþ î÷åðåäü
s min ñò = s çàò - s Ì .
Çäåñü
s çàò =
¢¢ × z
Fçàò
Añò
– íàïðÿæåíèå íà ñòûêå îò çàòÿæêè áîëòîâ; Añò = a × b – ïëîùàäü ñòûêà
M (1 - c )
(áåç ó÷åòà îòâåðñòèé ïîä áîëòû); s M = 1
– íàïðÿæåíèå íà
W x ñò
ñòûêå îò äåéñòâèÿ ìîìåíòà; c – êîýôôèöèåíò îñíîâíîé íàãðóçêè,
W x ñò =
I x ñò
y maxñò
– ìîìåíò ñîïðîòèâëåíèÿ ñòûêà îòíîñèòåëüíî íåéòðàëüíîé îñè
x–x; â íàøåì ñëó÷àå
W xñò =
ab 2
.
6
Ââîäÿ êîýôôèöèåíò çàïàñà k ïî íåðàñêðûòèþ ñòûêà, ïîëó÷àåì
¢¢ × z
Fçàò
M (1 - c )
=k 1
;
Añò
W x ñò
¢¢ =
Fçàò
k × M 1(1 - c ) Añò
.
W x ñò × z
Ïðèíèìàåì k = 1,3, c = 0,75 (ñòûê «ìåòàëë – áåòîí»). Òîãäà
¢¢ =
Fçàò
13
, × 2 ×10 6 (1 - 0,75) 200 × 200 × 6
200 × 200 2 × 4
= 4875 H.
4. Ïðèíèìàåì ñèëó çàòÿæêè áîëòà Fçàò = 9375 Í (áî' ëüøóþ èç
äâóõ íåîáõîäèìûõ).
5. Óñëîâèå ïðî÷íîñòè áîëòà (3.9) ïðèíèìàåò âèä
33
s=
13
, Fçàò + cFS âí
Ap
£ [s] p ,
ãäå Ap – ïëîùàäü áîëòà ïî äèàìåòðó d3 (ñì. ïîäðàçä. 3.1); FS âí – ñóììàðíàÿ âíåøíÿÿ ðàñòÿãèâàþùàÿ íàãðóçêà, ïðèõîäÿùàÿñÿ íà îäèí
áîëò.
Ñèëû, ïðèõîäÿùèåñÿ íà áîëòû îò äåéñòâèÿ ìîìåíòà, ïðîïîðöèîíàëüíû ðàññòîÿíèÿì yiá îò áîëòîâ äî íåéòðàëüíîé ëèíèè. Ìàêñèìàëüíî íàãðóæåíû áîëòû, íàèáîëåå óäàëåííûå îò íåéòðàëüíîé ëèíèè íà ðàññòîÿíèå ymax á, äîïîëíèòåëüíî ðàñòÿãèâàåìûå ïðè äåéñòâèè ìîìåíòà.  íàøåì ñëó÷àå
l
l
y maxá = ; y i á = y maxá = ;
2
2
FS âí =
M 1 y maxá
i
å y i2á
=
M1 ×l 2
4( l 2 )
2
=
M1
.
2l
6. Íåîáõîäèìûé äèàìåòð áîëòà. Íåîáõîäèìàÿ ïëîùàäü ïîïåðå÷íîãî ñå÷åíèÿ áîëòà ïî äèàìåòðó d3
13
, Fçàò + c
Ap ³
[s] p
M1
2l ,
sT
– äîïóñêàåìîå íàïðÿæåíèå äëÿ ðàñ÷åòà áîëòîâ íà ðàñsT
òÿæåíèå; s T – ïðåäåë òåêó÷åñòè ìàòåðèàëà áîëòà; s T – êîýôôèöèåíò
çàïàñà ïðî÷íîñòè.
Ïðåäïîëàãàåì, ÷òî äèàìåòð áîëòà d ìåíåå 30 ìì, ïðèíèìàåì
sT = 4 (ñì. òàáë. 3.4).
Äëÿ áîëòîâ êëàññà ïðî÷íîñòè 4.6 s T = 240 ÌÏà (ñì. òàáë. 3.2). Òîãäà
ãäå [s] p =
13
, × 9375 + 0,75
Ap ³
d3 ³
34
240 4
2 ×10 6
2 ×150 = 286,45 ìì2;
4 A1
4 × 286,45
=
= 19,1 ìì.
p
314
,
7. Çàêëþ÷åíèå ïî ðåçóëüòàòàì ðàñ÷åòà áîëòîâ. Ïðèãîäåí áîëò
Ì24, ïî ÃÎÑÒ 7796–70 (ñì. òàáë. 1 ïðèëîæåíèÿ 3) ó íåãî d3 = = 20,32
ìì (ñì. òàáë. 3.1). Ïðåäïîëîæåíèå î òîì, ÷òî d < 30 ìì, ïîäòâåðäèëîñü.
8. Ïðîâåðêà ïðî÷íîñòè áåòîííîãî îñíîâàíèÿ:
s maxñò = s çàò + s ì £ [s]ñì ,
ãäå s maxñò – ìàêñèìàëüíîå íàïðÿæåíèå íà ñòûêå; [s]ñì – äîïóñêàåìîå
äëÿ áåòîíà íàïðÿæåíèå ñìÿòèÿ; [s]ñì = 1,8 ÌÏà (ñì. òàáë. 3.5).
Òîãäà
s maxñò =
+
Fçàò × z M 1(1 - c ) 9375 × 4
+
=
+
Añò
W ñò x
200 × 200
2 ×10 6 (1 - 0,75) × 6
200 × 200 2
= 131
, ÌÏà.
Îñíîâàíèå äîñòàòî÷íî ïðî÷íîå.
Ðàññìîòðèì âàðèàíò ðàñ÷åòà áîëòîâ êðåïëåíèÿ êðîíøòåéíà ê
áåòîííîé ñòåíå (ñì. ðèñ. 2.4) â òîì ñëó÷àå, êîãäà òðåáóåòñÿ îïðåäåëèòü êëàññ ïðî÷íîñòè áîëòîâ ïðè èçâåñòíûõ îãðàíè÷åíèÿõ íà èõ
äèàìåòð (íàçíà÷àåìûõ èç óñëîâèé ðàçìåùåíèÿ áîëòîâ è âîçìîæíîñòè çàòÿæêè èõ ñòàíäàðòíûì íàêèäíûì êëþ÷îì).
Ðåøèì ïðèìåð ïðè óñëîâèè, ÷òî äèàìåòð áîëòîâ d äîëæåí óäîâæ a -nö
ëåòâîðÿòü óñëîâèþ: d £ 0,37 ç
÷.
è 2 ø
Ìàêñèìàëüíî âîçìîæíûé äèàìåòð áîëòà
æ a -nö
æ 200 - 100 ö
d £ 0,37 ç
÷ = 0,37 ç
÷ = 18,5 ìì.
2
è 2 ø
è
ø
Íàçíà÷àåì áîëòû Ì16 ïî ÃÎÑÒ 7796–70 (ñì. òàáë. 1 ïðèëîæåíèÿ
3), ó êîòîðûõ äèàìåòð d3 = 13,55 ìì (ñì. òàáë. 3.1).
Èñïîëüçóÿ ïðèâåäåííûå âûøå â ðåøåíèè ïðèìåðà çàâèñèìîñòè,
ïîëó÷àåì
s=
FS âí =
13
, Fçàò + cFS âí
Ap
£ [s] p ;
M1
pd 2
s
; A p = 3 ; [s] p = ò .
2l
4
sò
35
Íàçíà÷àåì êîýôôèöèåíò çàïàñà ïðî÷íîñòè áîëòà sò = 4 (ñì.
òàáë. 3.4), òîãäà ïðèãîäíûìè áóäóò áîëòû, èìåþùèå ïðåäåë òåêó÷åñòè ìàòåðèàëà
s ò (13
, Fçàò + c
sò ³
Ap
M1
2l =
æ
2 ×10 6 ö÷
4 ç 13
, × 9375 + 0,75
ç
2 ×150 ÷ø
= è
= 457,32 ÌÏà.
314
, ×13,835 2
4
Ïðèãîäíû áîëòû êëàññà ïðî÷íîñòè 6.8, ó êîòîðûõ s ò = = 480 ÌÏà
(ñì. òàáë. 3.2).
3.9. Ïðîâåðêà ïðî÷íîñòè ýëåìåíòîâ ðåçüáû
Ïðîâåðêà ïðî÷íîñòè ýëåìåíòîâ ðåçüáû íåîáõîäèìà ïðè èñïîëüçîâàíèè: 1) ìåëêèõ ðåçüá ñ ñîîòíîøåíèåì ( d P ) > 9 (ãäå P – øàã ðåçüáû); 2) íèçêèõ ãàåê; 3) ìàòåðèàëîâ êîðïóñîâ èëè ãàåê ñ ìàëîé ïðî÷íîñòüþ (ñóùåñòâåííî íèæå ïðî÷íîñòè ìàòåðèàëà áîëòà).
 ðåçüáå âîçíèêàþò íàïðÿæåíèÿ ñðåçà è ñìÿòèÿ (ðèñ. 3.14).
Ñìÿòèå äëÿ êðåïåæíîé ðåçüáû íå îïàñíî, åñëè åå ïðî÷íîñòü ïî
ñðåçó îáåñïå÷åíà. Íàïðÿæåíèå ñðåçà â ðåçüáå áîëòà (âèíòà)
tá =
F
£ [t]ñð.á ,
p D1 × k á × H ã × k m
â ðåçüáå ãàéêè (êîðïóñà)
tã =
F
£ [t]ñð.ã ,
p d ×k ã ×H ã ×k m
ãäå Hã – âûñîòà ãàéêè; [t]ñð.á è [t]ñð.ã –
äîïóñêàåìûå íàïðÿæåíèÿ äëÿ ðàñ÷åòà íà ñðåç ðåçüáû áîëòà è ãàéêè
(ñì. òàáë. 3.5); ká, kã – êîýôôèöèåíòû ïîëíîòû ðåçüáû äëÿ áîëòà è
ãàéêè, õàðàêòåðèçóþùèå äëèíó ëèíèè êîíòàêòà âèòêîâ (òàáë. 3.6); km –
êîýôôèöèåíò, ó÷èòûâàþùèé íåðàâíîìåðíîñòü äåôîðìèðîâàíèÿ
âèòêîâ ïî âûñîòå ãàéêè (òàáë. 3.7).
Ðèñ. 3.14
36
Òàê êàê d > D1, òî ïðè îäèíàêîâûõ ìàòåðèàëàõ áîëòà è ãàéêè áîëåå
îïàñíûì ïî ñðåçó âèòêîâ áóäåò áîëò. Íà ïðàêòèêå äëÿ ãàåê èñïîëüçóþò ìåíåå ïðî÷íûå ìàòåðèàëû, ÷åì äëÿ áîëòîâ.
Ïðè çàâèí÷èâàíèè âèíòîâ è øïèëåê â êîðïóñíûå äåòàëè äëÿ îáåñïå÷åíèÿ ðàâíîïðî÷íîñòè ðåçüáû è ñòåðæíÿ âèíòà (øïèëüêè) íåîáõîäèìà ãëóáèíà çàâèí÷èâàíèÿ, óêàçàííàÿ â òàáë. 3.8.
Òàáëèöà 3.6
Çíà÷åíèÿ êîýôôèöèåíòîâ ïîëíîòû ðåçüáû áîëòà ká è ãàéêè kã
â çàâèñèìîñòè îò òèïà ðåçüáû
Ìåòðè÷åñêàÿ
ká = 0,75
kã = 0,87
Òðàïåöåèäàëüíàÿ
Óïîðíàÿ
ká = kã = 0,65
ká = kã = 0,736
Òàáëèöà 3.7
Çíà÷åíèÿ êîýôôèöèåíòà km äëÿ ñîåäèíåíèé ñòàëüíûìè áîëòàìè
(âèíòàìè, øïèëüêàìè)
sâð.á sâð.ã *
> 1,3
£ 1,3
Øàã ðåçüáû
km
Êðóïíûé è ïåðâûé ìåëêèé
0,7–0,75
Âòîðîé è áîëåå ìåëêèé
0,65–0,7
Ëþáîé
0,55–0,6
Ïðèìå÷àíèå: sâð.á è sâð.ã – âðåìåííîå ñîïðîòèâëåíèå ìàòåðèàëîâ áîëòà è ãàéêè
ñîîòâåòñòâåííî.
Òàáëèöà 3.8
Íåîáõîäèìàÿ ãëóáèíà çàâèí÷èâàíèÿ l1 ñòàëüíûõ âèíòîâ è øïèëåê ñ âðåìåííûì ñîïðîòèâëåíèåì sâð @ 400...500 ÌÏà
Ðåçüáîâàÿ äåòàëü
Øïèëüêà
Âèíò
Ñòàëü, áðîíçà
1d
(1...1,25)d
Ìàòåðèàë êîðïóñà
×óãóí ñåðûé
1,25d
(1,25...1,5)d
Ëåãêèå ñïëàâû
2d
(2...2,5)d
4. ÏÅÐÅÄÀ×À ÂÈÍÒ – ÃÀÉÊÀ ÑÊÎËÜÆÅÍÈß
4.1. Îáùèå ñâåäåíèÿ
 ïåðåäà÷àõ âèíò – ãàéêà ñêîëüæåíèÿ ïðè áîëüøèõ îñåâûõ ñèëàõ
îäíîãî íàïðàâëåíèÿ îáû÷íî ïðèìåíÿþò óïîðíóþ ðåçüáó ïî ÃÎÑÒ
10177–82, ïðè äâóõñòîðîííåì íàïðàâëåíèè íàãðóçêè – òðàïåöåèäàëüíóþ ïî ÃÎÑÒ 24737–81, ÃÎÑÒ 24738–81 (ðèñ. 4.1, ãäå à – óïîðíàÿ ðåçüáà; á – òðàïåöåèäàëüíàÿ ðåçüáà). Äëÿ ïåðåäà÷, ó êîòîðûõ
37
ÊÏÄ íå èìååò ñóùåñòâåííîãî çíà÷åíèÿ, à òàêæå äëÿ îñîáî òî÷íûõ ïåðåäà÷ ïðèáîðîâ ïðèìåíÿþò ìåòðè÷åñêóþ ðåçüáó ïî ÃÎÑÒ 9150–81,
ÃÎÑÒ 8724–81, ÃÎÑÒ 24705–81 (ñì. ðèñ. 3.1).
Óãîë ìåæäó áîêîâîé ñòîðîíîé ïðîôèëÿ è ïåðïåíäèêóëÿðîì ê îñè
ðåçüáû íàçûâàþò óãëîì íàêëîíà áîêîâîé ñòîðîíû è îáîçíà÷àþò g.
Çíà÷åíèÿ îòíîøåíèé ðàáî÷åé âûñîòû ïðîôèëÿ ðåçüáû H1 ê øàãó
ðåçüáû P, íàçûâàåìûõ êîýôôèöèåíòàìè âûñîòû ðåçüáû, è óãëîâ g
ïðåäñòàâëåíû â òàáë. 4.1.
Òàáëèöà 4.1
Çíà÷åíèÿ êîýôôèöèåíòà âûñîòû ðåçüáû è óãëà íàêëîíà
ðàáî÷åé ñòîðîíû ïðîôèëÿ ðåçüáû
Ðèñ. 4.1
Òèï ðåçüáû
Êîýôôèöèåíò âûñîòû
H
ðåçüáû 1
P
Óãîë íàêëîíà ðàáî÷åé ñòîðîíû ïðîôèëÿ ðåçüáû g 0
Óïîðíàÿ
0,75
3
Òðàïåöåèäàëüíàÿ
0,5
15
Ìåòðè÷åñêàÿ
0,54
30
Âûñîòó ãàéêè ïåðåäà÷è îáîçíà÷àþò Íã, êîýôôèöèåíò âûñîòû ãàéH
êè y H = ã , ãäå d2 – ñðåäíèé äèàìåòð ðåçüáû.
d2
Äëÿ ïðåäñòàâëåííûõ â çàäàíèÿõ íåðàçúåìíûõ ãàåê ïðèíèìàþò
y H = 1,2...2,5.
Âèíòû èçãîòîâëÿþò èç òåðìè÷åñêè óëó÷øåííûõ èëè çàêàëåííûõ
ñòàëåé 40Õ, 45 è äðóãèõ, ðåæå èç ãîðÿ÷åêàòàíûõ ñòàëåé 35, 45 (äëÿ
ðåäêî ðàáîòàþùèõ, ìàëîîòâåòñòâåííûõ ïåðåäà÷); ãàéêè – èç áðîíç
38
010Ô1, À9ÆÇË. Ãàéêè ìàëîíàãðóæåííûõ ïåðåäà÷ ïðè ìàëûõ ñêîðîñòÿõ ñêîëüæåíèÿ è ãàéêè íåîòâåòñòâåííûõ ïåðåäà÷ âûïîëíÿþò èç àíòèôðèêöèîííîãî ÷óãóíà À×Ñ-3 èëè ñåðîãî ÷óãóíà Ñ× 20.  íåêîòîðûõ
ñëó÷àÿõ (ðåäêî ðàáîòàþùàÿ ïåðåäà÷à, ìàëûå ñêîðîñòè ñêîëüæåíèÿ,
íåîáõîäèìîñòü ñâàðêè ãàéêè) ãàéêè âûïîëíÿþò èç ñòàëè 35 èëè Ñò.3.
Ìåõàíè÷åñêèå õàðàêòåðèñòèêè ìàòåðèàëîâ îïðåäåëÿþò ïî
òàáë. 1.1, äîïóñêàåìîå äàâëåíèå â âèòêàõ ðåçüáû [p] – ïî òàáë. 4.2.
Òàáëèöà 4.2
Çíà÷åíèÿ äîïóñêàåìîãî äàâëåíèå â âèòêàõ ðåçüáû ïåðåäà÷è
âèíò – ãàéêà ñêîëüæåíèÿ [ð]
Ìàòåðèàëû
[ð], ÌÏà
Íåçàêàëåííàÿ ñòàëü – ñåðûé ÷óãóí
5
Íåçàêàëåííàÿ ñòàëü – áðîíçà
9
Çàêàëåííàÿ ñòàëü – áðîíçà, àíòèôðèêöèîííûé ÷óãóí
12
Ñòàëü – ñòàëü
16
4.2. Ðàñ÷åò íà èçíîñîñòîéêîñòü
Ðàñ÷åò íà÷èíàþò ñ îïðåäåëåíèÿ ñðåäíåãî äèàìåòðà ðåçüáû d2 èç
óñëîâèÿ îáåñïå÷åíèÿ èçíîñîñòîéêîñòè ðåçüáû.
Çàâèñèìîñòü p £ [ p] , ãäå ð – äàâëåíèå (íàïðÿæåíèå ñìÿòèÿ), âîçíèêàþùåå íà áîêîâîé ïîâåðõíîñòè âèòêîâ, ïîñëå ïðåîáðàçîâàíèÿ
ïðåäñòàâëÿþò äëÿ ïðîåêòíîãî ðàñ÷åòà â ôîðìå
d 2¢ ³
FA
,
H1
p
y H [ p]
P
ãäå d 2¢ – íåîáõîäèìûé ñðåäíèé äèàìåòð ðåçüáû; FA – îñåâàÿ ñèëà,
äåéñòâóþùàÿ íà ïåðåäà÷ó.
Ïîëó÷åííîå ïðè ðàñ÷åòå çíà÷åíèå d 2¢ îêðóãëÿþò äî çíà÷åíèÿ, ñîîòâåòñòâóþùåãî ÃÎÑÒó, îòêóäà âûïèñûâàþò ñëåäóþùèå ïàðàìåòðû ðåçüáû: d, P, d2, d3, D1, D4. Ïîäñ÷èòûâàþò H ã = y H × d 2 è îêðóãëÿþò äî çíà÷åíèÿ èç ðÿäà Ra40, ïðèâåäåííîãî â ïðèëîæåíèè 2.
4.3. Ïðîâåðêà îáåñïå÷åíèÿ ñàìîòîðìîæåíèÿ
Ïðè íåîáõîäèìîñòè ïðîâåðÿþò âûïîëíåíèå óñëîâèÿ ñàìîòîðìîæåíèÿ:
j¢ > y ,
39
f
– ïðèâåäåííûé óãîë òðåíèÿ, f – êîýôôèöèåíò òðåíèÿ
cos g
P
â ðåçüáå (ñì. òàáë. 3.3); y = arctg h – óãîë ïîäúåìà âèíòîâîé ëèíèè
pd 2
ïî ñðåäíåìó äèàìåòðó d2, ãäå Ph – õîä ðåçüáû.
ãäå j ¢ = arctg
4.4. Ïðîâåðêà íà óñòîé÷èâîñòü
Ñæàòûå âèíòû ïðîâåðÿþò íà óñòîé÷èâîñòü. Ïðîâåðêó íåîáõîäèìî ïðîâîäèòü òîëüêî ïðè ãèáêîñòè âèíòà
mL
l=
³ 40 ,
i
ãäå m – êîýôôèöèåíò ïðèâåäåíèÿ äëèíû; L – ðàñ÷åòíàÿ äëèíà ñæàòîãî ó÷àñòêà âèíòà; i – ðàäèóñ èíåðöèè ïîïåðå÷íîãî ñå÷åíèÿ âèíòà.
Îäíà èç îïîð âèíòà – ãàéêà. Ãàéêó ñ÷èòàþò øàðíèðíîé îïîðîé ïðè
H
y H = ã £ 2 è çàäåëêîé ïðè y H > 2.  âèíòîâûõ ïåðåäà÷àõ, ïðèâåd2
äåííûõ â çàäàíèÿõ, çàêðåïëåíèå äðóãîãî êîíöà âèíòà ñ÷èòàþò øàðíèðíûì. Êîýôôèöèåíòû ïðèâåäåíèÿ äëèíû m äëÿ ðàçëè÷íûõ ñî÷åòàíèé îïîð ïðåäñòàâëåíû íà ðèñ. 4.2.
Ïðè ðàáîòå äîìêðàòà â óñëîâèÿõ, êîãäà íåâîçìîæíî ïðåäîòâðàòèòü ñìåùåíèå òî÷êè êîíòàêòà åãî ñ îáúåêòîì îòíîñèòåëüíî îñè äîìêðàòà, ðåêîìåíäóåòñÿ ïðèíÿòü y H > 2. Ñõåìà çàêðåïëåíèÿ åãî êîíöîâ, ñîîòâåòñòâóþùàÿ ýòîìó ñëó÷àþ, ïîêàçàíà íà ðèñ. 4.2, â.
Ðàñ÷åò âåäóò äëÿ íàèáîëåå îïàñíîãî ñëó÷àÿ, ïðèíèìàÿ ðàñ÷åòíóþ
H
äëèíó ñæàòîãî ó÷àñòêà L = l max + ã , ãäå lmax – ìàêñèìàëüíàÿ ðàáî÷àÿ
2
Hã
äëèíà âèíòà; ñëàãàåìîå
ââîäÿò äëÿ ó÷åòà çàçîðîâ â ðåçüáå.
2
Ðàäèóñ èíåðöèè ïîïåðå÷íîãî ñå÷åíèÿ âèíòà
i=
I
,
A
ãäå I – îñåâîé ìîìåíò èíåðöèè ñå÷åíèÿ; A – ïëîùàäü ïîïåðå÷íîãî ñå÷åíèÿ.
Ïðåíåáðåãàÿ óæåñòî÷àþùèì äåéñòâèåì âèòêîâ ðåçüáû, ïðèíèìàþò
I=
40
pd 34
pd 2
; A= 3,
64
4
Ðèñ. 4.2
ãäå d3 – âíóòðåííèé äèàìåòð ðåçüáû âèíòà.
 ýòîì ñëó÷àå ðàäèóñ èíåðöèè
i=
I d3
=
.
A
4
Áîëåå òî÷íîå îïðåäåëåíèå ìîìåíòà èíåðöèè äàíî â ðàáîòàõ [1, 2].
Ïðè èñïîëüçîâàíèè îáúåäèíåííîãî óñëîâèÿ ïðî÷íîñòè è óñòîé÷èâîñòè (äîïóñòèìî ïðè ëþáîé ãèáêîñòè l) óñëîâèå îáåñïå÷åíèÿ óñòîé÷èâîñòè ïðèíèìàåò âèä
s ñæ =
FA
pd 32
4
£ j [s]ñæ ,
sT
– äîïóñêàåìîå íàïðÿæåíèå ñæàòèÿ.
3
Êîýôôèöèåíò ñíèæåíèÿ äîïóñêàåìûõ íàïðÿæåíèé j îïðåäåëÿþò
ïî òàáë. 4.3.
ãäå [s]ñæ =
Òàáëèöà 4.3
Çíà÷åíèÿ êîýôôèöèåíòà j ñíèæåíèÿ äîïóñêàåìûõ íàïðÿæåíèé
äëÿ ñòàëüíûõ ñòåðæíåé ïðè ðàñ÷åòå íà óñòîé÷èâîñòü
l
30
50
60
j
0,91
0,86
0,82
l
100
120
140
j
0,51
0,37
0,29
41
l
80
j
0,70
l
160
j
0,24
Äëÿ ñòàëüíûõ âèíòîâ ïðè ãèáêîñòè l ³ 100 ñïðàâåäëèâà ôîðìóëà
Ýéëåðà. Îíà äàåò áîëåå òî÷íûå ðåçóëüòàòû ðàñ÷åòà.
Ñîãëàñíî ôîðìóëå Ýéëåðà êðèòè÷åñêàÿ ñèëà, ïðè êîòîðîé âèíò
òåðÿåò óñòîé÷èâîñòü,
Fêðèò =
p 2 EI
( mL ) 2
.
 ýòîì ñëó÷àå óñëîâèå óñòîé÷èâîñòè ñòàëüíîãî âèíòà èìååò âèä
sy =
Fêðèò
FA
³ 2 K3,
ãäå sy – êîýôôèöèåíò çàïàñà óñòîé÷èâîñòè.
Ìåíüøèå çíà÷åíèÿ sy ïðèíèìàþò ïðè âûñîêîé òî÷íîñòè îïðåäåëåíèÿ äåéñòâóþùèõ íàãðóçîê è äîñòîâåðíîñòè ðàñ÷åòíîé ñõåìû.
4.5. Ïîñòðîåíèå ýïþð ñèë è ìîìåíòîâ. Ïðîâåðêà ïðî÷íîñòè
òåëà âèíòà è ãàéêè
Äëÿ ïîñòðîåíèÿ ýïþð êðóòÿùèõ (âðàùàþùèõ) ìîìåíòîâ, äåéñòâóþùèõ íà âèíò, íàõîäÿò ìîìåíò Tp â ðåçüáå, ìîìåíò Tò íà òîðöå è
ìîìåíò Tçàâ çàâèí÷èâàíèÿ:
Tçàâ = Tp + Tò;
Tp = FA ×
d2
tg ( y + j ¢) ;
2
ãäå d2 – ñðåäíèé äèàìåòð ðåçüáû (îñòàëüíûå îáîçíà÷åíèÿ ñì. ïîäðàçä. 4.3);
Tò = FA × f
Dñð.ò
2
,
ãäå f – êîýôôèöèåíò òðåíèÿ íà òîðöå (ñì. òàáë. 3.3).
Ñðåäíèé äèàìåòð òîðöà âèíòà (ãàéêè)
Dñð.ò =
D max + D min
,
2
ãäå D max , D min – íàèáîëüøèé è íàèìåíüøèé äèàìåòðû òîðöåâîé ïîâåðõíîñòè. (Òîðöåâóþ ïîâåðõíîñòü ãàéêè îïðåäåëÿþò, ïðèíèìàÿ
D max ðàâíûì ðàçìåðó ïîä êëþ÷).
42
Äëÿ âèíòîâ îòâåòñòâåííîãî íàçíà÷åíèÿ ïðîâîäÿò óòî÷íåííóþ
ïðîâåðêó ïðî÷íîñòè òåëà âèíòà è ãàéêè. Äëÿ îïàñíûõ ñå÷åíèé îïðåäåëÿþò äåéñòâóþùèå â íèõ íîðìàëüíûå s è êàñàòåëüíûå t íàïðÿæåíèÿ. ×èñëîâûå çíà÷åíèÿ äåéñòâóþùèõ íàãðóçîê íàõîäÿò ïî ýïþðàì
ñèë è ìîìåíòîâ. Îáùèé âèä óñëîâèÿ ïðî÷íîñòè ñ èñïîëüçîâàíèåì
÷åòâåðòîé òåîðèè ïðî÷íîñòè:
s ý = s 2 + 3t 2 £ [s] p ,
sò
.
3
 ïåðåäà÷àõ ñ ðó÷íûì ïðèâîäîì ïðèíèìàþò ñèëó îäíîãî ðàáî÷åãî (îïåðàòîðà) ïðè íîðìàëüíîé ðàáîòå Fðàá = 100 Í. Äëèíó âîðîòêà
èëè äèàìåòð ìàõîâè÷êà îïðåäåëÿþò, ïðèðàâíèâàÿ ìîìåíò çàâèí÷èâàíèÿ ê ìîìåíòó, ñîçäàâàåìîìó ðàáî÷èì (îïåðàòîðîì).
Äèàìåòð âîðîòêà íàõîäÿò èç óñëîâèÿ åãî ïðî÷íîñòè ïî èçãèáó â
íàèáîëåå îïàñíîì ñå÷åíèè, ïîëàãàÿ, ÷òî ðàáî÷èé ìîæåò êðàòêîâðåìåííî ðàçâèòü ñèëó Fmax ðàá = 300 Í. Êîýôôèöèåíò çàïàñà ïî òåêó÷åñòè äëÿ âîðîòêà ìîæíî ïðèíÿòü sò = 1,3. Ïðè ðàñ÷åòå âñåõ âèäîâ ñîåäèíåíèé, ïðåïÿòñòâóþùèõ ïðîâîðîòó ãàéêè (êëååâûõ, ñ íàòÿãîì,
ñâàðíûõ è ò. ï.), òàêæå ïîëàãàþò, ÷òî ðàáî÷èé ìîæåò êðàòêîâðåìåííî
ïðèëîæèòü ñèëó Fmax ðàá = 300 H.
ãäå [s] p – äîïóñêàåìîå íàïðÿæåíèå ðàñòÿæåíèÿ; [s] p =
4.6. Ïðèìåð ðàñ÷åòà ïåðåäà÷è âèíò – ãàéêà
Äëÿ ñêðåïëåíèÿ ïàêåòà ëèñòîâ ñèëîé FA = 16000 Í èñïîëüçóþò
ñòðóáöèíó (ðèñ. 4.3). Âèíò 1 èìååò ìåòðè÷åñêóþ ðåçüáó ñ êðóïíûì øàãîì. Ñòðóáöèíà âûïîëíåíà èç ñòàëè Ñò.3. Ìàêñèìàëüíàÿ äëèíà âèíòà
lmax = 200 ìì. Äèàìåòð ãîëîâêè âîðîòêà Dã @ 2d2; äèàìåòð òîðöà âèíòà
d ò < d 3.
Òðåáóåòñÿ:
1) îïðåäåëèòü ðàçìåðû âèíòà, âûñîòó ãàéêè, ðàçìåðû âîðîòêà;
2) ïîñòðîèòü ýïþðû íîðìàëüíîé ñèëû è êðóòÿùåãî ìîìåíòà äëÿ
âèíòà.
Ðåøåíèå. 1. Ìàòåðèàëû è òåðìîîáðàáîòêà. Ïåðåäà÷à îòíîñèòñÿ ê
÷èñëó ðåäêî ðàáîòàþùèõ. Ãàéêà âûïîëíåíà èç ñòàëè Ñò.3, âèíò – èç
ãîðÿ÷åêàòàíîé ñòàëè 45. Äëÿ íåå ïðåäåë òåêó÷åñòè s ò = 360 ÌÏà (ñì.
òàáë. 1.1).
2. Äîïóñêàåìîå óäåëüíîå äàâëåíèå â âèòêàõ ðåçüáû [p] = 16 ÌÏà
(ñì. òàáë. 4.2).
43
3. Êîýôôèöèåíò âûñîòû ìåòðè÷åñêîé
H
ðåçüáû 1 = 0,54, óãîë íàêëîíà ðàáî÷åé
P
ñòîðîíû ïðîôèëÿ g = 30° (ñì. òàáë. 4.1).
4. Ïðèíèìàåì êîýôôèöèåíò âûñîòû
ãàéêè y H = H ã d 2 = 16
(ðåêîìåíäóåòñÿ
,
y H = 1,2...2,5).
5. Ñðåäíèé äèàìåòð ðåçüáû d 2¢ , èç óñëîâèÿ îáåñïå÷åíèÿ èçíîñîñòîéêîñòè
d 2¢ ³
Ðèñ. 4.3
d 2¢ ³
FA
,
H1
p
y H [ p]
P
16000
= 19,2
314
, × 0,54 ×16
, ×16
ìì.
6. Â ñîîòâåòñòâèè ñ ÃÎÑÒ 9150–81, ÃÎÑÒ 8724–81, ÃÎÑÒ
24705–81 (ñì. òàáë. 7 ïðèëîæåíèÿ 3; [6]) ïðèíèìàåì ðåçüáó Ì24 ñ
êðóïíûì øàãîì èç ïåðâîãî ïðåäïî÷òèòåëüíîãî ðÿäà äèàìåòðîâ.
Ïàðàìåòðû ðåçüáû, ìì:
Íàðóæíûé äèàìåòð ðåçüáû d . . . . . . . . . . . . . . . . 24
Øàã ðåçüáû P . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
Ñðåäíèé äèàìåòð ðåçüáû d2 . . . . . . . . . . . . . . 22,051
Âíóòðåííèé äèàìåòð ðåçüáû ãàéêè D1 . . . . . . . . . 20,752
Âíóòðåííèé äèàìåòð ïî äíó âïàäèíû (ñì. òàáë. 3.1) d3 . 20,32
7. Ïðîâåðÿåì âûïîëíåíèå óñëîâèÿ ñàìîòîðìîæåíèÿ j ¢ > y .
f
Ïðèâåäåííûé óãîë òðåíèÿ j ¢ = arctg
. Ïðèíèìàåì êîýôôèöèåíò
cos g
òðåíèÿ â ðåçüáå f = 0,1 (ñì. òàáë. 3.3), òîãäà
j ¢ = arctg
0,1
0,1
= arctg
= 6,587° .
cos 30°
0,866
Óãîë ïîäúåìà âèíòîâîé ëèíèè ïî ñðåäíåìó äèàìåòðó d2:
y = arctg
Ph
3
= arctg
= 2°29 ¢.
p d2
314
, × 22,051
Óñëîâèå ñàìîòîðìîæåíèÿ 6,587° > 2°29 ¢ âûïîëíÿåòñÿ. Çàïàñ äîñòàòî÷íûé.
44
8. Âûñîòà ãàéêè H ã = y H × d 2 = 16
, × 22,051 = 35,28 ìì. Ïðèíèìàåì Hã
= 36 ìì (ñì. ðÿä Ra40 â ïðèëîæåíèè 2).
9. Äèàìåòð ãîëîâêè âîðîòêà Dã = 2d2 = 2 × 22,051 = 44,102 ìì. Ïðèíèìàåì Dã = 45 ìì (ñì. ðÿä Ra40 â ïðèëîæåíèè 2).
10. Äèàìåòð òîðöà âèíòà dò < d3 = 20,32 ìì. Ïðèíèìàåì dò = = 20
ìì (ñì. ðÿä Ra40 â ïðèëîæåíèè 2).
11. Ãèáêîñòü âèíòà l = m ×L i . Òàê êàê y H = H ã d 2 = = 36/22,051 =
1,63 < 2, ãàéêó ñ÷èòàåì øàðíèðíîé îïîðîé. Íèæíÿÿ îïîðà âèíòà òàêæå øàðíèðíàÿ.
Ðàñ÷åòíàÿ äëèíà ñæàòîãî ó÷àñòêà âèíòà
L = l max +
Hã
36
= 200 +
= 218 ìì.
2
2
Ðàäèóñ èíåðöèè
i=
d 3 20,32
=
= 5,08 ìì.
4
4
Ãèáêîñòü
l=
1× 218
= 42,9 .
5,08
12. Ïðîâåðêà âèíòà íà óñòîé÷èâîñòü ïî îáúåäèíåííîìó óñëîâèþ
ïðî÷íîñòè è óñòîé÷èâîñòè
FA
p d 32
4
< j [s]ñæ .
Êîýôôèöèåíò ñíèæåíèÿ äîïóñêàåìûõ íàïðÿæåíèé j = 0,88 ïðè l =
42,9 (ñì. òàáë. 4.3).
Äîïóñêàåìîå íàïðÿæåíèå ñæàòèÿ âèíòà
[s]ñæ =
s ò 360
=
= 120 ÌÏà.
3
3
Îáúåäèíåííîå óñëîâèå ïðî÷íîñòè è óñòîé÷èâîñòè:
16000
< 0,88 ×120 ; 49,34 < 105,6 .
314
, × 20,32 2
4
Óñëîâèå âûïîëíÿåòñÿ, ñëåäîâàòåëüíî, âèíò ÿâëÿåòñÿ ïðî÷íûì è óñòîé÷èâûì.
13. Ìîìåíò â ðåçüáå
45
Tp = FA ×
d2
tg ( y + j ¢),
2
22,051
tg ( 2°29 ¢ + 6,587° ) = 28162 H × ìì .
2
14. Ìîìåíò íà òîðöå âèíòà
Dñð.ò
Tò = FA × f ×
,
2
ãäå f – êîýôôèöèåíò òðåíèÿ íà òîðöå, f = 0,2 (ñì. òàáë. 3.3); Dñð.ò –
ñðåäíèé äèàìåòð òîðöà âèíòà.
 íàøåì ñëó÷àå
T p = 16000 ×
Dñð.ò = d ò 2 = 20 2 = 10 ìì;
T ò = 16000 × 0,2 ×10 2 = 16000 H × ìì .
15. Ìîìåíò çàâèí÷èâàíèÿ
T çàâ = T p + T ò = 28162 + 16000 = 44162 H × ìì .
16. Ýïþðû íîðìàëüíûõ ñèë è êðóòÿùèõ ìîìåíòîâ, äåéñòâóþùèõ
íà âèíò, ïðèâåäåíû íà ðèñ. 4.4.
17. Äëèíà âîðîòêà lâîð. Ïðèíèìàåì Fðàá = 100 Í. Òîãäà
T çàâ = Fðàá × l âîð ;
l âîð
T çàâ 44162
=
= 442 ìì.
Fðàá
100
Ïðèíèìàåì lâîð = 450 ìì (ñì. ðÿä Ra40 â ïðèëîæåíèè 2).
18. Äèàìåòð âîðîòêà èç óñëîâèÿ åãî ïðî÷íîñòè ïî èçãèáó. Ïðèíèìàåì, ÷òî êðàòêîâðåìåííî ðàáî÷èé ìîæåò ïðèëîæèòü ìàêñèìàëüíóþ
ñèëó Fmax ðàá = 300 Í. Âîðîòîê èçãîòîâëåí èç ñòàëè 45, ó êîòîðîé ïðåäåë òåêó÷åñòè s ò = 360 ÌÏà (ñì. òàáë. 1.1).
Äîïóñêàåìîå íàïðÿæåíèå ïî èçãèáó äëÿ âîðîòêà (ïðè sò = 1,3)
s
360
[s] è = ò =
= 277 ÌÏà.
sò
13
,
Îïàñíîå ïî èçãèáó ñå÷åíèå âîðîòêà À–À è ýïþðà èçãèáàþùåãî
ìîìåíòà äëÿ íåãî ïîêàçàíû íà ðèñ. 4.4. Äëÿ ýòîãî ñå÷åíèÿ
sè
îòêóäà
46
D ö
æ
Fmax ðàá ç l âîð - ã ÷
2 ø
M
è
= è =
£ [s] è ,
3
W
0,1 d âîð
Ðèñ. 4.4
d âîð
D ö
æ
45 ö
æ
10 × Fmax ðàá ç l âîð - ã ÷
10 × 300 ç 450 - ÷
3
2
3
2 ø
è
ø =
è
= 16,6 ìì.
³
[s] è
277
Ïðèíèìàåì dâîð = 17 ìì (ñì. ðÿä Ra40 â ïðèëîæåíèè 2).
5. ÑÎÅÄÈÍÅÍÈß Ñ ÍÀÒßÃÎÌ
5.1. Îáùèå ñâåäåíèÿ
Îáúåêòû çàäàíèé – ñîåäèíåíèÿ ñ íàòÿãîì ïî öèëèíäðè÷åñêîé ïîâåðõíîñòè. Ïðèìåð ñîåäèíåíèÿ ïîêàçàí íà ðèñ. 5.1, ãäå 1 – îõâàòûâàåìàÿ äåòàëü; 2 – îõâàòûâàþùàÿ äåòàëü. Íîðìàëüíîå ê ïîâåðõíîñòè êîíòàêòà äàâëåíèå, âîçíèêàþùåå ïðè ñáîðêå çà ñ÷åò ñèë óïðóãîñòè, îáîçíà÷åíî p.
Ðàññ÷èòûâàÿ ñîåäèíåíèå, íåîáõîäèìî:
à) îáåñïå÷èòü ñïîñîáíîñòü ñîåäèíåíèÿ âîñïðèíèìàòü çàäàííóþ
íàãðóçêó;
á) ïðîâåðèòü ïðî÷íîñòü äåòàëåé ñîåäèíåíèÿ;
47
Ðèñ. 5.1
â) óñòàíîâèòü íåîáõîäèìûå óñëîâèÿ ñáîðêè (ñèëó çàïðåññîâêè,
òåìïåðàòóðó íàãðåâà èëè îõëàæäåíèÿ).
Íàòÿã â ñîåäèíåíèè îáåñïå÷èâàþò ïðè èçãîòîâëåíèè äåòàëåé ïî
ñòàíäàðòíûì ïîñàäêàì ñ íàòÿãîì (ÃÎÑÒ 25347–82). Êàæäîé ïîñàäêå
ñîîòâåòñòâóþò ïðåäåëüíûå çíà÷åíèÿ òàáëè÷íûõ (èçìåðåííûõ) ìèíèìàëüíîãî Nmin è ìàêñèìàëüíîãî Nmax íàòÿãîâ. Ïðèíèìàþò ðàñïðåäåëåíèå äåéñòâèòåëüíûõ ðàçìåðîâ äåòàëåé ïî íîðìàëüíîìó çàêîíó.
Íà ðèñ. 5.2 ïîêàçàíû ïëîòíîñòè ðàñïðåäåëåíèÿ âåðîÿòíîñòåé îòêëîíåíèé ðàçìåðîâ îòâåðñòèé è âàëîâ îò íîìèíàëüíîãî ðàçìåðà.
Ïðåäåëüíûå ðàçìåðû âñòðå÷àþòñÿ ðåäêî. Ïîýòîìó îòðåçàþò «õâîñòû» ðàñïðåäåëåíèÿ äåéñòâèòåëüíûõ ðàçìåðîâ è íàòÿãîâ (íà ðèñ. 5.2
óñå÷åííûå çîíû çà÷åðíåíû) è äîïóñêàþò, òåì ñàìûì, îïðåäåëåííûé
ðèñê. Ïîëó÷åííûå òàêèì îáðàçîì íàòÿãè íàçûâàþò âåðîÿòíîñòíûìè
(Np min, Np max). Ïðè ñòåïåíè ðèñêà, ðàâíîé 0,27 %, èõ îïðåäåëÿþò ïî
çàâèñèìîñòè
N
p min/ max
= N m m 0,5 ( TD ) 2 + ( Td ) 2 ,
(5.1)
ãäå Nm – ñðåäíèé òàáëè÷íûé íàòÿã, TD è Td – äîïóñêè îòâåðñòèÿ è âàëà ñîîòâåòñòâåííî.
 ñâîþ î÷åðåäü
Nm =
es + ei ES + EI
,
2
2
ãäå es, ei – âåðõíåå è íèæíåå îòêëîíåíèÿ ðàçìåðà âàëà îò íîìèíàëà;
ES, EI – âåðõíåå è íèæíåå îòêëîíåíèÿ îòâåðñòèÿ.
48
Ðèñ. 5.2
Íàãðóçî÷íóþ ñïîñîáíîñòü ñîåäèíåíèÿ ðàññ÷èòûâàþò ïî ìèíèìàëüíîìó âåðîÿòíîñòíîìó íàòÿãó ïîñàäêè Np min, ïðî÷íîñòü äåòàëåé
è óñëîâèÿ ñáîðêè – ïî ìàêñèìàëüíîìó âåðîÿòíîñòíîìó íàòÿãó Np max.
Ïðè ñáîðêå ñîåäèíåíèÿ ìèêðîíåðîâíîñòè ïîâåðõíîñòåé êîíòàêòà
÷àñòè÷íî äåôîðìèðóþòñÿ, óìåíüøàÿ íàòÿã, ÷òî ó÷èòûâàþò ñ ïîìîùüþ ïîïðàâêè
(5.2)
u R = k 1R a1 + k 2 R a 2 ,
ãäå k1 è k2 – êîýôôèöèåíòû; Ra1 è Ra2 – ñðåäíèå àðèôìåòè÷åñêèå îòêëîíåíèÿ ïðîôèëÿ ñîïðÿãàåìûõ ïîâåðõíîñòåé, ìêì.
Ïðè Ra > 1,25 ìêì k = 5. Ïðè R a £ 1,25 ìêì k = 6.
Ðàñ÷åò ñîåäèíåíèÿ âåäóò ïî ðàñ÷åòíûì íàòÿãàì* d, ìåíüøèì èçìåðåííûõ N:
(5.3)
d = N -uR.
Îïðåäåëÿþò ðàñ÷åòíûå íàòÿãè d min è d max , ñîîòâåòñòâóþùèå âåðîÿòíîñòíûì íàòÿãàì N p min è N p max :
d min = N
p min
- u R ; d max = N
p max
-uR.
(5.4)
 îáëàñòè óïðóãèõ äåôîðìàöèé äàâëåíèÿ ïðîïîðöèîíàëüíû ðàñ÷åòíûì íàòÿãàì. (Íàòÿãó d min ñîîòâåòñòâóåò äàâëåíèå p min , íàòÿãó
d max – p max .)
5.2. Îáåñïå÷åíèå ñïîñîáíîñòè ñîåäèíåíèÿ ïåðåäàâàòü çàäàííóþ
íàãðóçêó
Ñîåäèíåíèå ñïîñîáíî ïåðåäàâàòü âñå âèäû íàãðóçîê. Îñåâóþ ñèëó FA, êðóòÿùèé (âðàùàþùèé) ìîìåíò T, à òàêæå òî è äðóãîå îäíîâðåìåííî ñîåäèíåíèå ïåðåäàåò çà ñ÷åò ñèë òðåíèÿ íà ñîïðÿæåííûõ ïî*  îáùåì ñëó÷àå ðàñ÷åòíûé íàòÿã d îïðåäåëÿþò, ââîäÿ äîïîëíèòåëüíóþ ïîïðàâêó
íà òåìïåðàòóðíóþ äåôîðìàöèþ è îñëàáëåíèå íàòÿãà ïîä äåéñòâèåì öåíòðîáåæíûõ
ñèë (ñì. [1 – 4]).
49
âåðõíîñòÿõ, èçãèáàþùèé ìîìåíò M è ðàäèàëüíóþ ñèëó FR – çà ñ÷åò
ïåðåðàñïðåäåëåíèÿ äàâëåíèÿ p.
Äàâëåíèå p, íåîáõîäèìîå äëÿ ïåðåäà÷è çàäàííûõ îñåâîé ñèëû
FA è êðóòÿùåãî (âðàùàþùåãî) ìîìåíòà T, îïðåäåëÿþò èç óñëîâèÿ
ïðåäîòâðàùåíèÿ ñäâèãà (ñì. ðèñ. 5.1)
p=
k × FS
,
pdl f
2
æ 2T ×10 3 ö
÷ ,
FS = F A2 + ç
ç
÷
d
è
ø
(5.5)
ãäå FS – ñóììàðíàÿ ñèëà; d è l – äèàìåòð è äëèíà ñîåäèíåíèÿ; k – êîýôôèöèåíò çàïàñà ñöåïëåíèÿ; f – êîýôôèöèåíò òðåíèÿ (ñöåïëåíèÿ)
(òàáë. 5.1).
Òàáëèöà 5.1
Çíà÷åíèÿ êîýôôèöèåíòîâ òðåíèÿ â ñîåäèíåíèÿõ ñ íàòÿãîì
Ðàñ÷åò ïðî÷íîñòè ñîåäèíåíèÿ
Îïðåäåëåíèå ñèëû
Ìàòåðèàë äåòàëåé Ñáîðêà ïðåññîâàíèïðåññîâàíèÿ, fï
Ñáîðêà íàãðåâîì, f
åì, f
Ñòàëü – ñòàëü
0,08
0,14
0,22
Ñòàëü – ÷óãóí
0,07
0,10
0,14
Ñòàëü (÷óãóí) –
áðîíçà (ëàòóíü)
0,05
0,07
0,10
Ïðè ñòàòè÷åñêîé íàãðóçêå è íåïîäâèæíûõ äåòàëÿõ ïðèíèìàþò k =
2. Ïðè äåéñòâèè íà îõâàòûâàåìóþ äåòàëü çíàêîïåðåìåííûõ íàïðÿæåíèé èçãèáà (âàëû, âðàùàþùèåñÿ îòíîñèòåëüíî âåêòîðà íàãðóçêè)
êîýôôèöèåíò çàïàñà óâåëè÷èâàþò. Ïðè âûïîëíåíèè äîìàøíèõ çàäàíèé â òàêèõ ñëó÷àÿõ ìîæíî ïðèíÿòü k ³ 3. Áîëåå òî÷íûå çíà÷åíèÿ k
ïðèâåäåíû â [7].
Åñëè ñîåäèíåíèå íàãðóæåíî èçãèáàþùèì ìîìåíòîì Ì, òî íåîáõîäèìîå äëÿ ïåðåäà÷è ìîìåíòà äàâëåíèå, ïðè êîòîðîì íå ïðîèçîéäåò ðàñêðûòèÿ ñòûêà, áóäåò ðàâíî
p=
5 M ×10 3
,
(5.6)
0,83FR
.
dl
(5.7)
dl 2
à ïðè äåéñòâèè ðàäèàëüíîé ñèëû FR
p=
50
Íàãðóæåíèå ñîåäèíåíèÿ ìîìåíòîì M è ñèëîé FR íå âëèÿåò íà åãî
ñïîñîáíîñòü ïåðåäàâàòü êðóòÿùèé ìîìåíò T è îñåâóþ ñèëó FA äî òåõ
ïîð, ïîêà íå ïðîèçîéäåò ðàñêðûòèå ñòûêà.
Äëÿ ïåðåäà÷è íàãðóçêè ïðèãîäíà ïîñàäêà, ó êîòîðîé
(5.8)
p min ³ p,
ãäå pmin – äàâëåíèå, ñîîòâåòñòâóþùåå ìèíèìàëüíîìó ðàñ÷åòíîìó
íàòÿãó d min ; p – ïîòðåáíîå äëÿ ïåðåäà÷è íàãðóçêè äàâëåíèå, íàéäåííîå ïî çàâèñèìîñòÿì (5.5) – (5.7), ÌÏà.
Äàâëåíèå p ñâÿçàíî ñ ðàñ÷åòíûì íàòÿãîì d (â ìêì) ôîðìóëîé Ëÿìý
C ö
æC
d = p × d çç 1 + 2 ÷÷ ×10 3 ,
E
è 1 E2 ø
(5.9)
ãäå C1 è C2 – êîýôôèöèåíòû äåôîðìàöèè äåòàëåé:
C1 =
C2 =
1+ ( d1 d ) 2
1- ( d1 d ) 2
1+ (d d 2 ) 2
1-(d d 2 ) 2
- m 1;
+ m 2.
Çäåñü è äàëåå âåëè÷èíû ñ èíäåêñîì 1 îòíîñÿòñÿ ê îõâàòûâàåìîé äåòàëè, ñ èíäåêñîì 2 – ê îõâàòûâàþùåé (ñì. ðèñ. 5.1).
Ìîäóëè óïðóãîñòè ïåðâîãî ðîäà ìàòåðèàëîâ E è êîýôôèöèåíòû
Ïóàññîíà m (ñì. òàáë. 1.1). Äèàìåòðû d1, d, d2 ïîêàçàíû íà ðèñ. 5.1.
(Äëÿ ñïëîøíîãî âàëà d1 = 0.)
 ïðîåêòíîì ðàñ÷åòå ïî íàéäåííîìó èç çàâèñèìîñòåé (5.5) – (5.7)
çíà÷åíèþ p îïðåäåëÿþò ïî (5.9) íåîáõîäèìûé ðàñ÷åòíûé íàòÿã d; â
ïðîâåðî÷íîì ðàñ÷åòå, çíàÿ d, íàõîäÿò ñîîòâåòñòâóþùåå åìó äàâëåíèå
p=
d ×10 -3
C ö
æC
d çç 1 + 2 ÷÷
è E1 E 2 ø
.
(5.10)
Ìèíèìàëüíî äîïóñòèìûé ïî óñëîâèþ ïåðåäà÷è çàäàííîé íàãðóçêè èçìåðåííûé íàòÿã
[N ] min = d + u R ,
(5.11)
ãäå d – íåîáõîäèìûé ðàñ÷åòíûé íàòÿã ïî (5.9); u R – ïîïðàâêà íà îáìÿòèå ìèêðîíåðîâíîñòåé (ñì. (5.2)).
51
5.3. Ïðîâåðêà ïðî÷íîñòè ñîåäèíÿåìûõ äåòàëåé
Ïðè ñáîðêå äåòàëåé ñîåäèíåíèÿ â íèõ âîçíèêàþò íàïðÿæåíèÿ.
Ïëàñòè÷åñêèå äåôîðìàöèè ìîãóò îñëàáèòü íàòÿã, ïîýòîìó îáû÷íî îãðàíè÷èâàþò ïðåäåëàìè òåêó÷åñòè íàèáîëüøèå ýêâèâàëåíòíûå íàïðÿæåíèÿ, âîçíèêàþùèå â ñîáðàííûõ äåòàëÿõ.
Óñëîâèå îòñóòñòâèÿ íåäîïóñòèìûõ ïëàñòè÷åñêèõ äåôîðìàöèé
(5.12)
p max £ p ò min ,
ãäå pmax – äàâëåíèå, ñîîòâåòñòâóþùåå ìàêñèìàëüíîìó ðàñ÷åòíîìó
íàòÿãó d max ; pò min – ìåíüøåå èç äâóõ çíà÷åíèé: ðò1, pò2;
p ò1 = 0,5s ò1[1 - ( d 1 d ) 2 ]
è
p ò2 = 0,5s ò2 [1 - ( d d 2 ) 2 ]
– äàâëåíèÿ, ïðè êîòîðûõ âîçíèêàþò ïëàñòè÷åñêèå äåôîðìàöèè â îõâàòûâàåìîé è îõâàòûâàþùåé äåòàëÿõ ñîîòâåòñòâåííî.
Äëÿ õðóïêèõ ìàòåðèàëîâ ïðåäåëüíî äîïóñòèìûå äàâëåíèÿ íàõîäÿò ïî àíàëîãè÷íûì çàâèñèìîñòÿì, ïîäñòàâëÿÿ â íèõ âìåñòî ïðåäåëîâ òåêó÷åñòè s òi óñëîâíûå ïðåäåëû òåêó÷åñòè, à åñëè íåò ñâåäåíèé
î íèõ, òî âðåìåííî' å ñîïðîòèâëåíèå s âi .
 ïðîâåðî÷íîì ðàñ÷åòå äàâëåíèå pmax îïðåäåëÿþò ïî (5.10), ïîäñòàâèâ d max â ôîðìóëó âìåñòî d.
Íàòÿã, ìàêñèìàëüíî äîïóñòèìûé ïî óñëîâèþ ïðî÷íîñòè ñîáðàííûõ äåòàëåé,
[N ] max =
p ò min d
+ uR.
p
(5.13)
5.4. Óñëîâèÿ ïðèãîäíîñòè ïîñàäêè
 ïðîåêòíîì è ïðîâåðî÷íîì ðàñ÷åòàõ óñëîâèÿ ïðèãîäíîñòè ïîñàäêè ìîãóò áûòü çàïèñàíû òàê:
N
p min
³ [N ] min ; N
p max
< [N ] max ,
(5.14)
ãäå N p min , N p max – ìèíèìàëüíûé è ìàêñèìàëüíûé âåðîÿòíîñòíûå
íàòÿãè ïîñàäêè (ñì. (5.1)).
Êàê ïðàâèëî, ïîñàäêó íàçíà÷àþò â ñèñòåìå îòâåðñòèÿ. Ïîäáèðàþò åå, çàäàâàÿñü ïîëåì äîïóñêà îòâåðñòèÿ â îõâàòûâàþùåé äåòàëè â
ñåäüìîì êâàëèòåòå: Í7 (ðåæå â âîñüìîì: Í8) (ñì. [6, 7]).
52
 òàáë. 10 ïðèëîæåíèÿ 3 ïðèâåäåíû çíà÷åíèÿ âåðîÿòíîñòíûõ íàòÿãîâ N p min è N p max ïðè âåðîÿòíîñòè íåðàçðóøåíèÿ ñîåäèíåíèÿ p =
0,9986 äëÿ ïîñàäîê ñ íàòÿãîì â ñèñòåìå îòâåðñòèÿ.  äðóãèõ ñëó÷àÿõ
ýòè âåëè÷èíû ìîæíî îïðåäåëèòü ïî ôîðìóëå (5.1), èñïîëüçóÿ òàáë.
11 è 12 ïðèëîæåíèÿ 3.
 ïðîâåðî÷íîì ðàñ÷åòå óñëîâèÿ ïðèãîäíîñòè ïîñàäêè ìîãóò áûòü
çàïèñàíû è â âèäå
p min ³ p; p max < p ò min .
5.5. Óñëîâèÿ ñáîðêè
Îáû÷íî ñáîðêó îñóùåñòâëÿþò ïðåññîâàíèåì èëè íàãðåâîì îõâàòûâàþùåé äåòàëè (èëè îõëàæäåíèåì îõâàòûâàåìîé).
Íå îá õî äè ìóþ ñè ëó ïðåñ ñî âà íèÿ îï ðå äå ëÿ þò ïî çà âè ñè ìî ñòè
(5.15)
Fï = p d l p max f ï ,
ãäå fï – êîýôôèöèåíò òðåíèÿ ïðè ïðåññîâàíèè (ñì. òàáë. 5.1).
Òåìïåðàòóðà íàãðåâà îõâàòûâàþùåé äåòàëè, íåîáõîäèìàÿ äëÿ
ñáîðêè (â îÑ),
t 2 = 20° +
N
p max
+ z ñá
d × a 2 ×10 3
,
(5.16)
ãäå zñá – çàçîð, íåîáõîäèìûé äëÿ îáåñïå÷åíèÿ ëåãêîñòè ñáîðêè, ìêì,
îáû÷íî zñá @ 10 ìêì; a 2 – òåìïåðàòóðíûé êîýôôèöèåíò ëèíåéíîãî
ðàñøèðåíèÿ îõâàòûâàþùåé äåòàëè. Äëÿ ñòàëè a = 12 ×10 -6 ° Ñ -1, äëÿ
÷óãóíà a = 10 ×10 -6 ° C -1, äëÿ áðîíçû a = 19 ×10 -6 ° C -1.
Íàãðåâ – íàèáîëåå ðàñïðîñòðàíåííûé ñïîñîá ñáîðêè. Äîïóñòèìà
òà òåìïåðàòóðà íàãðåâà [t ], ïðè êîòîðîé íå ïðîèñõîäÿò ñòðóêòóðíûå
èçìåíåíèÿ ìàòåðèàëà: äëÿ ñòàëè [t] = 230...250 oÑ; äëÿ áðîíçû [t] =
150...200 oÑ.
Òåìïåðàòóðà îõëàæäåíèÿ îõâàòûâàåìîé äåòàëè, íåîáõîäèìàÿ
äëÿ ñáîðêè,
t 1 = 20° -
N
p max
+ z ñá
d × a 1 ×10 3
.
(5.17)
5.6. Ïðèìåð ïîäáîðà ïîñàäêè ñ íàòÿãîì
Ïðÿìîçóáîå çóá÷àòîå êîëåñî ïåðåäàåò êðóòÿùèé (âðàùàþùèé)
ìîìåíò T = 400 Í×ì (ðèñ. 5.3). Âàë âû ïîë íåí èç ñòà ëè 45, óëó÷ øåí 53
íîé äî 270 ÍÂmin, êîëåñî – èç ñòàëè 40Õ, óëó÷øåííîé äî
269...302 ÍÂ. Ñáîðêà îñóùåñòâëÿåòñÿ íàãðåâîì êîëåñà.
Òðåáóåòñÿ ïîäîáðàòü ïîñàäêó äëÿ ïåðåäà÷è êðóòÿùåãî ìîìåíòà.
Ðåøåíèå. 1. Äàâëåíèå p, íåîáõîäèìîå äëÿ ïåðåäà÷è êðóòÿùåãî
(âðàùàþùåãî) ìîìåíòà T (ñì. (5.5)):
p=
k × 2 × T ×10 3
p ×d 2 ×l × f
.
Êîýôôèöèåíò çàïàñà ñöåïëåíèÿ k = 3 (âàë âðàùàåòñÿ). Êîýôôèöèåíò òðåíèÿ f = 0,14 (ñì. òàáë.
5.1, ñòàëü – ñòàëü, ñáîðêà íàãðåâîì). Ðàçìåðû ñîåäèíåíèÿ: d = 50
ìì, l = 60 ìì. Òîãäà
p=
3 × 2 × 400 ×10 3
314
, × 50 2 × 60 × 0,14
= 36,38 ÌÏà.
2. Íåîáõîäèìûé ðàñ÷åòíûé íàòÿã d (ñì. (5.9)):
C ö
æC
d = p × d çç 1 + 2 ÷÷ ×10 3 ,
E
è 1 E2 ø
Ðèñ. 5.3
ãäå ðàçìåðíîñòü d, ìêì.
Ìîäóëè óïðóãîñòè ïåðâîãî ðîäà
E1 = E 2 = Eñòàëè = 2,1×10 5 ÌÏà (ñì.
òàáë. 1.1).
Âàë ïîëûé, äèàìåòð îòâåðñòèÿ â âàëå d1 = 10 ìì. Íàðóæíûé äèàìåòð ñòóïèöû ñ÷èòàåì ðàâíûì äèàìåòðó d2.
Êîýôôèöèåíòû Ïóàññîíà m 1 = m 2 = m ñòàëè = 0,3 (ñì. òàáë.1.1).
Êîýôôèöèåíòû äåôîðìàöèè äåòàëåé
C1 =
C2 =
54
1+ ( d1 d ) 2
1- ( d1 d ) 2
1+ (d d 2 ) 2
1-(d d 2 ) 2
- m1 =
+ m2 =
1 + (10 50 ) 2
1 - (10 50 ) 2
1 + ( 50 85) 2
1 - ( 50 85) 2
- 0,3 = 0,783;
+ 0,3 = 2,358 .
Ñëåäîâàòåëüíî,
æ 0,783
2,358 ö÷ 3
d = 36,38 × 50 ç
+
×10 = 27,2 ìêì.
ç 2,1×10 5 2,1×10 5 ÷
è
ø
3. Ïîïðàâêà íà îáìÿòèå ìèêðîíåðîâíîñòåé (ñì. (5.2))
u R = k 1R a1 + k 2 R a 2 .
Çàäàíû ñðåäíèå àðèôìåòè÷åñêèå îòêëîíåíèÿ ïðîôèëåé ñîïðÿãàåìûõ ïîâåðõíîñòåé R a1 = 0,8 ìêì; R a2 = 1,6 ìêì (ñì. ðèñ. 5.3); k1 è k2 –
êîýôôèöèåíòû, çàâèñÿùèå îò Ra1 è Ra2, k1 = 6, k2 = 5;
u R = 6 × 0,8 + 5 ×16
, = 12,8 ìêì.
4. Ìèíèìàëüíî äîïóñòèìûé èçìåðåííûé íàòÿã (ñì. (5.11))
[N ] min = d + u R = 27,2 + 12,8 = 40 ìêì.
5. Ìàêñèìàëüíî äîïóñòèìûé ïî óñëîâèþ ïðî÷íîñòè äåòàëåé íàòÿã (ñì. (5.13))
[N ] max =
p ò min × d
+ uR,
p
ãäå p ò min = min ( p ò1 è p ò2 ).
Ïðè ýòîì
p ò1 =
s ò1
[1 - ( d 1 d ) 2 ],
2
ãäå s ò1 – ïðåäåë òåêó÷åñòè äëÿ ìàòåðèàëà âàëà, ÌÏà; s ò1 = = 650 ÌÏà
(ñì. òàáë. 1.1, ñòàëü 45 ïðè 270 HBmin);
p ò1 =
650
[1 - (10 50 ) 2 ] = 312 ÌÏà,
2
p ò2 =
s ò2
[1 - ( d d 2 ) 2 ].
2
Çäåñü s ò2 – ïðåäåë òåêó÷åñòè ìàòåðèàëà êîëåñà, ÌÏà; s ò2 =
= 750 ÌÏà (ñì. òàáë. 1.1, ñòàëü 40Õ ïðè 270 HBmin).
Òîãäà
p ò2 =
750
[1 - ( 50 85) 2 ] = 245,24 ÌÏà.
2
 èòîãå
p ò min = p ò2 = 245,24 ÌÏà,
55
245,24 × 27,2
+ 12,8 = 196,2 ìêì.
36,38
[N ] max =
6. Óñëîâèÿ ïðèãîäíîñòè ïîñàäêè (5.14) èìåþò âèä
N
N
p min
p max
³ [N ] min = 40 ìêì;
< [N ] max = 196,2 ìêì,
ãäå N p min è N p max – ìèíèìàëüíûé è ìàêñèìàëüíûé âåðîÿòíîñòíûå
íàòÿãè ïîñàäêè ñîîòâåòñòâåííî:
N
p min
= N m - 0,5 ( TD ) 2 + ( Td ) 2 ;
N
p max
= N m + 0,5 ( TD ) 2 + ( Td ) 2 ;
Nm =
es + ei ES + EI
.
2
2
Çäåñü Nm – ñðåäíèé íàòÿã ïîñàäêè; es è ei – âåðõíåå è íèæíåå îòêëîíåíèÿ âàëà; ES è EI – âåðõíåå è íèæíåå îòêëîíåíèÿ îòâåðñòèÿ; TD è
Td – äîïóñê îòâåðñòèÿ è âàëà.
7. Ðàññ÷èòûâàåì ìèíèìàëüíûé N p min è ìàêñèìàëüíûé N p max âåðîÿòíîñòíûå íàòÿãè ïîñàäîê ñ íàòÿãîì â ñîîòâåòñòâèè ñ ÃÎÑÒ
25347–82 â ñèñòåìå îòâåðñòèÿ äëÿ äèàìåòðà 50 ìì ïðè âûïîëíåíèè
îòâåðñòèÿ ñ ïîëåì äîïóñêà Í7 (òàáë. 5.2; òàáë. 10 ïðèëîæåíèÿ 3;
[6,7]).
56
Òàáëèöà 5.2
Ðåçóëüòàòû ðàñ÷åòà, ìêì
Ïîñàäêà
H 7 p6
H 7 r6
H 7 s6
TD
H7 t 6
H 7 s7
H 7 u7
25
Td
16
25
ES
25
ei
26
34
43
54
43
70
es
42
50
59
70
68
95
Nm
21,5
29,5
38,5
49,5
43
70
(TD )2 + (Td )2
29,7
35,36
N p min
6,65
14,65
23,65
34,65
25,32
52,32
N p max
36,35
44,35
53,35
64,35
60,68
87,68
8. Ïðèãîäíà ïîñàäêà H 7/u7, ó êîòîðîé N p min = 52,32 ìêì >
> [N ] min = 40 ìêì è N p max = 87,68 ìêì < [N ] max = 196,2 ìêì.
 îáîñíîâàííûõ ñëó÷àÿõ äîïóñêàåòñÿ âûáîð ïîñàäêè, íå âõîäÿùåé â ÷èñëî ðåêîìåíäîâàííûõ, èëè ïðîâåäåíèå ñåëåêòèâíîé ñáîðêè
[1 – 3].
9. Òåìïåðàòóðà íàãðåâà êîëåñà (â °Ñ) (ñì. (5.16))
t 2 = 20° +
N
p max
+ z ñá
d × a 2 ×10 3
,
ãäå zñá – çàçîð äëÿ ëåãêîñòè ñáîðêè, ìêì zñá = 10 ìêì;
a 2 – êîýôôèöèåíò ëèíåéíîãî ðàñøèðåíèÿ äëÿ ìàòåðèàëà êîëåñà
(ñòàëè), a 2 = 12 ×10 -6 ° C -1.
Òîãäà
t 2 = 20° +
87,68 + 10
50 ×12 ×10 -6 ×10 3
= 182,8 ° C » 183 ° C < [t ] = 250 ° C.
5.7. Ïðèìåð îïðåäåëåíèÿ ñèëû ïðåññîâàíèÿ
Îïðåäåëèòü ñèëó ïðåññîâàíèÿ ïîäøèïíèêà ¹ 1207 â îòâåðñòèå
ñàòåëëèòà (ðèñ. 5.4, à, ãäå 1 – ïîäøèïíèê; 2 – ñàòåëëèò). Ðàçìåðû d, D,
B è r ïðèíÿòü ïî ñòàíäàðòó (ðèñ. 5.4, á ), ðàñ÷åòíàÿ òîëùèíà íàðóæíîãî
êîëüöà ïîäøèïíèêà h = 0,17 (D – d). Ñàòåëëèò ñ÷èòàòü âòóëêîé ñ íàðóæíûì äèàìåòðîì d f = 85 ìì. Ñõåìà ïîëåé äîïóñêîâ ïîñàäêè íàðóæíîãî
êîëüöà ïîäøèïíèêà ïîêàçàíà íà ðèñ. 5.4, â. Íèæíåå îòêëîíåíèå íàðóæíîãî äèàìåòðà ïîäøèïíèêà ei = = –13 ìêì.
57
Ðèñ. 5.4
Ðåøåíèå. 1. Äëÿ ïîäøèïíèêà ¹ 1207 d = 35 ìì, D = 72 ìì, B =
= 17 ìì, r = 2 ìì (ñì. [6]). Îáîçíà÷åíèÿ ðàçìåðîâ ñîåäèíåíèÿ, ïðèíÿòûå äëÿ ðàñ÷åòà äåòàëåé, ñîáèðàåìûõ ñ íàòÿãîì, ïîêàçàíû íà ðèñ.
5.4, ã);
d = 72 ìì, d 1 = d - 2 h = d - 2 × 0,17 ( D - d ) = 72 - 2 × 0,17 ( 72 - 35) =
= 59,42 ìì. d 2 = d
f
= 85 ìì, l = B - 2r = 17 - 2 × 2 = 13 ìì.
Ïî òàáë. 11 ïðèëîæåíèÿ 3 äëÿ Æ 72 ìì âåëè÷èíà äîïóñêà â 7-ì êâàëèòåòå ðàâíà 30 ìêì. Ïî òàáë. 12 ïðèëîæåíèÿ 3 âåðõíåå îòêëîíåíèå
îòâåðñòèÿ ñ ïîëåì N ES = –20 + D = –20 + 11 = –9 ìêì. Ïîëÿ äîïóñêîâ
ïîñàäêè íàðóæíîãî êîëüöà ïîêàçàíû íà ðèñ. 5.4, ä.
2. Ìàêñèìàëüíûé âåðîÿòíîñòíûé íàòÿã ïîñàäêè (ñì. (5.1)).
N
p max
= N m + 0,5 TD 2 + Td 2 ,
ãäå ñðåäíèé òàáëè÷íûé íàòÿã
Nm =
es + ei ES + EI 0 - 13 -9 - 39
=
= 17,5 ìêì;
2
2
2
2
N
58
p max
= 17,5 + 0,5 30 2 + 13 2 = 33,85 ìêì.
3. Ïîïðàâêà íà îáìÿòèå ìèêðîíåðîâíîñòåé (ñì. (5.2))
u R = k 1R a1 + k 2 R a2 = 6 ×125
, + 5 ×16
, = 15,5 ìêì.
4. Ðàñ÷åòíûé íàòÿã d max , ñîîòâåòñòâóþùèé N
d max = N
p max
p max
(ñì. (5.4)):
- u R = 33,85 - 15,5 = 18,35 ìêì.
5. Êîíòàêòíîå äàâëåíèå p max , ñîîòâåòñòâóþùåå d max (ñì. (5.10)):
p max =
d max ×10 -3
C ö
æC
d çç 1 + 2 ÷÷
è E1 E 2 ø
.
Ìîäóëè óïðóãîñòè ïåðâîãî ðîäà Å1 = Å2 = Åñòàëè = 2,1×10 5 ÌÏà.
Êîýôôèöèåíòû Ïóàññîíà m 1 = m 2 = m ñòàëè = 0,3 (ñì. òàáë 1.1).
Êîýôôèöèåíòû äåôîðìàöèè äåòàëåé (ñì. (5.9))
C1 =
1+ ( d1 d ) 2
1- ( d1 d ) 2
C2 =
- m1 =
1+ (d d 2 ) 2
1-(d d 2 ) 2
1 + ( 59,42 72 ) 2
1 - ( 59,42 72 ) 2
+ m2 =
1 + ( 72 85) 2
1 - ( 72 85) 2
- 0,3 = 4,97 ;
+ 0,3 = 6,38 .
Ñëåäîâàòåëüíî,
p max =
18,35 ×10 -3
æ 4,97 + 6,38 ö
÷
72ç
ç 2,1×10 5 ÷
è
ø
= 4,715 ÌÏà.
6. Ñèëà ïðåññîâàíèÿ (ñì. (5.15))
Fï = p d l p max f ï = 314
, × 72 ×13 × 4,715 × 0,22 = 3049 H.
Êîýôôèöèåíò òðåíèÿ ïðè ïðåññîâàíèè fï = 0,22 (ñì. òàáë. 5.1).
6. ØÏÎÍÎ×ÍÛÅ, ØÒÈÔÒÎÂÛÅ È ØËÈÖÅÂÛÅ ÑÎÅÄÈÍÅÍÈß
6.1. Îáùèå ñâåäåíèÿ
Îáúåêòû çàäàíèé – øïîíî÷íûå ñîåäèíåíèÿ ñ ïðèçìàòè÷åñêîé è
ñåãìåíòíîé øïîíêàìè, øëèöåâûå ñîåäèíåíèÿ ñ ïðÿìîáî÷íûìè è
ýâîëüâåíòíûìè øëèöàìè, øòèôòîâûå ñîåäèíåíèÿ. Øëèöåâûå è
øïîíî÷íûå ñîåäèíåíèÿ èñïîëüçóþò äëÿ ïåðåäà÷è êðóòÿùåãî (âðà59
ùàþùåãî) ìîìåíòà Ò íå òîëüêî â íåïîäâèæíûõ, íî è â ïîäâèæíûõ ñîåäèíåíèÿõ (òàì, ãäå åñòü ïåðåìåùåíèå äåòàëè âäîëü îñè âàëà).
 òîì ñëó÷àå êîãäà äèàìåòð âàëà d íå çàäàí, åãî îïðåäåëÿþò èç
ðàñ÷åòà íà êðó÷åíèå:
t êð =
T ×10 3
0,2 × d 3
£ [t] êð ,
îòêóäà
d ³ 10 3
T
,
0,2 [t] êð
(6.1)
ãäå Ò – êðóòÿùèé ìîìåíò, Í×ì; [t] êð – äîïóñêàåìîå êàñàòåëüíîå íàïðÿæåíèå êðó÷åíèÿ, ÌÏà; ïðèíèìàþò [t] êð = 25...30 ÌÏà.
6.2. Ñîåäèíåíèÿ ñ ïðèçìàòè÷åñêèìè øïîíêàìè
Ñîåäèíåíèÿ ñ ïðèçìàòè÷åñêèìè øïîíêàìè (ðèñ. 6.1) ñòàíäàðòèçîâàíû ÃÎÑÒ 23360–78 (ñì. òàáë. 13 ïðèëîæåíèÿ 3; [6]). Êàæäîìó
äèàìåòðó âàëà d ñîîòâåòñòâóþò îïðåäåëåííûå ðàçìåðû øïîíêè: b è
h. Ãëóáèíó âðåçàíèÿ øïîíêè â ñòóïèöó ïðèíèìàþò k @ 0,43h ïðè d < 40
ìì, k @ 0,47h ïðè d ³ 40 ìì.
Ïðè ñòàíäàðòèçàöèè ðàçìåðû ñîåäèíåíèÿ íàçíà÷åíû òàêèì îáðàçîì, ÷òîáû íàãðóçî÷íóþ ñïîñîáíîñòü ñîåäèíåíèÿ îãðàíè÷èâàëè
Ðèñ. 6.1
íàïðÿæåíèÿ ñìÿòèÿ s ñì íà áîêîâûõ ãðàíÿõ øïîíêè.  ïðîåêòíîì ðàñ÷åòå íàõîäÿò òðåáóåìóþ ðàáî÷óþ äëèíó øïîíêè l ðàá , â ïðîâåðî÷íîì
ðàñ÷åòå ïðîâåðÿþò äîñòàòî÷íîñòü ýòîé äëèíû.
Íà ðèñ. 6.2, à ïîêàçàíî ôàêòè÷åñêîå ðàñïðåäåëåíèå íàïðÿæåíèé
ñìÿòèÿ.  ðàñ÷åòå ðàñïðåäåëåíèå s ñì óñëîâíî ïîëàãàþò ðàâíîìåðíûì (ðèñ. 6.2, á). Èç óñëîâèÿ
60
s ñì =
2 T ×10 3
£ [s]ñì
d × k × l ðàá
íàõîäÿò
l ðàá =
2 T ×10 3
.
d × k [s]ñì
(6.2)
Äîïóñêàåìîå íàïðÿæåíèå [s]ñì íàçíà÷àþò ïî òàáë. 6.1.
Ïîëíàÿ äëèíà øïîíêè ïðè ñêðóãëåííûõ êîíöàõ (ñì. ðèñ. 6.1)
Ðèñ. 6.2
L = l ðàá + b .
Äëèíó L îêðóãëÿþò äî çíà÷åíèÿ ïî ÃÎÑÒ 23360–78 (ñì. òàáë. 13
ïðèëîæåíèÿ 3; [6]).
Èçãîòîâëÿþò øïîíêè èç ÷èñòîòÿíóòîé ñòàëè 45 èëè ñòàëè Ñò.6
(âîçìîæíî ïðèìåíåíèå èíûõ ñòàëåé ñ s âð ³ 600 ÌÏà).
6.3. Ñîåäèíåíèÿ ñ ñåãìåíòíûìè øïîíêàìè
Ñîåäèíåíèÿ ñ ñåãìåíòíûìè øïîíêàìè (ðèñ. 6.3) ñòàíäàðòèçîâàíû ÃÎÑÒ 24071–80 (ñì. òàáë. 14 ïðèëîæåíèÿ 3; [6]). Èõ èñïîëüçóþò
òîëüêî äëÿ íåïîäâèæíûõ ñîåäèíåíèé.  ðàñ÷åòàõ ïðèíèìàþò ãëóáèíó
âðåçàíèÿ øïîíêè â ñòóïèöó k @ 0,23h , ðàáî÷óþ äëèíó l ðàá = L @ D ,
äîïóñêàåìîå íàïðÿæåíèå [s]ñì – ïî òàáë. 6.1, ðàñ÷åò âåäóò ïî çàâèñèìîñòè (6.2).
61
Ðèñ. 6.3
Òàáëèöà 6.1
Çíà÷åíèÿ äîïóñêàåìûõ íàïðÿæåíèé [ s]ñì , ÌÏà, äëÿ ðàñ÷åòà ñîåäèíåíèé
ïðè ñðåäíèõ óñëîâèÿõ ðàáîòû
Ìàòåðèàë
ñòóïèöû è
òåðìîîáðàáîòêà
×óãóí
Ñòàëü, óëó÷øåíèå
Ñòàëü,
çàêàëêà*
Ñîåäèíåíèå ñ ïðèçìàòè÷åñêîé øïîíêîé
Øëèöåâîå ñîåäèíåíèå
Ïîäâèæíîå
Ïîäâèæíîå áåç
ïîä íàãðóçíàãðóçêè
êîé
–
–
Íåïîäâèæíîå
Ïîäâèæíîå
Íåïîäâèæíîå
80–100
–
–
130–150
10–30
60–100
20–30
–
–
30–50
100–140
30–50
5–15
Ïðèìå÷àíèÿ. 1. Äîïóñêàåìîå íàïðÿæåíèå [ s]ñì øïîíî÷íîãî ñîåäèíåíèÿ îïðåäåëÿþò â äîëÿõ îò ïðåäåëà òåêó÷åñòè sò íàèìåíåå ïðî÷íîé äåòàëè ñîåäèíåíèÿ ïðè íàëè÷èè óòî÷íåííûõ äàííûõ î ðåæèìå íàãðóæåíèÿ, îòëè÷àþùåìñÿ îò ñðåäíåãî (ïåðåãðóçêè, ðåâåðñ íàãðóçêè è ò. ï.) [1–3].
2. Äîïóñêàåìîå íàïðÿæåíèå [ s]ñì ùëèöåâîãî ñîåäèíåíèÿ ïðè èçâåñòíûõ óñëîâèÿõ
ýêñïëóàòàöèè (òÿæåëûõ: óäàðû èëè ïëîõèå óñëîâèÿ ñìàçêè; ñðåäíèõ, õîðîøèõ (ñì.
[1–3]).
* Âàë òîæå çàêàëåí.
6.4. Øòèôòîâûå ñîåäèíåíèÿ
Äëÿ ïåðåäà÷è íàãðóçîê èñïîëüçóþò ãëàäêèå öèëèíäðè÷åñêèå
øòèôòû ïî ÃÎÑÒ 3128–70 è êîíè÷åñêèå â ñîîòâåòñòâèè ñ ÃÎÑÒ
3129–70, ÃÎÑÒ 9464–79, ÃÎÑÒ 9465–70 (ñì. òàáë. 15, 16, 17 ïðèëîæåíèÿ 3; [6]). Øòèôòû èçãîòîâëÿþò èç ñòàëè 45 èëè À12.
Îïàñíûìè (êàê è äëÿ áîëòîâ, ïîñòàâëåííûõ áåç çàçîðà, ñì. ïîäðàçä. 3.2 è 3.7) ÿâëÿþòñÿ íàïðÿæåíèÿ ñðåçà t ñð äëÿ øòèôòîâ è ñìÿòèÿ
s ñì äëÿ øòèôòîâ è ñòåíîê îòâåðñòèÿ (ðèñ. 6.4).
62
Ðèñ. 6.4
Óñëîâèÿ ïðî÷íîñòè íà ñðåç è ñìÿòèå:
t ñð =
s ñì
F
£ [t]ñð ;
i Añð
(6.3)
F
=
£ [s]ñì .
Añì
ãäå F – ñèëà, äåéñòâóþùàÿ íà îäèí øòèôò; i – ÷èñëî ïëîñêîñòåé ñðåçà; Añð – ïëîùàäü øòèôòà â ìåñòå ñðåçà; Añì – ïëîùàäü ïðîåêöèè ïîâåðõíîñòè ñìÿòèÿ íà íàïðàâëåíèå, ïåðïåíäèêóëÿðíîå ê äåéñòâóþùåé ñèëå.
Çàâèñèìîñòè (6.3) ïîëó÷åíû â ïðåäïîëîæåíèè ðàâíîìåðíîãî ðàñïðåäåëåíèÿ íàïðÿæåíèé t ñð è s ñì . Ôàêòè÷åñêè ìàêñèìàëüíîå íàïðÿæåíèå ñìÿòèÿ s ñì max áîëüøå ïîëó÷àåìîãî ïî (6.3) â 4 p ðàç (ñì. ðèñ.
6.4; [1, 2]).
Äîïóñêàåìûå íàïðÿæåíèÿ [t]ñð è [s]ñì îïðåäåëÿþò ïî òàáë. 3.5.
Äëÿ ñîåäèíåíèÿ, ïîêàçàííîãî íà ðèñ. 6.4, ÷èñëî øòèôòîâ zø = = 3,
i = 1,
F = 2 T ×10 3 ( d × z ø ) ;
Añð = l ø × d ø ; Añì = l ø × d ø 2 .
Íà ðèñ. 6.4 ñ óâåëè÷åíèåì ïîêàçàíî ôàêòè÷åñêîå ðàñïðåäåëåíèå
íàïðÿæåíèé ñìÿòèÿ.
6.5. Øëèöåâûå ñîåäèíåíèÿ
Ñîåäèíåíèÿ ñ ïðÿìîáî÷íûìè (ðèñ. 6.5, à) è ýâîëüâåíòíûìè (ðèñ.
6.5, á, â) øëèöàìè ñòàíäàðòèçîâàíû ÃÎÑÒ 1139–80 è ÃÎÑÒ 6033–80
ñîîòâåòñòâåííî (ñì. òàáë. 18 è 19 ïðèëîæåíèÿ 3; [6]). Âõîäÿùèå â îáî63
Ðèñ. 6.5
çíà÷åíèå ïðÿìîáî÷íîãî øëåöåâîãî ñîåäèíåíèÿ ðàçìåðû çàïèñûâàþò â òàêîé ïîñëåäîâàòåëüíîñòè: z ´ d ´ D ´ b, ãäå z – ÷èñëî øëèöåâ
(çóáüåâ); àíàëîãè÷íî äëÿ ýâîëüâåíòíîãî ñîåäèíåíèÿ: D ´ m, ãäå D –
íîìèíàëüíûé äèàìåòð ñîåäèíåíèÿ, m – ìîäóëü.
 øëèöåâûõ ñîåäèíåíèÿõ (äàæå íåïîäâèæíûõ â îñåâîì íàïðàâëåíèè) èìååò ìåñòî ìèêðîñêîëüæåíèå, ïðèâîäÿùåå ê èçíàøèâàíèþ,
ïîýòîìó óòî÷íåííûé ðàñ÷åò ñîåäèíåíèÿ íóæíî ïðîâîäèòü íà îãðàíè÷åíèå âåëè÷èíû èçíîñà [1–4, 8].
Óïðîùåííûé ðàñ÷åò ïðîâîäÿò ïî íàïðÿæåíèÿì ñìÿòèÿ s ñì , ïðèíèìàÿ äîïóñòèìûå íàïðÿæåíèÿ [s]ñì çàíèæåííûìè (ñì. òàáë. 6.1).
Îïðåäåëÿþò íåîáõîäèìóþ äëèíó ñîåäèíåíèÿ l èç óñëîâèÿ
64
s ñì =
2 T ×10 3
£ [s]ñì ,
d m × z ×h ×l
(6.4)
ãäå dm – ñðåäíèé äèàìåòð; z – ÷èñëî øëèöåâ (çóáüåâ); h – âûñîòà ðàáî÷åé ïîâåðõíîñòè øëèöà. Ïàðàìåòðû dm è h íàõîäÿò ïî òàáë. 6.2.
Òàáëèöà 6.2
Ïàðàìåòðû øëèöåâûõ ñîåäèíåíèé
Ïàðàìåòð
Ïðÿìîáî÷íûé
D-d
- 2c
2
D+d
2
h
dm
Ïðîôèëü çóáà
Ýâîëüâåíòíûé
0,8m
D - 11
,m
Ïðèìå÷àíèå: ñ – ôàñêà øëèöà, m – ìîäóëü ýâîëüâåíòíîãî øëèöåâîãî ñîåäèíåíèÿ.
Íàéäåííóþ â ïðîåêòíîì ðàñ÷åòå äëèíó øëèöåâîãî ñîåäèíåíèÿ
ïîñëå îòðàáîòêè êîíñòðóêöèè íåîáõîäèìî ïðîâåðèòü, ïðîâîäÿ ðàñ÷åò íà èçíàøèâàíèå [1 – 4, 8].
Äëèíà ñòóïèöû lñò äåòàëè, ðàçìåùåííîé íà âàëó, äîëæíà áûòü íå
ìåíåå äëèíû øïîíêè èëè øëèöåâ. Åñëè äëÿ øïîíî÷íîãî ñîåäèíåíèÿ
ïîëó÷åíî lñò > 1,5 âàëà, òî öåëåñîîáðàçíî ïåðåéòè íà øëèöåâîå ñîåäèíåíèå èëè ñîåäèíåíèå ñ íàòÿãîì.
6.6. Ïðèìåð ðàñ÷åòà øïîíî÷íîãî è øëèöåâîãî ñîåäèíåíèé
Âàë è êîëåñî âûïîëíåíû èç óëó÷øåííîé ñòàëè 45, ñîåäèíåíèå
äîëæíî ïåðåäàâàòü êðóòÿùèé ìîìåíò Ò = 250 Í×ì.
Îïðåäåëèòü äèàìåòð âàëà d è äëèíó ñòóïèöû lñò äëÿ äâóõ âàðèàíòîâ ñîåäèíåíèÿ êîëåñà ñ âàëîì (ðèñ. 6.6):
à) øïîíî÷íîå ñîåäèíåíèÿ ñ ïðèçìàòè÷åñêîé øïîíêîé (ñì. ðèñ. 6.1);
á) øëèöåâîå ñîåäèíåíèå ñ ïðÿìîáî÷íûìè øëèöàìè (ñì. ðèñ. 6.5, à).
Ðåøåíèå. 1. Äèàìåòð âàëà èç ðàñ÷åòà
íà êðó÷åíèå (ñì. (6.1))
d ³ 10
3
T
.
0,2 [t] êð
Äîïóñêàåìûå êàñàòåëüíûå íàïðÿæåíèÿ
êðó÷åíèÿ [t] êð ïðèíèìàåì ðàâíûìè 25 ÌÏà
([t] êð = 25...30 ÌÏà). Òîãäà
Ðèñ. 6.6
65
d ³ 10 3
250
= 36,84 ìì.
0,2 × 25
Ïðèíèìàåì d = 40 ìì (ñì. ðÿä Rà40 â ïðèëîæåíèè 2).
2. Ðàçìåðû øïîíêè äëÿ äèàìåòðà âàëà d = 40 ìì â ñîîòâåòñòâèè ñ
ÃÎÑÒ 23360–78 (ñì. òàáë. 13 ïðèëîæåíèÿ 3; [6]). Øèðèíà øïîíêè b =
12 ìì. Âûñîòà øïîíêè h = 8 ìì.
3. Ãëóáèíà âðåçàíèÿ øïîíêè â ñòóïèöó
k = 0,47 × h = 0,47 × 8 = 3,76 ìì.
4. Ðàáî÷àÿ äëèíà øïîíêè lðàá èç ðàñ÷åòà ïî íàïðÿæåíèÿì ñìÿòèÿ
(ñì. (6.2)):
l ðàá ³
2 × T ×10 3
.
d × k × [s]ñì
Ïðèíèìàåì äîïóñêàåìîå íàïðÿæåíèå ñìÿòèÿ [s]ñì = 130 ÌÏà (ñì.
òàáë. 6.1), ñòóïèöà – ñòàëüíàÿ óëó÷øåííàÿ. Òîãäà
l ðàá ³
2 × 250 ×10 3
= 25,57 ìì.
40 × 3,76 ×130
5. Ïîëíàÿ äëèíà øïîíêè L = lðàá + b = 25,57 +12 = 37,57 ìì.
Ïðèíèìàåì L = 40 ìì ïî ÃÎÑÒ 23360–78 (ñì. òàáë. 13 ïðèëîæåíèÿ 3; [6]).
6. Äëèíà ñòóïèöû äëÿ ñîåäèíåíèÿ êîëåñà ñ âàëîì ñ ïîìîùüþ
øïîíêè lñò = L + 8...10 ìì = 40 + 8...10 = 48...50 ìì.
Ïðèíèìàåì lñò = 48 ìì (ñì. ðÿä Rà40 â ïðèëîæåíèè 2).
7. Ðàçìåðû ïðÿìîáî÷íûõ øëèöåâ ïî ÃÎÑÒ 1139–80 (ñì. òàáë. 18
ïðèëîæåíèÿ 3; [6]).
Îðèåíòèðóåìñÿ íà ñîåäèíåíèå ëåãêîé ñåðèè. Âíóòðåííèé äèàìåòð øëèöåâ äîëæåí áûòü áëèçîê íàéäåííîìó äèàìåòðó âàëà.
Íàçíà÷àåì ñîåäèíåíèå 8 ´ 36 ´ 40 ´ 7.
×èñëî øëèöåâ z = 8, âíóòðåííèé äèàìåòð d = 36 ìì, íàðóæíûé
äèàìåòð D = 40 ìì, øèðèíà øëèöà b = 7 ìì, ðàçìåð ôàñêè ñ = 0,4 ìì.
8. Âûñîòà ðàáî÷åé ïîâåðõíîñòè øëèöà h è ñðåäíèé äèàìåòð øëèöåâ dm (ñì. òàáë. 6.2):
h=
D -d
40 - 36
- 2c =
- 2 × 0,4 = 12
, ìì,
2
2
dm =
66
D + d 40 + 36
=
= 38 ìì.
2
2
9. Äëèíà ñîåäèíåíèÿ èç ðàñ÷åòà ïî íàïðÿæåíèÿì ñìÿòèÿ (ñì.
(6.4))
l³
2 T ×10 3
.
d m × z × h [s]ñì
Ïðèíèìàåì äîïóñêàåìûå íàïðÿæåíèÿ ñìÿòèÿ [s]ñì = 60 ÌÏà (ñì.
òàáë. 6.1), ñòóïèöà ñòàëüíàÿ, óëó÷øåííàÿ, ñîåäèíåíèå íåïîäâèæíîå.
2 × 250 ×10 3
Òîãäà l ³
= 22,84 ìì.
38 × 8 ×12
, × 60
Ïðèíèìàåì äëèíó ñîåäèíåíèÿ l = 24 ìì (ñì. ðÿä Rà 40 â ïðèëîæåíèè
2).
10. Äëèíà ñòóïèöû äëÿ ñîåäèíåíèÿ êîëåñà ñ âàëîì ñ ïîìîùüþ
øëèöåâ lñò = l + 3...5 ìì = 24 + 3...5 ìì = 27...29 ìì.
Ïðèíèìàåì lñò = 28 ìì (ñì. ðÿä Rà40 â ïðèëîæåíèè 2).
7. ÇÀÊËÅÏÎ×ÍÛÅ ÑÎÅÄÈÍÅÍÈß
7.1. Îáùèå ñâåäåíèÿ
 çàäàíèÿõ ïðåäñòàâëåíû îäíîðÿäíûå, îäíîñðåçíûå, íàõëåñòî÷íûå ñîåäèíåíèÿ ñî ñïëîøíûìè ñòàëüíûìè çàêëåïêàìè, ïîëó÷åííûå ìåòîäîì õîëîäíîé êëåïêè.
Ïðèìåð ñîåäèíåíèÿ ïîêàçàí íà
ðèñ. 7.1. Ðåêîìåíäóåìûå ðàçìåðû: äèàìåòð ñòåðæíÿ çàêëåïêè
d @ 2 d min ïðè d min £ 5 ìì è d @
(1,1...1,6)d min
ïðè
=
d min
= 6...20 ìì; øà ãè: Ð ³ 3d; Ð 1 ³ 2d;
Ð 2 ³ 1,5d.
Ðå êî ìåí äà öèè ïî âû áî ðó d è
Ð è ðàñ ÷åò äëÿ äðóãèõ âè äîâ çà êëå ïî÷íûõ ñî åäè íå íèé ñì. â [1 –
3].
Äëÿ èçãîòîâëåíèÿ çàêëåïîê èñïîëüçóþò ïëàñòè÷íûå ìàòåðèàëû,
îäíîðîäíûå ñ ìàòåðèàëîì ñîåäèíÿåìûõ ýëåìåíòîâ. Ñòàëüíûå çàêëåïêè äëÿ ñîåäèíåíèé îáùåìà-
Ðèñ. 7.1
67
øèíîñòðîèòåëüíîãî íàçíà÷åíèÿ èçãîòîâëÿþò îáû÷íî èç ñòàëè Ñò.0,
Ñò.2, Ñò.3.
Äîïóñêàåìûå íàïðÿæåíèÿ äëÿ çàêëåïî÷íûõ ñîåäèíåíèé ïðè ñòàòè÷åñêîé íàãðóçêå ïðèâåäåíû â òàáë. 7.1, äëÿ äðóãèõ ìàòåðèàëîâ – â
[1 – 3].
Òàáëèöà 7.1
Äîïóñêàåìûå íàïðÿæåíèÿ äëÿ çàêëåïî÷íûõ ñîåäèíåíèé
ïðè ñòàòè÷åñêîé íàãðóçêå, ÌÏà
Âèä äîïóñêàåìîãî íàïðÿæåíèÿ
Ìàòåðèàëû
Ñò.0, Ñò.2
Ñò.3
Ñðåç çàêëåïîê [ t]ñð
140
140
Ñìÿòèå [ s]ñì
250
320
Îòðûâ ãîëîâîê [ s]p
90
90
Ðàñòÿæåíèå îñíîâíûõ ýëåìåíòîâ [ s]ð. îñí
140
160
Ïðèìå÷àíèå. Ïðè îáðàáîòêå îòâåðñòèé ïîä çàêëåïêè ïðîäàâëèâàíèåì âñå äîïóñêàåìûå íàïðÿæåíèÿ ñíèæàþò íà 30 %.
7.2. Ðàñ÷åò ñîåäèíåíèÿ ïðè íàãðóæåíèè â ïëîñêîñòè ñòûêà
Îñíîâíîé âèä íàãðóçêè çàêëåïî÷íîãî ñîåäèíåíèÿ – ñèëû è ìîìåíòû, äåéñòâóþùèå â ïëîñêîñòè ñòûêà (ñì. ðèñ. 7.1). Ïðè ýòîì ÷àñòü
íàãðóçêè ïåðåäàþò ñèëû òðåíèÿ íà ñòûêå. Òåëî çàêëåïêè ïîäâåðæåíî
äåéñòâèþ íàïðÿæåíèé ñðåçà, ñìÿòèÿ è èçãèáà. Ðàñ÷åò ñîåäèíåíèÿ óñëîâíî âåäóò íà ñðåç è ñìÿòèå, ïîëàãàÿ, ÷òî òðåíèå íà ñòûêå îòñóòñòâóåò (åãî ó÷èòûâàþò ïðè âûáîðå äîïóñêàåìûõ íàïðÿæåíèé).
 ðàñ÷åòå çàêëåïî÷íûõ ñîåäèíåíèé äåòàëåé ìàøèí îáùåãî íàçíà÷åíèÿ ïîëàãàþò, ÷òî öåíòðàëüíàÿ ñèëà ðàñïðåäåëåíà ìåæäó çàêëåïêàìè ðàâíîìåðíî, à ìîìåíò – ïðîïîðöèîíàëüíî ðàññòîÿíèþ îò
çàêëåïêè äî öåíòðà ìàññ ñå÷åíèé çàêëåïîê (àíàëîãè÷íî ðàñïðåäåëåíèþ íàãðóçêè â ãðóïïîâîì ðåçüáîâîì ñîåäèíåíèè, íàãðóæåííîì â
S
ïëîñêîñòè ñòûêà). Ñóììàðíóþ ñèëó F1max
, äåéñòâóþùóþ íà ìàêñèìàëüíî íàãðóæåííóþ çàêëåïêó (îäíó èç íàèáîëåå óäàëåííûõ îò öåíòðà ìàññ) îïðåäåëÿþò ãåîìåòðè÷åñêèì ñëîæåíèåì (ñì. ïîäðàçä. 3.2 è
3.7, à òàêæå ðèñ. 3.2 è 3.11).
Óñëîâèå ïðî÷íîñòè çàêëåïêè ïî ñðåçó:
t ñð =
F1Smax
pd 2 4
Óñëîâèå ïðî÷íîñòè ïî ñìÿòèþ:
68
£ [t]ñð .
s ñì =
S
F1max
£ [s]ñì ,
d × d min
ãäå d min = min ( d 1, d 2 ).
Åñëè íåîáõîäèìî, ïðîâåðÿþò ïðî÷íîñòü ñîåäèíÿåìûõ äåòàëåé ñ
ó÷åòîì îñëàáëåíèÿ èõ îòâåðñòèÿìè ïîä çàêëåïêè. Äëÿ ñîåäèíåíèÿ,
ïîêàçàííîãî íà ðèñ. 7.1, óñëîâèå ïðî÷íîñòè ñîåäèíÿåìûõ äåòàëåé íà
ðàñòÿæåíèå èìååò âèä
sp =
F
£ [s] ð. îñí .
( b - 2d ) d 1
Äëÿ ýòîãî æå ñîåäèíåíèÿ óñëîâèå ïðåäîòâðàùåíèÿ ïðîðåçàíèÿ
âûãëÿäèò òàê:
t ñð =
F
£ [t]ñð. îñí = [t]ñð .
4 × d 1 × P1
7.3. Ñîåäèíåíèå íàãðóæåíî â ïëîñêîñòè, ïåðïåíäèêóëÿðíîé ñòûêó
Âîçìîæíî íàãðóæåíèå çàêëåïî÷íîãî ñîåäèíåíèÿ ñèëàìè è ìîìåíòàìè, äåéñòâóþùèìè íå òîëüêî â ïëîñêîñòè ñòûêà, íî òàêæå è â
ïëîñêîñòè, ïåðïåíäèêóëÿðíîé ñòûêó (ðèñ. 7.2).  ýòîì ñëó÷àå äîïîëíèòåëüíî ïðîâîäèòñÿ ðàñ÷åò íà ïðåäîòâðàùåíèå îòðûâà ãîëîâîê äëÿ
íàèáîëåå íàãðóæåííîé çàêëåïêè ïî óñëîâèþ
sp =
F1Smax îòð
pd 2
4
£ [s] p ,
S
ãäå F1maxîòð
– ñóììàðíàÿ îòðûâàþùàÿ ñèëà, äåéñòâóþùàÿ íà íàèáî-
ëåå íàãðóæåííóþ çàêëåïêó.
S
F
Ñèëó F1maxîòð
îïðåäåëÿþò ñëîæåíèåì ñèëû F1îòð
, äåéñòâóþùåé
M
íà çàêëåïêó îò öåíòðàëüíîé îòðûâàþùåé ñèëû, è ñèëû (ñèë) F1max
,
äåéñòâóþùåé íà íàèáîëåå íàãðóæåííóþ çàêëåïêó îò îòðûâàþùåãî
ìîìåíòà (àíàëîãè÷íî ãðóïïîâîìó ðåçüáîâîìó ñîåäèíåíèþ, íàãðóæåííîìó â ïëîñêîñòè, ïåðïåíäèêóëÿðíîé ñòûêó ïðè êîýôôèöèåíòå
îñíîâíîé íàãðóçêè c = 1, (ñì. ðàçä. 3.3; 3.8 è ðèñ. 3.6; 3.13).
Ïðîâåäåì ðàñ÷åò íàãðóçîê, äåéñòâóþùèõ íà íàèáîëåå íàãðóæåííóþ çàêëåïêó, ïðè ñëîæíîì íàãðóæåíèè. Íà ðèñ. 7.2 ïîêàçàíî çàêëåïî÷íîå ñîåäèíåíèå çóá÷àòîãî âåíöà êîëåñà ñ öåíòðîì. Ïëîñêîñòü
ñòûêà ñîâïàäàåò ñ ïëîñêîñòüþ äåéñòâèÿ ðàäèàëüíîé FR è îêðóæíîé Ft
69
À
Ðèñ. 7.2
ñèë êîëåñà. Îñåâàÿ ñèëà êîëåñà FA äåéñòâóåò â ïëîñêîñòè, ïåðïåíäèêóëÿðíîé ñòûêó. ×èñëî çàêëåïîê z = 4.
S
Ñóììàðíóþ ñäâèãàþùóþ ñèëó F1max
, äåéñòâóþùóþ íà íàèáîëåå
íàãðóæåííóþ çàêëåïêó, îïðåäåëÿåì ñëîæåíèåì âåêòîðîâ:
æF ö æF
F1Smax = çç t ÷÷ + çç R
è z ø è z
ö
÷÷ + ( F1Tmax ) ,
ø
T
ãäå F1max
– ñèëà, ïðèõîäÿùàÿñÿ îò äåéñòâèÿ ñäâèãàþùåãî ìîìåíòà Ò
íà íàèáîëåå óäàëåííóþ îò öåíòðà ìàññ çàêëåïêó.
 îáùåì ñëó÷àå
T × rmax
F1Tmax =
,
i
å ri2
dW
, rmax – ðàññòîÿíèå îò öåíòðà ìàññ çàêëåïîê äî íàèáî2
ëåå óäàëåííîé çàêëåïêè; ri – ðàññòîÿíèå îò öåíòðà äî ïðîèçâîëüíîé
çàêëåïêè.
 äàííîì ïðèìåðå
ãäå T = Ft ×
2
rmax = ri =
70
D i 2
æDö
; å ri = 4 ç ÷ .
2
è2ø
Ïðè óêàçàííîì íà ðèñ. 7.2 íàïðàâëåíèè ñèë íàèáîëåå íàãðóæåííîé áóäåò çàêëåïêà Á.
Ñóììàðíàÿ îòðûâàþùàÿ ñèëà, äåéñòâóþùàÿ íà íàèáîëåå íàãðóæåííóþ çàêëåïêó,
F1Smaxîòð =
FA
+ F1M
max ,
z
M
ãäå F1max
– ñèëà, ïðèõîäÿùàÿñÿ îò äåéñòâèÿ îòðûâàþùåãî ìîìåíòà
M, íà íàèáîëåå óäàëåííóþ îò íåéòðàëüíîé îñè çàêëåïêó;
M = M x = FA ×
F1M
max =
dW
;
2
M × y max
i
å
,
y i2
ãäå ymax – ðàññòîÿíèå îò íåéòðàëüíîé îñè õ äî íàèáîëåå óäàëåííîé
çàêëåïêè; yi – ðàññòîÿíèå îò îñè õ äî ïðîèçâîëüíîé çàêëåïêè.
 äàííîì ïðèìåðå
y max = y i =
D
sin 45° ,
2
âñå çàêëåïêè íàãðóæåíû îäèíàêîâîé îòðûâàþùåé ñèëîé.
Ïðè ðàñ÷åòå ðåêîìåíäóåòñÿ îáðàòèòü âíèìàíèå íà ñëåäóþùåå:
1. Ïðè âðàùåíèè êîëåñà è ïîñòîÿííûõ íàïðàâëåíèÿõ âåêòîðîâ íàT
ãðóçêè ìåíÿåò íàïðàâëåíèå âåêòîð F1max
.
2. Â îïòèìàëüíî ñïðîåêòèðîâàííîé êîíñòðóêöèè ñèëà FA äîëæíà
áûòü íàïðàâëåíà íà ñòûê.
F
F
3. Ñèëû t è R ïåðåäàþòñÿ íà çàêëåïêè òîëüêî ïðè íàëè÷èè çàz
z
çîðà â ïîñàäêå âåíöà êîëåñà ïî äèàìåòðó D1.
8. ÊËÅÅÂÛÅ ÑÎÅÄÈÍÅÍÈß
 çàäàíèÿõ ïðåäñòàâëåíû íàõëåñòî÷íûå êëååâûå ñîåäèíåíèÿ.
Îáîçíà÷åíèå ñîåäèíåíèÿ ïîêàçàíî íà ðèñ. 8.1. Çíàê ) ïðèìåíÿþò ïðè
ñêëåèâàíèè ïî çàìêíóòîìó êîíòóðó.
Ìåõàíè÷åñêèå õàðàêòåðèñòèêè êëååâûõ ñîåäèíåíèé, âûïîëíåííûõ ñ ïîìîùüþ íàèáîëåå ÷àñòî èñïîëüçóåìûõ äëÿ ñêëåèâàíèÿ ìåòàëëîâ êëååâ, ïðèâåäåíû â òàáë. 8.1.
71
Òàáëèöà 8.1
Ìåõàíè÷åñêèå õàðàêòåðèñòèêè êëååâûõ ñîåäèíåíèé ïðè ñêëåèâàíèè ìåòàëëîâ
Ðèñ. 8.1
Âðåìåííîå ñîïðîòèâëåíèå, ÌÏà
Êëåé
Ýïîêñèäíûé (ÝÏÊ-1, ÂÊ-9, ÝÄ-5)
Ïîëèóðåòàíîâûé (ÏÓ-2;
ÂÈËÀÄ-11Ê)
ïðè îòðûâå sâð
ïðè ñäâèãå tâ.ñ
45
20
34,5
16
45
23
Ïðî÷íîñòü ñîåäèíåíèÿ çàâèñèò îò ìàòåðèàëîâ äåòàëåé, êà÷åñòâà
ïîâåðõíîñòè, òåìïåðàòóðû ñðåäû, òîëùèíû ñëîÿ êëåÿ (îïòèìàëüíàÿ
âåëè÷èíà 0,05...0,15 ìì) è ðÿäà äðóãèõ ôàêòîðîâ. Ñî âðåìåíåì ïðî÷íîñòü ñíèæàåòñÿ èç-çà èçìåíåíèÿ ìåõàíè÷åñêèõ ñâîéñòâ êëåÿ ïðè åãî
ñòàðåíèè. Â ñèëó ýòîãî ïðè îïðåäåëåíèè äîïóñêàåìûõ íàïðÿæåíèé
ñîåäèíåíèÿ ïðèíèìàþò êîýôôèöèåíò çàïàñà ïî îòíîøåíèþ ê ïðåäåëüíûì õàðàêòåðèñòèêàì s = 3...5. Äîïóñêàåìûå íàïðÿæåíèÿ
[t]ñð =
s âð
t â.ñ
; [s] p =
.
s
s
Ðàñ÷åò âåäóò ïî çàâèñèìîñòÿì, èçâåñòíûì èç êóðñà «Ñîïðîòèâëåíèå ìàòåðèàëîâ».
Íà ðèñ. 8.1 ïîêàçàíû ñîåäèíåíèÿ, â êîòîðûõ ñêëåèâàíèå ïðîèçâåäåíî ïî âñåé ïîâåðõíîñòè ñîïðèêîñíîâåíèÿ ñîåäèíÿåìûõ äåòàëåé.
Óñëîâèÿ ïðî÷íîñòè äëÿ ýòèõ ñîåäèíåíèé:
t=
72
F
£ [t]ñð (ðèñ. 8.1, à);
b ×l
t=
T ×10 3 T ×10 3
=
£ [t]ñð (ðèñ. 8.1, á);
Wp
0,2 × d 3
t=
T ×10 3
pd2 l 2
£ [t]ñð (ðèñ. 8.1, â).
Ïðèëîæåíèå 1
ÌÃÒÓ èì. Í.Ý. Áàóìàíà. Êàô. ÐÊ-3
Äîìàøíåå çàäàíèå ¹ 1
“ÐÀÑ×ÅÒ ÊÐÎÍØÒÅÉÍÀ”
Ñòóäåíò: Ïåòðîâ È.È.
Ãðóïïà: ÐÊ-9-51
Ïðåïîäàâàòåëü: Èâàíîâ Ï.Ï.
Äàòà ïðåäúÿâëåíèÿ:
Äàòà çà÷åòà:
Ïîäïèñü ïðåïîäàâàòåëÿ:
-200374
Ïðèëîæåíèå 2
Íîðìàëüíûå ëèíåéíûå ðàçìåðû (ðÿäû Ra 20 è Ra 40) ïî
ÃÎÑÒ 6636–69:
1,0*; 1,05; 1,1*; 1,15; 1,2*; 1,3; 1,4*; 1,5; 1,6*; 1,7; 1,8*; 1,9; 2,0*; 2,1; 2,2*;
2,4; 2,5*; 2,6; 2,8*; 3,0; 3,2*; 3,4; 3,6*; 3,8; 4,0*; 4,2; 4,5*; 4,8; 5,0*; 5,3;
5,6*; 6,0; 6,3*; 6,7; 7,1*; 7,5; 8,0*; 8,5; 9,0*; 9,5; 10*; 10,5; 11*; 11,5; 12*;
13; 14*; 15; 16*; 17; 18*; 19; 20*; 21; 22*; 24; 25*; 26; 28*; 30; 32*; 34; 36*;
38; 40*; 42; 45*; 48; 50*; 53; 56*; 60; 63*; 67; 71*; 75; 80*; 85; 90*; 95;
100*; 105; 110*; 120; 125*; 130; 140*; 150; 160*; 170; 180*; 190; 200*;
210; 220*; 240; 250*; 260; 280*; 300; 320*; 340; 360*; 380; 400*; 420;
450*; 480; 500*; 530; 560*; 600; 630*; 670; 710*; 750; 800*; 850; 900*;
950; 1000.
Ïðèìå÷àíèå. ×èñëà ñî çâåçäî÷êîé * (Ra20) ïðåäïî÷òèòåëüíåå ÷èñåë áåç çâåçäî÷êè (Ra40).
Ïðèëîæåíèå 3
Òàáëèöà 1
Áîëòû ñ øåñòèãðàííîé óìåíüøåííîé ãîëîâêîé êëàññà òî÷íîñòè Â
(èç ÃÎÑÒ 7796–70), ìì
d
6
8
10
12
16
20
24
30
36
s
10
12
14
17
22
27
32
41
50
l
8–90
8–100
10–200
14–260
20–300
25–300
35–300
40–300
50–300
b
b = l ïðè l £ 20, b = 18 ïðè l ³ 25
b = l ïðè l £ 25, b = 22 ïðè l ³ 30
b = l ïðè l £ 30, b = 26 ïðè l ³ 35
b = l ïðè l £ 30, b = 30 ïðè l ³ 35
b = l ïðè l £ 40, b = 38 ïðè l ³ 45
b = l ïðè l £ 50, b = 46 ïðè l ³ 55
b = l ïðè l £ 60, b = 54 ïðè l ³ 65
b = l ïðè l £ 70, b = 66 ïðè l ³ 75
b = l ïðè l £ 80, b = 78 ïðè l ³ 90
Ïðèìå÷àíèå. Ðàçìåð l (ìì) â óêàçàííûõ ïðåäåëàõ íàçíà÷àþò èç ðÿäà ÷èñåë 8; 10;
12; 14; 16; 20; 25; 30; 35; 40; 45; 50; 55; 60; 65; 70; 75; 80; 90; 100; 110; 120; 130; 140; 150;
160; 170; 180; 190; 200; 220; 240; 260; 280; 300.
75
Òàáëèöà 2
Âèíòû ñ öèëèíäðè÷åñêîé ãîëîâêîé è øåñòèãðàííûì óãëóáëåíèåì «ïîä êëþ÷»
êëàññà òî÷íîñòè À (èç ÃÎÑÒ 11738–84), ìì
d
6
8
10
12
16
20
24
30
36
D
10
13
16
18
24
30
36
45
54
l
10–60
12–80
14–100
20–130
25–160
30–220
35–240
45–240
55–240
b
b = l ïðè l £ 20, b = 24 ïðè l ³ 25
b = l ïðè l £ 25, b = 28 ïðè l ³ 30
b = l ïðè l £ 30, b = 32 ïðè l ³ 35
b = l ïðè l £ 30, b = 36 ïðè l ³ 40
b = l ïðè l £ 40, b = 44 ïðè l ³ 45
b = l ïðè l £ 50, b = 52 ïðè l ³ 55
b = l ïðè l £ 55, b = 60 ïðè l ³ 65
b = l ïðè l £ 70, b = 72 ïðè l ³ 75
b = l ïðè l £ 80, b = 84 ïðè l ³ 90
Ïðèìå÷àíèå. Ðàçìåð l íàçíà÷àþò èç ðÿäà ÷èñåë, ïðèâåäåííûõ â ïðèìå÷àíèè ê
òàáë. 1.
Òàáëèöà 3
Áîëòû êëàññà òî÷íîñòè À ñ øåñòèãðàííîé óìåíüøåííîé ãîëîâêîé äëÿ îòâåðñòèé èç-ïîä ðàçâåðòêè (èç ÃÎÑÒ 7817–80), ìì
d
6
8
d1
7
9
s
10
12
10
11
14
12
16
20
24
30
36
13
17
21
25
32
38
17
22
27
32
41
50
l
18–35
28–35
30–35
38–105
32–105
45–105
55–105
60–105
75–210
90–210
l - l2
12
15
18
20
22
28
32
38
50
55
l
38–75
38–80
l - l2
15
18
110–120
25
110–180
110–200
110–200
110–200
220–240
220–300
28
32
38
45
60
65
Ïðèìå÷àíèå ê òàáë. 8 è 9. Ðàçìåð l â óêàçàííûõ ïðåäåëàõ íàçíà÷àþò èç ðÿäà ÷èñåë: 20; 25; 30; 35; 40; 45; 50; 60; 65; 70; 75; 80; 90; 100; 110; 120; 130; 140; 150; 160; 170;
180; 190; 200; 220; 240; 260; 280; 300.
76
Òàáëèöà 4
Ãàéêè øåñòèãðàííûå ñ óìåíüøåííûì ðàçìåðîì «ïîä êëþ÷» êëàññà òî÷íîñòè Â
(èç ÃÎÑÒ 15521–70), ìì
d
6
8
10
12
(14)
s
10
12
14
17
19
H
5
6,5
8
10
11
d
16
(18)
20
(22)
24
s
22
24
27
30
32
H
13
15
16
18
19
d
(27)
30
36
s
36
41
50
H
22
24
29
Òàáëèöà 5
Øïèëüêè êëàññîâ òî÷íîñòè À è  (èç ÃÎÑÒ 22032–76 – ÃÎÑÒ 22039–76), ìì
d
l
16
20
25
30
35
40
45
48
50
55
60–150
6
8
6; 7; 5; 10;
12
8; 10; 14;
16
11
15
18
18
18
18
18
18
18
18
18
10
14
19
22
22
22
22
22
22
22
22
10
12
16
20
b1
10; 12; 16; 12; 15; 20; 16; 20; 25; 20; 25; 32;
20
24
32
40
b
8
–
–
–
12
–
–
–
17
16
–
–
22
21
–
–
26
24
23
–
26
30
28
25
26
30
33
30
26
30
38
33
26
30
38
35
26
30
38
40
26
30
38
46
Ïðèìå÷àíèå. Ðàçìåð l îò 60 äî 150 ìì íàçíà÷àþò èç ðÿäà ÷èñåë: 60; 65; 70; 75; 80;
85; 90; 100; 110; 120; 130; 140; 150.
77
Òàáëèöà 6
Øàéáû ïðóæèííûå íîðìàëüíûå (èç ÃÎÑÒ 6402–70), ìì
Íîìèíàëüíûé äèàìåòð
ðåçüáû âèíòà
6
8
10
12
(14)
16
(18)
d
s=b
6,1
8,2
10,2
12,2
14,5
16,3
18,3
1,4
2
2,5
3
3,2
3,5
4
Íîìèíàëüíûé äèàìåòð
ðåçüáû âèíòà
20
(22)
24
(27)
30
36
d
s=b
20,5
22,5
24,5
27,5
30,5
36,5
4,5
5
5,5
6
6,5
8
Òàáëèöà 7
Ðåçüáà ìåòðè÷åñêàÿ ñ êðóïíûì øàãîì (èç ÃÎÑÒ 8724–81, ÃÎÑÒ 24705–81), ìì
d
6
8
10
12
(14)
16
(18)
20
P
1
1,25
1,5
1,75
2
2
2,5
2,5
d2
5,35
7,188
9,026
10,863
12,701
14,701
16,376
18,376
D1
4,918
6,647
8,376
10,106
11,835
13,835
15,294
17,294
d
(22)
24
(27)
30
36
42
48
P
2,5
3
3
3,5
4
4,5
5
d2
20,376
22,051
25,051
27,727
33,402
39,077
44,752
D1
19,294
20,752
23,752
26,211
31,67
37,129
42,587
Òàáëèöà 8
78
Ðåçüáà óïîðíàÿ (èç ÃÎÑÒ 10177–82), ìì
d
P
d2
10
2
8,5
12
2
10,5
28
3
5
25,75 24,25
8
22
16
2
14,5
3
9,75
3
29,75
32
6
27,5
20
2
18,5
4
13
10
24,5
3
33,75
3
21,75
4
17
36
6
31,5
10
28,5
24
5
20,75
40
3
7
37,75 34,75
8
18
10
32,5
Ïðèìå÷àíèå. Âûäåëåíû ïðåäïî÷òèòåëüíûå øàãè.
Òàáëèöà 9
Ðåçüáà òðàïåöåèäàëüíàÿ îäíîçàõîäíàÿ (èç ÃÎÑÒ 24737–81, 24738–81), ìì
d
P
d2
d
P
d2
P
ac
10
1,5
9,25
3
26,5
12
2
9
28
5
25,5
1, 5
0,15
2
11
8
24
16
2
15
3
10,5
3
30,5
2, 3, 4, 5
0,25
32
6
29
20
4
14
10
27
3
34,5
2
19
4
18
36
6
33
10
31
3
22,5
3
38,5
24
5
21,5
40
7
36,5
8
20
10
35
6, 7, 8, 10
0,5
Ïðèìå÷àíèå ê òàáë. 8 è 9. Âûäåëåíû ïðåäïî÷òèòåëüíûå øàãè.
Òàáëèöà 10
79
Çíà÷åíèÿ âåðîÿòíîñòíûõ íàòÿãîâ Np min/Np max ïðè âåðîÿòíîñòè íåðàçðóøåíèÿ ñîåäèíåíèÿ p = 0,9986, ìêì
Äèàìåòð, ìì
Îáîçíà÷åíèå ïîñàäêè
Ñâûøå
Äî
H 7 p6
H 7 r6
H7/s6
H 7 s7
18
24
6/30
12/36
19/43
20/50
24
30
6/30
12/36
19/43
20/50
30
40
7/36
15/44
24/53
25/61
40
50
7/36
15/44
24/53
25/61
50
65
9/44
18/53
30/65
32/74
H7 t6
H7 t7
H 7 u7
H 7 v7
–
–
26/56
32/62
25/49
26/56
33/63
40/70
29/58
30/66
42/78
50/86
35/64
36/72
52/88
63/99
43/87
45/87
66/108
81/123
65
80
9/44
20/55
36/71
38/80
52/87
54/96
81/123
99/141
80
100
10/51
24/65
44/85
46/96
64/105
66/116
99/149
121/171
100
120
10/51
27/68
52/93
54/104
77/118
79/129
119/169
147/197
120
140
12/59
32/79
61/108
64/120
91/138
94/150
142/198
174/230
140
160
12/59
34/81
69/116
72/128
103/150
106/162
162/218
200/256
160
180
12/59
37/84
77/124
80/136
115/162
118/174
182/238
224/280
180
200
14/69
41/95
86/140
89/155
130/184
133/199
203/269
251/317
200
225
14/69
44/98
94/148
97/163
144/198
147/213
225/291
277/343
225
250
14/69
47/101
104/158
107/173
160/214
163/229
251/317
307/373
250
280
15/77
53/115
117/179
121/195
177/239
181/255
278/352
348/422
280
315
15/77
57/119
129/191
133/207
199/261
203/277
313/387
388/462
315
355
18/85
64/131
146/213
150/230
224/291
228/308
350/430
435/515
355
400
18/85
70/137
164/231
168/248
250/317
254/334
432/504
518/599
Îêîí÷àíèå òàáë. 10
Äèàìåòð, ìì
Îáîçíà÷åíèå ïîñàäêè
Ñâûøå
Äî
H 7 x6
H 7 x7
H 7 y7
H 7 s7
H 8 u8
H 8 x8
18
24
38/62
39/69
48/78
9/48
18/64
31/77
50/96
24
30
48/72
49/79
60/90
9/48
25/71
41/87
65/111
30
40
61/90
62/98
76/110
13/59
32/88
52/108
84/140
40
50
78/107
79/115
96/130
13/59
42/98
69/125
108/164
50
65
99/134
101/143
123/165
18/72
54/120
89/155
139/205
65
80
123/158
125/167
153/195
24/78
70/134
114/178
178/242
80
100
151/192
153/203
189/239
29/93
86/162
140/216
220/296
100
120
183/224
185/235
229/278
37/101
106/182
172/248
272/348
120
140
217/264
220/276
272/328
43/117
126/214
204/292
320/410
140
160
249/296
252/308
312/368
51/125
146/234
236/324
370/460
160
180
279/326
282/338
352/408
59/133
166/254
266/354
420/510
180
200
314/368
317/383
392/458
66/152
185/287
299/401
469/571
200
225
349/403
352/418
437/503
74/160
207/309
334/436
524/626
225
250
389/443
393/458
487/553
84/170
233/335
374/476
589/691
250
280
434/496
438/512
629/691
95/191
258/372
418/532
653/767
280
315
484/546
488/562
613/687
107/203
293/407
468/582
733/847
315
355
546/613
550/630
690/770
121/227
327/453
527/653
837/963
355
400
616/683
648/729
780/860
139/245
372/498
597/723
937/1063
H 8 z8
Ïðèìå÷àíèå. Âûäåëåíû ïðåäïî÷òèòåëüíûå ïîñàäêè, ïîä÷åðêíóòû – ðåêîìåíäóåìûå ÃÎÑÒ.
Òàáëèöà 11
Çíà÷åíèÿ äîïóñêîâ, ìêì (èç ÃÎÑÒ 25346–89)
Ðàçìåð, ìì
Ñâûøå
Äî
6
10
10
18
18
30
30
50
50
80
80
120
6
9
11
13
16
19
22
Êâàëèòåò
7
15
18
21
25
30
35
8
22
27
33
39
46
54
Ðàçìåð, ìì
Ñâûøå
Äî
120
180
180
250
250
315
315
400
400
500
6
25
29
32
36
40
Êâàëèòåò
7
40
46
52
57
63
8
63
72
81
89
97
Òàáëèöà 12
Çíà÷åíèÿ íåêîòîðûõ îñíîâíûõ îòêëîíåíèé îòâåðñòèé è âàëîâ, ìêì
(èç ÃÎÑÒ 25346–89)
Èíòåðâàëû ðàçìåðîâ (ñâûøå...äî), ìì
Îáîçíà÷åíèå
6–10
10–18
18–30
30–50
50–80 80–120 120–180 180–250
Çíà÷åíèÿ âåðõíèõ îòêëîíåíèé îòâåðñòèé ES äî 7-ãî êâàëèòåòà âêëþ÷èòåëüíî
K
-1 + D
-1 + D
-2 + D
-2 + D
-2 + D
-3 + D
-3 + D
-4 + D
M
-6 + D
-7 + D
-8 + D
-9 + D
-11 + D -13 + D -15 + D -17 + D
N
-10 + D -12 + D -15 + D -17 + D -20 + D -23 + D -27 + D -30 + D
P
-15 + D -18 + D -22 + D -26 + D -32 + D -37 + D -43 + D -50 + D
D äëÿ êâàëèòåòîâ
6
3
3
4
5
6
7
7
9
7
6
7
8
9
11
13
15
17
Çíà÷åíèÿ íèæíèõ îòêëîíåíèé âàëîâ ei äëÿ 6-ãî è 7-ãî êâàëèòåòà
k
+1
+1
+2
+2
+2
+3
+3
+4
m
+6
+7
0
0
0
0
0
0
n
+10
+12
+8
+9
+11
+13
+15
+17
82
Òàáëèöà 13
Ñîåäèíåíèÿ øïîíî÷íûå ñ ïðèçìàòè÷åñêèìè øïîíêàìè (èç ÃÎÑÒ 23360–78), ìì
Äèàìåòð âàëà d
Ñâûøå
Äî
12
17
17
22
22
30
30
38
38
44
44
50
50
58
58
65
65
75
75
85
85
95
95
110
110
130
130
150
Ñå÷åíèå øïîíêè
b
h
5
5
6
6
8
7
10
8
12
8
14
9
16
10
18
11
20
12
22
14
25
14
28
16
32
18
36
20
Ãëóáèíà ïàçà
âàëà t1 ñòóïèöû t2
3
2,3
3,5
2,8
4
3,3
5
3,3
5
3,3
5,5
3,8
6
4,3
7
4,4
7,5
4,9
9
5,4
9
5,4
10
6,4
11
7,4
12
8,4
Äëèíà
Îò
10
14
18
22
28
36
45
50
56
63
70
80
90
100
l
Äî
56
70
90
110
140
160
180
200
220
250
280
320
360
400
Ïðèìå÷àíèÿ. 1. Äëèíó l (ìì) ïðèçìàòè÷åñêîé øïîíêè âûáèðàþò èç ðÿäà: 6; 8; 10;
12; 14; 16; 18; 20; 22; 25; 28; 32; 36; 40; 45; 50; 56; 63; 70; 80; 90; 100; 110; 125; 140; 160;
180; 200; 220; 250; 280; 320; 360; 400; 450; 500.
2. ÃÎÑÒ ïðåäóñìàòðèâàåò øïîíêè äëÿ d = 6...500 ìì.
83
Òàáëèöà 14
Ñîåäèíåíèÿ øïîíî÷íûå ñ ñåãìåíòíûìè øïîíêàìè (èç ÃÎÑÒ 24071–80), ìì
Äèàìåòð âàëà d
Ñâûøå
Äî
12
14
14
16
16
18
18
20
20
22
22
25
25
28
28
32
32
38
Ðàçìåðû øïîíêè
b´ h´ D
4 ´ 6,5 ´ 16
4 ´ 7,5 ´ 19
5 ´ 6,5 ´ 16
5 ´ 7,5 ´ 19
5 ´ 9 ´ 22
6 ´ 9 ´ 22
6 ´ 10 ´ 25
8 ´ 11´ 28
10 ´ 13 ´ 32
âàëà t1
5
6
4,5
5,5
7
6,5
7,5
8
10
Ãëóáèíà ïàçà
ñòóïèöû t2
1,8
1,8
2,3
2,3
2,3
2,8
2,8
3,3
3,3
Òàáëèöà 15
Øòèôòû öèëèíäðè÷åñêèå (èç ÃÎÑÒ 3128–70), ìì
d
l
6
10–110
8
14–140
10
16–140
12
20–140
16
25–140
Òàáëèöà 16
Øòèôòû êîíè÷åñêèå (èç ÃÎÑÒ 3129–70), ìì
d
l
6
20–100
8
22–120
10
26–180
12
32–220
16
40–280
Òàáëèöà 17
Øòèôòû êîíè÷åñêèå ñ âíóòðåííåé ðåçüáîé (èç ÃÎÑÒ 9464–79), ìì
d
l
6
18–80
8
22–100
10
26–120
12
32–160
16
40–200
Ïðèìå÷àíèÿ ê òàáë. 15, 16, 17. 1. Äëèíó l (ìì) øòèôòîâ âûáèðàþò èç ðÿäà 10, 12,
14, 16, 18, 20, 22, 24, 26, 28, 30, 32, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 95, 100.
2. ÃÎÑÒû ïðåäóñìàòðèâàþò d = 0,6...60 ìì.
85
Òàáëèöà 18
Ñîåäèíåíèÿ øëèöåâûå ïðÿìîáî÷íûå (èç ÃÎÑÒ 1139–80)
Ðàçìåðû
d, ìì
16
18
21
23
26
28
32
36
42
46
52
56
62
72
82
92
102
112
Ëåãêàÿ ñåðèÿ
D, ìì
–
–
–
26
30
32
36
40
46
50
58
62
68
78
88
98
108
120
z
–
–
–
6
6
6
8
8
8
8
8
8
8
10
10
10
10
10
b, ìì
–
–
–
6
6
7
6
7
8
9
10
10
12
12
12
14
16
18
c, ìì
–
–
–
0,3
0,3
0,3
0,4
0,4
0,4
0,4
0,5
0,5
0,5
0,5
0,5
0,5
0,5
0,5
D, ìì
20
22
25
28
32
34
38
42
48
54
60
65
72
82
92
102
112
125
z
6
6
6
6
6
6
8
8
8
8
8
8
8
10
10
10
10
10
b, ìì
4
5
5
6
6
7
6
7
8
9
10
10
12
12
12
14
16
18
c, ìì
0,3
0,3
0,3
0,3
0,4
0,4
0,4
0,4
0,4
0,5
0,5
0,5
0,5
0,5
0,5
0,5
0,5
0,5
D, ìì
20
23
26
29
32
35
40
45
52
56
60
65
72
82
92
102
115
125
z
10
10
10
10
10
10
10
10
10
10
16
16
16
16
20
20
20
20
b, ìì
2,5
3
3
4
4
4
5
5
6
7
5
5
7
7
6
7
8
9
c, ìì
0,3
0,3
0,3
0,3
0,4
0,4
0,4
0,4
0,4
0,5
0,5
0,5
0,5
0,5
0,5
0,5
0,5
0,5
Ñðåäíÿÿ ñåðèÿ
Òÿæåëàÿ ñåðèÿ
Òàáëèöà 19
Ñîåäèíåíèÿ øëèöåâûå ýâîëüâåíòíûå (èç ÃÎÑÒ 6033–80)
Ìîäóëü m, ìì
12
15
17
0,8
1,25
2
3
5
13
17
20
12
Ìîäóëü m, ìì
65
70
75
31
20
34
22
36
24
1,25
2
3
5
8
Íîìèíàëüíûé äèàìåòð D,
20
25
30
35
40
×èñëî çóáüåâ z
23
30
36
14
18
22
26
30
16
18
ìì
45
50
34
21
38
24
Íîìèíàëüíûé äèàìåòð D, ìì
80
85
90
95
100 110
×èñëî çóáüåâ z
38
25
27
15
28
16
30
18
32
18
35
20
55
60
26
17
28
18
120
140
38
22
45
26
Ïðèìå÷àíèå. ÃÎÑÒ ïðåäóñìàòðèâàåò D = 4...500 ìì.
ÑÏÈÑÎÊ ËÈÒÅÐÀÒÓÐÛ
1. Äåòàëè ìàøèí /Ïîä ðåä. Î.À. Ðÿõîâñêîãî. Ì.: Èçä-âî ÌÃÒÓ èì. Í.Ý. Áàóìàíà,
2002. 544 ñ.
2. Ðåøåòîâ Ä.Í. Äåòàëè ìàøèí. Ì.: Ìàøèíîñòðîåíèå, 1989. 496 ñ.
3. Èâàíîâ Ì.Í. Äåòàëè ìàøèí. Ì.: Âûñø. øê., 2000. 382 ñ.
4. Áèðãåð È.À., Øîðð Á.Ô., Èîñèëåâè÷ Ã.Á. Ðàñ÷åòû íà ïðî÷íîñòü äåòàëåé ìàøèí:
Ñïðàâî÷íèê. Ì.: Ìàøèíîñòðîíèå, 1993. 639 ñ.
5. Àíóðüåâ Â.È. Ñïðàâî÷íèê êîíñòðóêòîðà-ìàøèíîñòðîèòåëÿ:  3 ò. Ò. 1. Ì.: Ìàøèíîñòðîåíèå, 1999. 912 ñ.
6. Äåòàëè ìàøèí: Àòëàñ êîíñòðóêöèé. Â 2 ÷.: ×. 1. /Ïîä ðåä. Ä.Í. Ðåøåòîâà Ì.: Ìàøèíîñòðîåíèå, 1992. 352 ñ.
7. Äóíàåâ Ï.Ô., Ëåëèêîâ Î.Ï. Êîíñòðóèðîâàíèå óçëîâ è äåòàëåé ìàøèí. Ì.: Âûñø.
øê., 2000. 447 ñ.
8. Èâàíîâ Â.Í. Ðàñ÷åò øëèöåâûõ ñîåäèíåíèé: Ìåòîä. óêàçàíèÿ. Ì.: ÌÂÒÓ, 1985.
24 ñ.
87
ÎÃËÀÂËÅÍÈÅ
1. Îáùèå óêàçàíèÿ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
2. Ñâàðíûå ñîåäèíåíèÿ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
2.1. Îáùèå ñâåäåíèÿ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
2.2. Ðàñ÷åò ñòûêîâûõ øâîâ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
2.3. Ðàñ÷åò óãëîâûõ øâîâ. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
2.4. Ðàñ÷åò íàõëåñòî÷íûõ ñîåäèíåíèé, âûïîëíåííûõ òî÷å÷íîé
êîíòàêòíîé ñâàðêîé . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
2.5. Äîïóñêàåìûå íàïðÿæåíèÿ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
2.6. Îáîçíà÷åíèÿ ñâàðíûõ øâîâ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
2.7. Ïîðÿäîê ðàñ÷åòà ñâàðíûõ ñîåäèíåíèé ïðè ñòàòè÷åñêîé íàãðóçêå. . . . 10
2.8. Ïðèìåð ðàñ÷åòà ñâàðíîãî ñîåäèíåíèÿ. . . . . . . . . . . . . . . . . 10
3. Ðåçüáîâûå ñîåäèíåíèÿ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
3.1. Îáùèå ñâåäåíèÿ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
3.2. Ãðóïïîâîå ðåçüáîâîå ñîåäèíåíèå, íàãðóæåííîå â ïëîñêîñòè ñòûêà
ñèëàìè è ìîìåíòàìè . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
3.3. Ãðóïïîâîå ðåçüáîâîå ñîåäèíåíèå, íàãðóæåííîå â ïëîñêîñòè,
ïåðïåíäèêóëÿðíîé ñòûêó . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
3.4. Ãðóïïîâîå ðåçüáîâîå ñîåäèíåíèå, íàãðóæåííîå â ïëîñêîñòè ñòûêà
è â ïëîñêîñòè, ïåðïåíäèêóëÿðíîé ñòûêó . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
3.5. Ïðèìåð âûáîðà îïòèìàëüíîãî âàðèàíòà ðàñïîëîæåíèÿ áîëòîâ
íà êîëüöåâîì ñòûêå . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
3.6. Äîïóñêàåìûå íàïðÿæåíèÿ ïðè ñòàòè÷åñêîé íàãðóçêå . . . . . . . . . . 25
3.7. Ïðèìåð ðàñ÷åòà ãðóïïîâîãî ðåçüáîâîãî ñîåäèíåíèÿ, íàãðóæåííîãî
â ïëîñêîñòè ñòûêà . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
3.8. Ïðèìåð ðàñ÷åòà ãðóïïîâîãî ðåçüáîâîãî ñîåäèíåíèÿ, íàãðóæåííîãî
â ïëîñêîñòè ñòûêà è â ïëîñêîñòè, ïåðïåíäèêóëÿðíîé ñòûêó. . . . . . . . . 32
3.9. Ïðîâåðêà ïðî÷íîñòè ýëåìåíòîâ ðåçüáû . . . . . . . . . . . . . . . . 36
4. Ïåðåäà÷à âèíò – ãàéêà ñêîëüæåíèÿ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
4.1. Îáùèå ñâåäåíèÿ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
4.2. Ðàñ÷åò íà èçíîñîñòîéêîñòü . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
4.3. Ïðîâåðêà îáåñïå÷åíèÿ ñàìîòîðìîæåíèÿ . . . . . . . . . . . . . . . 40
4.4. Ïðîâåðêà íà óñòîé÷èâîñòü . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
4.5. Ïîñòðîåíèå ýïþð ñèë è ìîìåíòîâ. Ïðîâåðêà ïðî÷íîñòè òåëà âèíòà
è ãàéêè . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42
4.6. Ïðèìåð ðàñ÷åòà ïåðåäà÷è âèíò – ãàéêà . . . . . . . . . . . . . . . . 43
5. Ñîåäèíåíèÿ ñ íàòÿãîì . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47
5.1. Îáùèå ñâåäåíèÿ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47
5.2. Îáåñïå÷åíèå ñïîñîáíîñòè ñîåäèíåíèÿ ïåðåäàâàòü çàäàííóþ
íàãðóçêó . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
5.3. Ïðîâåðêà ïðî÷íîñòè ñîåäèíÿåìûõ äåòàëåé . . . . . . . . . . . . . . 52
5.4. Óñëîâèÿ ïðèãîäíîñòè ïîñàäêè . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
5.5. Óñëîâèÿ ñáîðêè . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
5.6. Ïðèìåð ïîäáîðà ïîñàäêè ñ íàòÿãîì . . . . . . . . . . . . . . . . . 54
5.7. Ïðèìåð îïðåäåëåíèÿ ñèëû ïðåññîâàíèÿ . . . . . . . . . . . . . . . 57
6. Øïîíî÷íûå, øòèôòîâûå è øëèöåâûå ñîåäèíåíèÿ . . . . . . . . . . . . . 59
6.1. Îáùèå ñâåäåíèÿ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59
6.2. Ñîåäèíåíèÿ ñ ïðèçìàòè÷åñêèìè øïîíêàìè . . . . . . . . . . . . . . 60
6.3. Ñîåäèíåíèÿ ñ ñåãìåíòíûìè øïîíêàìè. . . . . . . . . . . . . . . . . 61
6.4. Øòèôòîâûå ñîåäèíåíèÿ. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62
6.5. Øëèöåâûå ñîåäèíåíèÿ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63
6.6. Ïðèìåð ðàñ÷åòà øïîíî÷íîãî è øëèöåâîãî ñîåäèíåíèé . . . . . . . . 65
7. Çàêëåïî÷íûå ñîåäèíåíèÿ. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67
7.1. Îáùèå ñâåäåíèÿ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67
7.2. Ðàñ÷åò ñîåäèíåíèÿ ïðè íàãðóæåíèè â ïëîñêîñòè ñòûêà . . . . . . . . 68
7.3. Ñîåäèíåíèå íàãðóæåíî â ïëîñêîñòè, ïåðïåíäèêóëÿðíîé ñòûêó . . . . . 69
8. Êëååâûå ñîåäèíåíèÿ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72
Ïðèëîæåíèÿ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74
Ñïèñîê ëèòåðàòóðû . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87
88