2015-02-14
839
Рассчитать болты крепления кронштейна, нагруженного по схеме (см. рис. 3.4). Заданы: сила 
; расстояния 
, 
, 
; толщина листа 
. Кронштейн стальной 
; болты из стали 20; затяжка болтов не контролируется. Расчет выполнить для двух вариантов установки болтов: без зазора и с зазором.
Таблица 3.3
| Вариант | ||||||||||
| , Н | ||||||||||
| , мм | ||||||||||
| , мм | ||||||||||
| , мм | ||||||||||
| , мм | ||||||||||
| Вариант | ||||||||||
| , Н | ||||||||||
| , мм | ||||||||||
| , мм | ||||||||||
| , мм | ||||||||||
| , мм |
Задание 3.4
Рассчитать болты для крепления кронштейна к бетонному полу (см. рис. 3). Кронштейн нагружен силой , приложенной под углом 
. Геометрические параметры 
, 
, 
, 
, 
, 
, 
приведены в табл. болты из стали 20, допускаемое напряжение смятия для бетона 
. Затяжка не контролируется, нагрузка статическая.
Таблица 3.4
| Вариант | ||||||||||
 | ||||||||||
 | ||||||||||
 | ||||||||||
 | ||||||||||
 | ||||||||||
 | ||||||||||
| | ||||||||||
 | ||||||||||
 | ||||||||||
| Вариант | ||||||||||
| | ||||||||||
| | ||||||||||
| | ||||||||||
| | ||||||||||
| | ||||||||||
| | ||||||||||
| | ||||||||||
| | ||||||||||
| |
Методические указания к самостоятельной работе № 3 
Прядок расчета на прочность резьбового соединения при различных случаях нагружения приведен в разделе 1.6 . Нумерация формул и таблиц соответствует нумерации в учебном пособии .
Примеры расчета. Пример 1.1. Определить силу 
, которую необходимо приложить к стандартному ключу при завинчивании гайки до появленияв стержне напряжений, равных пределу текучести 
(сталь 10). Определить также напряжения смятия 
и среза 
в резьбе. Расчет выполнить для болтов М6, М12, М24 и М36 и сравнить полученные результаты. Длину ручки стандартного ключа принять 
, коэффициент трения в резьбе и на торце гайки 
.
Решение. 1. Используя таблицы стандартов, находим необходимые для расчетов размеры (таблица 1.5).
Таблица 1.5
| Размеры болта, мм | М6 | М12 | М24 | М36 |
| Наружный диаметр резьбы d | ||||
| Внутренний диаметр резьбы d 1 | 4,918 | 10,106 | 20,752 | 31,670 |
| Средний диаметр резьбы d 2 | 5,350 | 10,863 | 22,051 | 33,402 |
| Шаг резьбы р | 1,75 | |||
| Высота профиля h | 0,541 | 0,947 | 1,624 | 2,165 |
| Высота гайки Н | ||||
| Наружный диаметр опорного торца гайки D 1 | 9,5 | |||
| Число витков гайки z | 5,7 | 6,35 | ||
| Угол подъема резьбы ψ | 3º24´ | 2º53´ | 2º30´ | 2º12´ |
2. По формуле (1.19): сила затяжки 
, при которой эквивалентное напряжение в стержне болта равно 
, для болта М6
Н·мм.
3. Момент завинчивания, по формуле (1.6):
,
Н·мм.
Здесь принято: 
мм; 
мм; по формуле (1.2), 
; 
.
4. Сила 
, приложенная к ключу с длиной плеча ,
Н (выигрыш в силе 
раза).
5. Напряжения в резьбе: по формуле (1.13), при 
,
;
МПа;
по формуле (1.12): 
,
МПа.
Результаты расчетов для других болтов приведены в табл. 1.6. Табл. 1.6 позволяет отметить, что болты малого диаметра (до М8) можно легко разрушить при затяжке, так как человек может приложить к ключу силу до 200Н, а нагрузочную способность болтов большего диаметра (больше М24) трудно использовать полностью. Напряжения смятия не превышают напряжений среза , а допускаемые напряжения 
в два раза больше 
(см. табл. 1.2). При этом прочность крепежных резьб по более чем в два раза превышает прочность по . Крепежные резьбы можно не рассчитывать по .
Таблица 1.6
Силовые параметры при затяжке болтов до напряжения в стержне болта  МПа (сталь 10) | Болт | |||
| М6 | М12 | М24 | М36 | |
| Сила затяжки ,Н | ||||
Момент завинчивания  , Н·м | 3,5 | 32,7 | ||
| Сила в ключе , Н | ||||
Выигрыш в силе  | ||||
| Напряжение смятия в резьбе , МПа | ||||
| Напряжение среза в резьбе , МПа | 77,8 |
Пример 1.2. Рассчитать болты нижнего подшипника шатуна двигателя внутреннего сгорания (рис. 1.35, где 1 – пружинная стопорная шайба, 2 – регулировочная жесткая прокладка).
Максимальная нагрузка одного болта 
; материал болтов – сталь 35Х улучшенная; шатуна – 35Г2; 
; 
; 
; затяжка не контролируется.
Нагрузка 
складывается в основном из сил инерции при движении масс поршня и шатуна. Приближенно можно принять изменение нагрузки по графику от нулевого цикла (рис. 1.35).
