К ВОПРОСУ РАСЧЕТА НАПРЯЖЕННЫХ (КЛЕММОВЫХ) БОЛТОВЫХ СОЕДИНЕНИЙ

Исадченко В.С., Еськова Ю.П., Трофимова Ю.А. (ДонНТУ, г. Донецк, Украина)

В напряженном соединении болт в поперечном сечении испытывает растяжение и кручение, обусловленные затяжкой.

Эквивалентное напряжен,ие в опасном поперечном сечении болта от продольной силы и момента трения в резьбе определяются по энергетической теории прочности . Для стандартных стальных болтов с метрической резьбой получается примерная зависимость . Таким образом, можно вести расчет болтов на деформацию растяжения, но по нагрузке, увеличенной в 1,3 раза, и проектный расчет производят по формуле:

;

(d₁ – внутренний диаметр резьбы, F_a – усилие затяжки болта).

В ряде учебных пособий и учебников по курсу «Детали машин» (П.Г. Гузенков, В.Т. Павлище) приводятся расчетные схемы болтовых клеммовых соединений, в которых не соблюдаются основные положения статики. (Рис.1)

Рисунок 1 – Схема нагружения клеммового соединения [1,2]

Сила трения F_f=F_nf, где f – коэффициент трения, F_n – сила нормального давления.

Момент сил трения между ступицей и валом должен уравновешивать внешний момент с 20% запасом, учитывающим нестабильность коэффициента трения, т.е. F_nfd=1.2Fl, тогда требуемое усилие нормального давления .

Предполагаем, что каждая половина ступицы соединяется с рычагом шарнирно в т.О и записывается равенство моментов одной половинки ступицы F_a(a+0.5d)-F_n0.5d=0.

Откуда сила затяжки болта после подстановки значения F_n будет.

В данном решении силы приложены к разным деталям (F_a приложена к болту – растягивает его, F_n приложена к валу, F_f – к поверхности рычага). Кроме того при таком положении т.О нужно учитывать еще момент от силы F_f , т.е. T_Fn=F_nf0.5d и в результате получится другая зависимость 1.2Fl=F_fd, откуда

При сжатии клеммы будет иметь место поворот рычагов клеммы. За условный шарнир(центр поворота) можно принять точку О (пересечение касательных к валу, рис.2). Тогда сила Fa определяется из условия равновесия верхней (или нижней) части клеммы , откуда

Рисунок 2 – Предлагаемая схема нагружения клеммового соединения

Теперь все силы приложены к половинке клеммы. Условный шарнир (т.О) на касателдьной к валу, в результате чего сила трения не влияет на нагружение болта.

Вывод. И хотя результаты расчета силы затяжки болта одинаковы в обоих вариантах, более физически обоснованной является предложенная схема (рис. 2).

Список литературы: 1. Гузенков П.Г. Детали машин. Курсовое проектирование. М.: высшая школа, 1984. - 336с. 2. Павлище В.Т. Основы конструирования и расчет деталей машин. Львов: Афиша, 2003. – 560с.