К ВОПРОСУ РАСЧЕТА НАПРЯЖЕННЫХ (КЛЕММОВЫХ) БОЛТОВЫХ СОЕДИНЕНИЙ


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


Машиностроение / Материалы 10-й региональной научно-методической конференции. - Донецк: ДонНТУ, 2008.- С.20-21.

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

Эквивалентное напряжение 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, Fa – 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.

Сила трения , где f – коэффициент трения, Fn – сила нормального давления.

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

Делается предположение, что каждая половина ступицы соединяется с рычагом шарнирно в т.О и записывается равенство моментов одной половинки ступицы .Откуда сила затяжки болта после подстановки значения Fn


* Руководитель Исадченко В.С.

будет.

В данном решении силы приложены к разным деталям (Fa приложена к болту – растягивает его, Fn приложена к валу, Ff – к поверхности рычага). Кроме того при таком положении т.О нужно учитывать еще момент от силы Ff , т.е. и в результате получится другая зависимость

Сила трения появится, если создадим на поверхности силу нормального давления Fn, сжимая клеммы затяжкой болта с усилием Fa.

Тогда ; .

При сжатии клеммы будет иметь место поворот. За условный шарнир принимаем точку О (пересечение касательных),тогда можем рассматривать в равновесии только верхнюю (или нижнюю) часть клеммы .

.

В соответствии с аксиомами статики теоретической механики расчетная схема будет иметь вид, показанный на рис.2.

Рисунок 2

Все силы Fa, Fn, Ff – приложены к половинке клеммы. Условный шарнир (т.О) на пересечении касательных. Тогда плечо силы Ff равно 0. Сила, с которой болт действует на клемму (сжимающая) и которая растягивает его, будет равна .

Выводы

Расчетные схемы, предложенные П.Г. Гузенковым и В.Т. Павлище, являются неверными.

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.