Расчет.

Московский Государственный Строительный Университет
Кафедра деталей машин
Расчет болтовых соединений и штифтов
Студент: Кузнецов П. А.
Факультет: ТГВ Курс: III Группа: 2
Вариант № 27
1998
Исходные данные.
Число болтов Z=6;
нагрузка на кронштейны и пластины F=7.5 кН.
Расчет.
Болты нагружены осевой растягивающей силой (предварительная и последующая
затяжка их отсутствуют).
Расчетный внутренний диаметр резьбы d1 
4F
    p  Z
,
где   p - допускаемые напряжения в винте при растяжении,
 
p

т
S 
,
S   16. - коэффициент запаса прочности.
4F
d1 
    p  Z

4  7.5
 3.5 м м , принимаем болт d=6, dвн=4.92.
200 103

6
16
.
Болты предварительно затянуты и нагружены осевой силой F. Затяжка обеспечивает
плотность соединения и отсутствие взаимных смещений деталей стыка.
4 Fp
d1 
    p
, где
Fp- расчетная нагрузка на один болт,
 
p

т
S 
,
S   5 - коэффициент запаса прочности при неконтролируемой затяжке для
болта М6 из углеродистой стали.
4 Fp
d1 
    p

4  7.5 103
 6.3 м м
200

5
2.1. При переменной нагрузке затяжка болтов производится до приложения силы:




Fp  13
.  k  1       Fвн  13
.  3  1  0.25  0.25 
7.5 103
 4 103 Н
6
3. Расчет болта при условии нагружения по п.2.1., но с контролируемой затяжкой.
Коэффициент запаса для болтов из углеродистой стали при статической нагрузке
S   2
4. Подобрать длину болта l и его резьбовой части l0, а также гайку для этого болта.
l=50мм, l0=18мм, высота гайки Нг=5мм
Болт М6х50.36 ГОСТ 7798-70
Гайка М6.4 ГОСТ 5915-70
5. Определить аналитически величину предварительной затяжки болта.


Fз ат  k  1     Fвн  3  1  0137
.   7.5  3.2Н ,
6
д
146
. 106
, где


 0137
.
 б   д 9.2 106  146
. 106
 б-
б 
податливость
болта,
равная
его
деформации
при
единичной
нагрузке,
l2
l1
28
18



 9.2 106
5
5
E б  Аб E б  Аб1 21
. 10  28.3 21
. 10 19
д- суммарная податливость соединяемых деталей.
l2- длина гладкой части стержня болта, мм;
l1 - расчетная длина нарезной части болта между гладкой частью болта и опорной
поверхностью гайки, плюс половина длины свинчивания (высоты гайки), мм;
Еб - модуль упругости материала болта (Еб=2.1· 105 Н/мм2);
Аб -площадь сечения гладкой части болта, мм2;
Аб1 - площадь сечения нарезанной части болта, мм2;
Аб 
  d2
4

  62
4
  d1
2
 28.3 ; Аб1 
4

  4.922
4
 19 .
Для соединений кронштейнов без прокладок:
д 
2  h1
2  20

 146
. 106
5
E д  Ад 21
. 10 130.7
Ед - модуль упругости материалов деталей (для стальных Ед=2.1· 105 Н/мм2);
Ад - площадь поперечного сечения деталей в месте распространения деформации, мм2;
Ад 

а  0.5h   d   10  0.5  20  6.6   130.7 ,


4
4

2
1
2
о тв
2
2
а - диаметр опорной поверхности гайки, который в расчетах можно принять равным Sб;
dотв - диаметр отверстия под болт, dотв=6.6 мм.
6. Определение величины сил, действующих после приложения внешней нагрузки.
6.1. Графическое определение
tg 
cб
c

9.2
 1 , tg  д  б 
 6.3 , 81°C.
cб
cб  д 146
.
Fб'  Fз ат  Fвнб  3.2  017
.  3.37 ,
Fд'  Fз ат  Fвнд  3.2  108
.  212
. ,
Fвнб  0.2 ,
Fвнд  11
.
6.2. Аналитическое определение
Fб'  Fз ат  Fвнб  3.2  017
.  3.37 ,
Fд'  Fз ат  Fвнд  3.2  108
.  212
. ,
Fвнб    Fвн  0137
.
 7.5  017
. ,
6
Fвнд  1     Fвн  1  0137
.   7.5  108
.
6
7. Расчет болта на статическую прочность (по максимальным напряжениям).
S
 lim
т

 S  , где бmax - максимально возможные напряжения в болте.
 б max  б max
 б max 

т
7.5
13
.  Fз ат  Fвнб 13
.  3.2  017
.

 0.22 , S  lim 

 34  S  ,
Аб1
19
 б max  б max 0.22
8. Проверка болта на выносливость от действия на соединение возможной переменной
внешней нагрузки, изменяющейся по циклу от Fmin=Fзат до Fmax=F’б с амплитудой Fвнб