Расчет резьбовых соединений

Существуют три основных типа резьбовых соединений:
1. Основной расчетный случай. Соединение нагружено внешней продольной силой (рис. 1);
2. Соединение нагружено поперечной силой. Болт установлен в соединение без зазора или с небольшим натягом (рис. 2);
3. Соединение нагружено поперечной силой. Болт установлен в соединение с зазором (рис. 3);
Данная методика расчета предназначена для предварительного выбора размеров деталей и для проверки прочности неответственных соединений.

Основной расчетный случай.

1. Соединение нагружено внешней продольной силой (риc.1)

Рис. 1. Основной расчетный случай.

При основном расчетном случае болты работают только на растяжение. Расчет производят по внутреннему диаметру резьбы. Допускаемое напряжение находиться в зависимости от диаметра резьбы, вида нагружения и материала болта (табл. 1)

Если в соединении применяеться уменьшенные или нестандартные гайки, то в этом случае необходимо проверять резьбу на срез.

Дополнительные расчетные случаи.

2. Соединение нагружено поперечной силой. Болт установлен в отверстие без зазора или небольшим натягом (рис.2)

Рис. 2. Дополнительный расчетный случай. Болт установлен без зазора.

При данном нагружении болт работает на срез. Расчет производят на диаметр болта d. Если высота выступа h, значительно меньше диаметра болта d, то болт необходимо проверять на смятие. Допускаемое напряжение на срез обычно принимают [τ] ≈ (0.2 - 0.3) σ _т.

3. Соединение нагружено поперечной силой. Болт установлен в отверстие с зазором (рис.3)

Рис. 3. Дополнительный расчетный случай. Болт установлен с зазором.

Если болт поставлен в отверстие с зазором, то поперечная нагрузка должна восприниматься силами трения. Болт расчитывают на силу затяжки. Допускаемое напряжение обычно принимают [σ _p] ≈ 0.6 σ _т.

Рис. 4. Пример болтового соединения с двумя плоскостями трения.

Если резьбовое соединение должно выдерживать большие растягивающие и срезные нагрузки, то применяют специальные пояски, а так же конструктивные элементы в виде шпонок, втулок и других деталей, которые разгружают болты от срезывающих сил.

Механические свойства болтов.

Согласно ГОСТ 1759-70 механические свойства болтов, винтов, шпилек и гаек, изготовленных из углеродистых и легированных сталей, а так же марки сталей должны соответствовать указанным в табл. 1,2. при жестких требованиях к жаропрочности, корозийной стойкости, габаритам и массе крепежных соединений для изготовления их используют специальные стали и сплавы.