Расчет осевого усилия винта

2. Резьбовые крепежные соединения, нагруженные поперечной силой

Резьбовые крепежные соединения, нагруженные поперечной силой, перпендикулярной оси болта, имеют две конструктивные разновидности:

a) болт, поставленный в отверстие с зазором (рис. 3, а) и затянутый так, чтобы сила трения, возникающая между поверхностями соприкасающихся деталей, обеспечила нормальную работу соединения без относительного смещения деталей.

Рис. 3. Резьбовые крепежные соединения, нагруженные поперечной силой

сила затяжки, где К = 1,2…1,5 – коэффициент запаса от взаимного сдвига деталей.

Такой болт работает на растяжение и кручение. Учитывая работу болта на кручение коэффициентом затяжки k_зат = 1,3, получаем следующую расчетную зависимость:

где f – коэффициент трения между поверхностями соединяемых деталей.

Здесь расчетное напряжение обозначено σэкв, так как оно учитывает совместное влияние нормальных напряжений от растяжения болта и касательных напряжений, возникающих при его кручении. Отсюда следует, что

б) болт, поставленный в отверстие без зазора (рис. 3; б, в), диаметр которого определяют из расчетов на срез:

где S₀ =πd₀ 2 /4 – площадь сечения стержня болта в том месте,

где он подвергается срезу; d0=d+(1…2) мм – диаметр ненарезанной части болта (рис. 3, б); d – номинальный диаметр резьбы болта; δmin – наименьшая толщина соединяемых деталей; n – число плоскостей среза (рис. 3; б, в); z – число болтов.

Пример. Чугунный, СЧ 15, σ_вр=153 МПа, корпус подшипника, нагруженный силой Q=16 кН, прикрепляется к станине четырьмя болтами (рис. 4), δ=18 мм. Подобрать болты из стали СтЗ (σ_т=225 МПа) для двух случаев: болты поставлены с зазором; болты поставлены без зазора в отверстия из-под развертки.

Болты, соединяющие корпус подшипника со станиной, в рассматриваемом случае нагружены поперечной силой.

Рис. 4. Чугунный корпус и параметры для вычислений

Для болтов, поставленных в отверстия с зазорами, вычисляем допускаемое напряжение при растяжении. Принимая для стали СтЗ σ_т = 225 МПа и [n] = 2, получаем:

Принимаем f = 0,14. Коэффициент запаса от сдвига стыка K = 1,2; тогда при z = 4 получаем:

Принимаем d = 27 мм при Р = 3 мм.

Для болтов, поставленных без зазора в отверстия из-под развертки, определяем диаметр d0 из расчета на срез.

Принимая среднее значение допускаемого напряжения на срез

Для расчета соединения на смятие для чугуна СЧ15 σвр = 153 МПа, и следовательно:

Из уравнения прочности на срез определяем диаметр стального болта:

Из уравнения прочности на смятие определяем диаметр стального болта:

Следовательно, можно принять d₀=9 мм из расчета на срез; при этом номинальный диаметр резьбы болта d=8 мм (M8).