Pultin aksiaalikuorma. Kierreliitosten lujuuslaskelma

Pulttimenetelmän käyttö osien kytkemiseen mahdollistaa tarvittaessa rakenteen tai mekanismin purkamisen ja yksinkertaistaa purkamista korjaus- tai kunnostustöitä varten.

Rakenteen käytön aikana osien liitoksissa on erityyppisiä kuormia, jotka on otettava huomioon suunnittelussa. Pulttiliitokset voivat altistua kuormituksille, jotka on suunnattu pulttien akselia pitkin (jännitys-puristus), säteittäisellä (vääntö), samoin kuin kuormille, jotka on suunnattu pultin akseliin nähden kohtisuoraan tasoon. Jälkimmäinen, joka ylittää pultti-mutteriparin kiristämisen aiheuttaman kitkavoiman, voi aiheuttaa kiinnittimen leikkauksen ja leikkauksen muodonmuutoksen (tällaiset voimat vaikuttavat myös niiteihin, nastaisiin, tapiin, tappeihin jne.).

Pulttiliitännällä on mahdollista kiinnittää useita osia, mikä lisää mahdollisten leikattujen tasojen lukumäärää, mikä myös välttämättä otetaan huomioon rakenteen suunnittelussa.

Johdannaisessa sallitaan eräitä yksinkertaistuksia yksityiskohtien kokemien vaikutusten kuvaamiseksi, ja toimivien voimien arvojen oletetaan olevan maksimi luotettavuuden varmistamiseksi.

YHTEISTEN KUORMAIDEN TESTAAMISEN YHTEYDEN LASKEMAAVAT

Leikkauspultti lasketaan ottaen huomioon useita tekijöitä, jotka vaikuttavat liitoksen kykyyn vastustaa liitettäviin osiin vaikuttavia voimia. Nämä tekijät ovat:

osien epätasaisuus;
materiaalien saantovahvuudet;
osan reikien halkaisijoiden ja pultin akselien välinen ero;
liitoksen kiristysvoima;
liitettävien osien poikittaiset mitat (paksuus);
reikien sijainti suhteessa toisiinsa ja liitettyjen osien reunat;
pultitangon halkaisija sen työosassa. Langan ulkohalkaisijaa ei oteta huomioon, koska se ei vastusta ulkoisia voimia;
materiaalien kitkakertoimet, joista liitetyt osat on valmistettu.

Saumojen laskennat tehdään erilaisten kaavojen mukaan liitosten erilaisista olosuhteista riippuen.

Mukana toimitetun pultin halkaisija (ilman välystä) laskettu siivuille kaavalla:

D \u003d √4P / πt
D on pultin halkaisija;
P on pulttiin vaikuttava poikittainen voima (newtonina);
t on sallittu leikkausjännitys (MPa), joka riippuu materiaalista ja asetetaan referenssitaulukoiden mukaan, yleensä 0,2-0,3 myötölujuudesta.

Leikkauspulttien välttämiseksi tyhjä , on tarpeen varmistaa asianmukainen kitkavoima osien välillä, joka saavutetaan tietyllä pultin kiristysvoimalla, ja se lasketaan seuraavalla kaavalla:

Q \u003d P / f
P on leikkausvoimaan (leikkausvoimaan) nähden poikittaissuuntainen voima, joka syntyy kiristämällä pultti-mutteri-paria;
f on kitkakerroin. Riippuu materiaaleista, joista liitetyt osat on valmistettu, pariutumispintojen käsittelyn puhtaudesta ja voiteluaineen määrästä, asetetaan hakemistojen mukaan.

myös kiristysvoima voidaan laskea kaavalla:
Q \u003d πd²q / 4
d on pultin kierteen sisähalkaisija;
q on suurin sallittu vetolujuus, MPa.

Useille nivelille pultti lasketaan kiristysvoimasta:
Q \u003d P / fi
fi on liitosten lukumäärä.

Kapenevat pultit ne lasketaan samalla tavalla kuin häiriösovituksella asennetut, koska pultin pään kartiomainen muoto tarjoaa rajapinnan osaan, jossa ei ole rakoa.

Laskettaessa liitosta, jossa on useita osien kiinnityskohtia, kokonaiskuorma tulisi jakaa tasaisesti kiinnittimien kesken, tai vähiten kuormattujen osien ollessa kyseessä, on otettava enimmäisleikkausvoimat.

Edellä mainitut kaavat ovat tietysti yleisluonteisia, ottamatta huomioon kaikkia yhdisteen työolosuhteita. Aikaisemmin yhdisteen lujuuteen vaikuttavat tekijät lisätään tarvittaessa näihin kaavoihin laskennallisesti tai empiirisesti saatujen lisäkertoimien muodossa.

Lisäksi kiinnitettäessä osia pulteilla on tarpeen ottaa huomioon se tosiseikka, että absoluuttisen arvon ja voiman suunnan epätasaiset vaikuttavat liitoksen eri osiin. Rakenteen lujuuden varmistamiseksi on tehtävä yhteys ottamalla huomioon rasitusdiagrammi, etenkin tapauksissa, joita standardeissa ei ole säädetty.

Pulttiliitäntöjä koskevissa standardeissa, jotka on kehitetty ottaen huomioon lujuus- ja luotettavuusvaatimukset, vahvistetaan kiinnittimien valmistuksessa käytetyn teräksen laatu, kiinnittimien mitat ja niiden välinen etäisyys. Lisäksi niiden reikien mittoja säädetään, jotka on asennettu raolla.

Joten esimerkiksi rakennusaineille asetettavat vaatimukset on vahvistettu teollisuusstandardissa STO 0041-2004 “Teräsrakenteet. Pulttiliitännät. Suunnittelu ja laskenta. "

Standardit tarjoavat laajan valikoiman kiinnittimiä - pultteja, muttereita, uralevyjä, mikä antaa sinun suunnitella rakenteita käyttämättä tarpeettomia laskelmia uusista osista ja niiden tuotannosta. Riittää, kun hyödynnetään jo tuotettua teollisuutta hyödyntämällä säätöjä ottaen huomioon turvallisuusmarginaali (yleensä sen kerroin on yhtä suuri kuin 1,3 liitoksen maksimikuormituksesta).

PULPAYHTEISTYÖJEN KUVA Piirustuksissa

Rakennettaessa piirustuksissa kierteitettyjä (mukaan lukien pultattuja) liitoksia, ruuvikierteet on esitetty ehdollisesti. Tämä saavuttaa piirustusten toteuttamisen yksinkertaisuuden ja nopeuden. Hyväksytyt ehdolliset kuvat asennetaan standardin GOST 2.315-68 mukaisesti.

Pultin ulkohalkaisija ulkohalkaisijassa on tavanomaisesti merkitty yhdellä pääviivalla, sisähalkaisijalla kiinteällä ohuella viivalla. Pultin ulkonevissa, jotka on muodostettu leikkaamalla sen taso kohtisuorassa akseliin nähden, sisähalkaisija on merkitty ohutviivalla, joka on vedetty ympyrän kolmella neljänneksellä. Viistettä ei ole esitetty, vain pultin pituussuunnassa. Ohuiden ja pääviivojen etäisyyden ei tulisi olla suurempi kuin langankorkeus, mutta sen ei saa olla pienempi kuin 0,8 millimetriä.

Mutterin sisäkierre on kuvattu päinvastoin - päälinja sisähalkaisijaa pitkin.

Poikkileikkauksen ja poikkileikkauksen kuoriutuminen suoritetaan kiinteälle päälinjalle. Kun kiinnitetään ruuviliitosta piirustukseen, pultin, mutterin ja aluslevyn mitat tehdään vakiomittojensa mukaisesti. Eli vakiokiinnikkeiden koot asennetaan niihin GOST: n mukaan.

Epäonnistuminen tangon murtumisen takia, langan vaurioituminen tai tuhoutuminen. Koska vakiopulttien, -ruuvien ja -nappien koot täyttävät ehto, että ne ovat yhtä vahvoja määriteltyjen kriteerien mukaisesti, laskenta suoritetaan yleensä yhden tärkeimmän toimintakriteerin - tangon leikatun osan lujuuden - perusteella. Tangon lujuuden laskemisesta määritetään pultin kierteen nimellishalkaisija. Pultin pituus määritetään liitettävien osien paksuuden mukaan. Pultin jäljellä olevat mitat, samoin kuin mutterit, aluslaatat ja mutterilukot, otetaan kierteen halkaisijasta asiaankuuluvien GOST-standardien mukaisesti.

Harkitse staattisen kuormituksen mukaisten pulttien laskentaa.

Pultti on kuormitettu aksiaalisella vetovoimalla.

Pultti on kuormitettu aksiaalisella vetovoimalla; sen alustava ja myöhempi kiristäminen puuttuvat (jännittämätön liitos, kuva 1).

Tämän tyyppinen lastaus on suhteellisen harvinaista. Pultit ovat tässä tapauksessa yleensä painovoiman vaikutuksessa. Nostolaitteen kuormakoukun kierteitetty pää voi toimia tyypillisenä esimerkkinä tästä lastauksesta.

Kuva 1

Pultin lujuusolosuhteet
jossa σ s - laskettu vetolujuus pultin leikatun osan poikkileikkauksessa;
F - pultin venytysvoima;
d 1 - pultin kierteen sisähalkaisija;
[σ p] - pultin sallittu vetolujuus.

Kaavaa (1) käytetään pultin varmennuslaskelmassa. Tästä seuraa riippuvuus pultin suunnittelulaskelmassa

tai

Pultti vetoaa ja vääntyy kiristymisen vuoksi.

Pultin vaarallisessa poikkileikkauksessa esiintyvä vääntömomentti on yhtä suuri kuin momentti T kaavan määrittelemässä säieessä

Vain asetettuihin ruuveihin määritettäessä tankojen kiertymismomenttia tulee loppupään kitkamomentti ottaa huomioon.

Ekvivalentti jännitys pultissa, jonka vaarallisessa poikkileikkauksessa syntyy pitkittäisvoima yhtä suuri kuin voima F suihkut ja vääntömomentti Tyhtä suuri kuin kierteessä oleva hetki, määrittämme muodostumisenergian hypoteesilla:

jossa σ ekv - vastaava (alennettu) jännite pultin vaarapisteelle;
σ s - vetolujuus pultin poikkileikkauksessa;
τ k - suurin vääntörasitus, joka syntyy pultin poikkileikkauksen muodon pisteissä.

Korvaamme kaavan vääntömomentin arvon kaavaan

ja ota kerroin pois

juuresta. saadaan

Ottaen vakiona teräspultit metrinen lanka ψ \u003d 2 ° 30 ", d2 / d1 \u003d 1,2 ja f \u003d 0,15 mikä vastaa ψ \u003d 8 ° 40 "vihdoin päästä σ ekv ≈1,3σ s

Tämän seurauksena samanaikaisesti jännityksessä ja vääntömomentissa toimivan pultin voidaan odottaa vetävän vain sallitulla vetolujuudella, joka on pienentynyt 1,3-kertaisesti tai rakennevoimalla, joka kasvaa 1,3-kertaisesti pultin venytysvoimaan verrattuna.

Siksi pultin suunnittelulaskenta suositellaan tässä tapauksessa suoritettava kaavan mukaan

tai

Kuva 2

Esikiristetty pultti kuormataan lisäksi ulkoisella aksiaalisella vetovoimalla; myöhemmin pultin kiristämistä ei ole tai se on mahdollista.

Tämäntyyppinen kuormitus on yleisin, koska useimmat kierreliitännät vaativat pulttien alustavan kiristämisen, mikä varmistaa liitoksen tiiviyden ja liitoksen osien keskinäisten siirtymien puuttumisen, jotka häiritsevät liitoksen toimintaa. Tähän luokkaan kuuluvat pultit sisältävät laippa-, perusta- jne.

Kiristä pultti ennalta kiristämällä F 3 pultti on venytetty ja nivelosat puristetaan. Kun toimit ulkoisen lonkeron pulttiliitäntään F (Kuva 3) vain osa siitä χ F lataa lisäksi pultin ja loput (1-χ ) F menee nivelosien osittaiseen purkamiseen puristuksesta (kuva 4). tekijä χ ottaen huomioon ulkoisen kuormituksen osuus Fpulttia kohti kutsutaan ulkoisen (pää) kuorman kerroin.

Kuva 3

Kuva 4

Koska ongelma sähkönjakelun F pultin ja liitoksen välillä on staattisesti määrittelemätön, sitten se ratkaistaan \u200b\u200bkäyttämällä muodonmuutosten yhteensopivuuden ehtoa. Kun se toimii ulkoisen voiman kytkennässä F ennen liitoksen avaamista pultilla kytkettyjen osien puristus vähenee niin paljon kuin pultti venyy, ts.

jossa X d - pulttiosien vaatimustenmukaisuuskerroin;
X b - pultin vaatimustenmukaisuuskerroin, ts. pultin venymä jännityksen alaisena 1 N voimasta. Yhtälöstä seuraa, että ulkoisen kuorman kerroin

Kuva 5

Pultinmukaisuussuhde

jossa l - pultitangon muotoaan muuttavan osan pituus, joka on yhtä suuri kuin pultin puristamien osien paksuus;
- pultitangon poikkileikkauspinta (porrastetulle tangolle - keskimääräinen pienentynyt poikkileikkauspinta-ala);
E - pultin materiaalin kimmokerroin.

Vaatimustenmukaisuuskerroin määritetään X b liitetyt osat käyttävät prof. II Bobarykovym.

I. I. Bobarykovin mukaan liitettävien osien muodonmuutokset ulottuvat ns. Painekartioihin (kuva 6), joiden pienempien pohjien ulkohalkaisija on vastaavasti mutterin tukipinnan (pultin pää, jousialuslevy jne.) Ja generaattoreiden ulkohalkaisija. kallistettu kulmaan a \u003d 45 °. Viimeaikaiset tutkimukset ovat todenneet, että kulma α<45° . Suositellaan otettavaksi tg a \u003d 0,5.

Kuva 6

Kuva 7

Laskelmien yksinkertaistamiseksi korvaa kartio sylinterillä, jonka ulkohalkaisija on yhtä suuri kuin kartion keskimääräinen halkaisija. Liitettyjen osien vaatimustenmukaisuuskerroin

jossa h 1, h 2, ..., h n - liitettävien osien paksuus;
A 1, A 2, ..., A n - painekartioiden (sylinterien) poikkileikkauspinta-ala asianmukaisista osista;
E 1, E 2, ..., E n - näiden osien materiaalien kimmoisat moduulit.

(Kuva 6) esitetylle liitokselle

ja (kuvassa 7) esitetylle liitokselle samoilla liitettävien osien materiaaleilla

Suuri vaatimustenmukaisuuskerroin X b pultti ja pieni taipuisuus X d kytkettyjen osien ulkoinen kuormituskerroin χ pieni ja melkein kaikki ulkoinen voima F menee purkamaan nivel. Alhainen vaatimustenmukaisuuskerroin X b pultit ja korkea taipuisuus X d liitettävät osat, esimerkiksi käytettäessä paksua elastista nauhaa liitoksessa, suurin osa ulkoisesta voimasta F siirretään pulttiin. Elastisten tiivisteiden puuttuessa ulkoisen kuormituskerroin χ =0,2...0,3 . Joustavien tiivisteiden läsnä ollessa kerroin i\u003e χ on erittäin tärkeä ja voi olla lähellä yhtenäisyyttä.

Edellytys liitoksen avaamisen mahdottomuudelle

jossa että - pultin kiristyskerroin ottaen huomioon voima F b esikiristä pultti; liitoksissa ilman tiivisteitä vakiona ulkoisella kuormituksella että=1,25...2 muuttuvalla ulkoisella kuormituksella että=2...4 . Tiivisteiden tiiviysolosuhteiden mukaan kerroin että On suositeltavaa nostaa arvoon 5 ja joskus enemmän.

Edellä esitetystä seuraa tämä vetovoima F 0vaikuttaa pulttiin esikiristämisen jälkeen ja ulkoisen voiman kohdistamisen jälkeen F (katso kuva 4)

tai

Ilman myöhempää kiristämistä pultti lasketaan ottaen huomioon alustavan kiristyksen vääntömomentti suunnitteluvoiman mukaisesti, katso kaava

tai

Laskettaessa edellisillä voimakaavoilla F 0 ja F s ulkoinen kuormituskerroin χ asetetaan edellä ilmoitetuissa rajoissa. Pultin laskemisen jälkeen suositellaan laskemaan arvo χ ja vertaa sitä aikaisemmin hyväksyttyyn arvoon. Jos välillä on aiemmin hyväksytty arvo χ ja sen laskettu arvo on suuri ero, sinun pitäisi ottaa arvo χ lähemmäksi laskettua arvoa ja laske sitten pultti uudelleen.

Pultin suunnittelulaskelma ilman seuraavaa kiristämistä suoritetaan kaavan mukaan

mistä alkaen

Pultin suunnittelulaskelma, jolle myöhempi kiristys on mahdollista, suoritetaan ottaen huomioon tämän kiristyksen aiheuttama vääntömomentti, suunnittelujärän mukaan yhtä suuri kuin 1,3F 0
mistä alkaen

Pultti, joka on asennettu reikään, jossa on rako (kuva 8), lastataan poikittaisella voimalla.

Kuva 8

Tässä tapauksessa pultti kiristetään sellaisella kiristysvoimalla F 3siten, että tästä johtuva kitkavoima F ƒ liitettävien osien rajapinnalla oli vähintään ulkoinen leikkausvoima F. Seurauksena pultti toimii jännityksessä voimalla. F 3. Vaadittava pultin kiristysvoima määritetään olosuhteista

mistä alkaen

jossa ƒ - kitkakerroin kytkettyjen osien välillä; valurauta- ja teräsosille ƒ \u003d 0,15 ... 0,2.

Sallittu jännitys riippuu pultin materiaalista ja sen halkaisijasta, koska hallitsemattomalla kiristyksellä on vaara, että pienen läpimitan pultit voidaan kiristää ennen niiden pysyviä muodonmuutoksia. Tämä aiheuttaa vaikeuksia suunnittelulaskelmassa, koska ei tiedetä, mikä sallittu jännite tulisi hyväksyä. Siksi laskenta suoritetaan joko peräkkäisten likiarvojen menetelmällä tai käytetään taulukkotietoja ruuvien sallituista kiristysvoimista, jotka on laskettu ottaen huomioon riippuvuus [σ t] pultin halkaisijat, katso taulukko "Pultin sallitut kiristysvoimat hallitsemattomaan kiristykseen".

Ohjatulla kiristyksellä (laajamittaisessa ja massatuotannossa) hiiliteräspulttien turvakerroin staattisessa kuormituksessa [s] \u003d 1,3 ... 2,5; suuret arvot lisääntyneen vastuun omaaville rakenteille tai pienellä tarkkuudella tehollisten kuormien määrittämisessä

Sallittu rasitus ruuviliitosten romahtamisessa kiinnitettäessä teräsosia

kun kiinnitetään valurautaosia

jossa σ t - myötölujuus;
σ v - liitettävien osien materiaalin vetolujuus.

Kierrekiinnittimien tuhoamisen tyypit: sauvan repeämä lankaa tai pään siirtymäosaa pitkin; langan vaurioituminen tai tuhoutuminen (murskaus ja kuluminen, leikkaus, taipuminen); pultin pään (ruuvin) vaurioituminen.

Vakiopulttien, -ruuvien ja -tappien koot täyttävät liitoksen kaikkien elementtien yhtä lujuuden edellytyksen. Siksi on mahdollista rajoittaa laskemalla yhden peruskriteerin - kierteitetyn osan lujuuden mukaan - ja ruuvien, pulttien ja mutterien koot voidaan ottaa standardin taulukoiden mukaan lasketun langan halkaisijan mukaan. Pultin, ruuvin ja tapin pituus valitaan liitettävien osien paksuuden mukaan.

Harkitse lujuuden laskemista kierreliitännät vakiokuormalla.

Pultti lastataan ulkoisella voimalla F (pultti ilman alustavaa kiristämistä), esimerkiksi koukun leikattu osa kuorman ripustamiseen. Leikkaamalla heikentynyt koukkuosa on vaarallinen (kuva 26.21). Vetolujuuden tilasta

(26.22)

(26.23)

missä \u003d 0,6– hiiliteräspultin sallittu vetolujuus.

Pultti kiristetään kiristysvoimalla F s, eikä ulkoista kuormaa ole (kuormittamattomat kannet, kiinnikkeet jne.). Pultin akseli kokee jännityksen ja vääntymisen yhdistetyn toiminnan, ts. venytetty aksiaalivoima F 3 pultin kiristämisestä ja kiertyy hetkellä, joka on yhtä suuri kuin kitkan momentti kierteessä T p (kaava (26.16)) .Sellaisten pulttien (kuva 26.22) lujuus määritetään vastaavalla jännityksellä

(26.24)

missä on vetolujuus, määritetty kaavalla (26.22) F \u003d F s; - vääntörasitus, - pultin vaadittu turvakerroin materiaalista riippuen

pultti, kuorman luonne ja pultin halkaisija.

Tavanomaisissa metrisissä lankoissa, ts. Pultin laskenta jännityksen ja vääntymisen yhdistetylle vaikutukselle voidaan korvata vetolujuuden laskelmalla, mutta voiman F p 1,3-kertaisella lisäyksellä. Metrisiin langoihin

(26.25)

Pultin kierteen arvioitu halkaisija määritetään kaavalla (26.23) laskemalla

Pulttiliitäntä kuormitettu voimilla, jotka siirtävät osia nivelissä. Liitoksen luotettavuuden ehtona on, että osissa ei ole leikkautumista risteyksessä.

Raon (Kuva 26.23 a) yhteydessä pultti asennetaan alustavalla kiristyksellä. Ulkoista voimaa F ei siirretä suoraan pulttiin, siksi se lasketaan kireydelle

kiristysvoima F c.

riisi. 26.23

Osien leikkaamisen välttämiseksi raon läsnä ollessa liitoksen pintojen kitkavoiman tulee olla vähintään ulkoinen leikkausvoima F:

(26.26)

jossa minä - liitoksen lukumäärä; f -kitkakerroin; K - turvallisuuskerroin ( K \u003d 1,3 - 1,5 staattiselle ja K \u003d\u003d 1,8 - 2,0 muuttuvalla kuormituksella); Z on pultin lukumäärä liitoksessa.

Pultti lasketaan tässä tapauksessa kiristysvoiman avulla

(26.27)

Asennettaessa pulttia ilman rakoa (kuva 26.23 b), ennakko kiristämistä ei tarvita. Pultti kokee leikkauksen ja murskautumisen. Pultinvarsi luottaa

leikattu ja hienoilla yksityiskohdilla - ja murskaus. Vahvuusolosuhteet:

(26.28)

missä on vastaavasti laskettu ja sallittu pultin materiaalin jännitys leikkausta kohti, \u003d (0,2 - 0,3); d o - pultin leikkaamattoman osan halkaisija; –Suhteellisesti lasketut ja alimmat sallitut murskausjännitykset (pultin tai osan materiaalille), \u003d (0,8 - 1,0); S-pienin osan paksuus.

Pultti kiristetään ja ulkoisella kuormalla on taipumus avata liitos (pultit kaasusäiliöiden ja nesteiden säiliöiden kansien kiinnittämiseen, ilmakehän paineella täytetyt, sylinterit, pumput, pohjat pohjoihin jne.). Pulttien kiristämisen tulee varmistaa liitoksen tiukkuus tai liitoksen avautumattomuus (raon estämiseksi) kuormituksen alaisena. Tämä ongelma ratkaistaan \u200b\u200bottaen huomioon yhteysosien muodonmuutokset.

Ulkoinen kuorma (R on tuloksena oleva kuorma; Z on pulttien lukumäärä) aiheuttaa pultin pidentymisen (kuva 26.24), ja osien muodonmuutos vähenee samalla määrällä. Pultin osapuolen kuorma vähenee myös. Siksi uskotaan, että pultti havaitsee osan ulkoisesta kuormasta.

missä on ulkoinen kuormituskerroin, joka osoittaa, kuinka paljon pultti havaitsee ulkoisen kuorman (otetaan huomioon pultin ja liitettävien osien vaatimustenmukaisuus).

Arvo määritetään pultin ja osien ylimääräisten muodonmuutosten yhtäläisyyden ehdolla. Edellytyksestä, että liitettävien osien liitostiheys säilytetään (raon mahdottomuus), otetaan

(26.31)

missä K z - alustavan kiristyksen turvakerroin: vakiokuormalla K z \u003d 1,25 - 2,0; muuttujalla K s \u003d 2,5 - 4.

Laskeessa lujuutta, jos pultin myöhempi kiristäminen on mahdollista, se lasketaan suunnittelukuorman F p mukaan ottaen vääntö: (26.32)

Mitat ovat pyörillä, joissa on ulkoiset hampaat.