Расчёт ботового соединения на растяжение

Диаметр болтового соединения определяют из расчёта на растяжение, условие прочности [1]:
откуда
Согласно ГОСТ 24705-81 на основные размеры метрических резьб выберем ближайший внутренний диаметр резьбы М48 - 41,866 мм.
Поскольку к соединению приложена переменная нагрузка, выбранную резьбу необходимо проверить на сопротивление усталости.
Максимальное напряджение цикла:
Условие прочности:
S > [S].
Запас прочности S при общем действии нормальных и касательных напряжений может быть рассчитан по формуле:
прочность соединения обеспечена.
2. Расчёт ботового соединения на срез и смятие
Выполнить расчёт ненапряженного болтового соединения (рисунок 2.1). Определить диаметр болта точечного, работающего на срез и смятие. Определить высоту участка смятия h. Выбрать болт. Исходные данные приведены в таблице 2.1.
Рисунок 2.1 - Болтовое соединение
Таблица 2.1 – Исходные данные
№ варианта 12
Сила Р, кН 120
Марка стали 35
Вид нагрузки II
Болт, установленный в отверстие без зазора, рассчитывают на срез:
откуда диаметр болта
Согласно ГОСТ 24705-81 на основные размеры метрических резьб выберем ближайший внутренний диаметр резьбы М52 - 45,866 мм.
Минимальную толщину соединяемых деталей рассчитываем из условия прочности на смятие:
откуда
Поскольку к соединению приложена переменная нагрузка, выбранную резьбу необходимо проверить на сопротивление усталости.
Максимальное напряджение цикла:
Условие прочности:
S > [S].
Запас прочности S при общем действии нормальных и касательных напряжений может быть рассчитан по формуле:
прочность соединения обеспечена.
3. Расчёт ботового соединения на сдвиг
Определить диаметр болта, установленного с зазором. Коэффициент трения стали о сталь без смазки f = 0,15…0,2. Выбрать болт. Исходные данные представлены в таблице 3.1.
Рисунок 3.1 - Болтовое соединение
Таблица 3.1 – Исходные данные
№ варианта 12
Сила Р, кН 120
Марка стали 35
Вид нагрузки II
Максимальное напряжение цикла при установке болта с зазором:
где - напряжения от усилия затяжки,
Осевое усилие на болт - силу предварительной затяжки Р0' найти можно из следующих соотношений [2]:
где z, і - суммарное число количества болтов и поверхностей трения в соединении;
f – коэффициент трения.
С учётом коэффициента запаса (k = 1,3…1,5):
Амплитуда напряжения цикла:
где - коэффициент внешней нагрузки,
где - коэффициент податливости соединяемых деталей,
где - наружный диаметр гайки,
h – толщина соединяемых деталей.
- коэффициент податливости болта,
где l – длина деформируемой части болта.
Выполним проектный расчёт болта с учётом 20-% запаса от сдвига:
Согласно ГОСТ 24705-81 на основные размеры метрических резьб выберем ближайший внутренний диаметр резьбы М68 - 60,669 мм .
Выполним проверочный расчёт соединения из условия усталостной прочности. Примем толщину соединяемый деталей равной 120 мм, тогда
прочность соединения обеспечена.
4. Расчёт группового болтового соединения
Крышка сосуда (рисунок 4.1) привёрнута n шпильками. Определить их диаметр, если максимальное давление в сосуде p, а внутренний диаметр сосуда D. Выбрать шпильку. Исходные данные приведены в таблице 4.1.
Рисунок 4.1 - Схема сосуда
№ варианта 12
n 6
D, м 0,3
р, МПа 1,5
Марка стали Ст3
Вид нагрузки II
Толщина стенки трубы при диаметре до 400 мм – δ = 20 мм. Тип прокладки – фасонная металлическая.
Определяем силу давления газа на крышку:
Определяем силу давления газа на один болт (внешняя нагрузка на болт):
F = Q/z,
F = 106000/6 = 17667 Н.
Определяем нагрузку на болт после предварительной его затяжки и приложения внешней нагрузки F в предположении, что после возможна дополнительная затяжка болта:
где Fзат - усилие, с которым болт затягивают до приложения внешней нагрузки;
- коэффициент затяжки (принять по условию герметичности стыка из интервала значений = 1,3...2,5 - мягкие прокладки, = 2,5...3 - фасонные металлические прокладки, = 3...5 - плоские металлические прокладки) [1];
- коэффициент внешней нагрузки (принять из интервала значений для мягких прокладок = 0,4...0,6, для фасонных металлических прокладок = 0.3..