Задачи работы
КОНСТРУИРОВАНИЕ БОЛТОВОГО КРЕПЛЕНИЯ КРОНШТЕЙНА К СТОЙКЕ
Лабораторная работа №3
Список использованных источников
Исходные данные
Параметры | Номер варианта | ||||||||
δ, мм | 1,8 | 2,0 | 2,5 | 3,0 | 3,5 | 1,8 | 3,0 | 1,0 | 1,2 |
[σ], МПа |
Параметры | Номер варианта | ||||||||
δ, мм | 2,0 | 0,8 | 3,5 | 0,6 | 0,8 | 1,0 | 1,2 | 1,5 | 1,8 |
[σ], МПа |
Параметры | Номер варианта | |||||||
δ, мм | 2,0 | 2,5 | 3,0 | 0,6 | 0,8 | 1,0 | 1,2 | 1,5 |
[σ], МПа |
1. Крепежные нормали: Сб. стандартов. М.: Минавиапром СССР, 1970.
2. ОСТ 1.34041-79. Соединения заклепками для автоматической клепки. Радиальный натяг и подбор длин заклепок. Введ. с 01.07.79.
3. ОСТ 1.00016-71. Шаг заклепок в заклепочных швах. Введ. с 01.06.72.
4. ГОСТ 2.108-68. Спецификации. Введ. с 01.01.71.
1 Формирование у студентов навыков конструирования болтовых соединений.
2 Изучение нормативной документации по болтовым соединениям.
Рекомендации по конструированию болтовых соединений
Конструирование болтового соединения мало отличается от конструирования заклепочного соединения, особенно для болтов, работающих на срез. В дополнение к параметрам заклепочного соединения (см. лабораторную работу № 2) для болтового определяются:
а) допуск и посадка болта;
б) стандарт гайки и шайбы;
в) минимальные размеры места под ключ;
г) вид стопорения.
Определение нагрузок, действующих на болт
Нагрузки на болт зависят от величины внешних сил, количества и расположения болтов в соединении, конструкции стыка.
Для протяженных болтовых швов в регулярных зонах конструкции определение нагрузок на болт аналогично рассмотренному в лабораторной работе № 2.
Методика определения усилий для группы болтов изложена в курсе «Основы конструирования машин». Напомним, что в ее основе лежит определение «центра жесткости» группы болтов. На рисунке 3.1 показаны два основных варианта нагружения болтов крепления кронштейна:
а – крепление без упора кронштейна в стойку; б – то же с упором.
Составляющие усилия на болт (рис. 3.1) определяются по формулам:
(1)
где Fi - площадь поперечного сечения i-го болта;
P- приложенная к кронштейну нагрузка;
r в случае крепления кронштейна без упора в стойку ( рис3.1 а) расстояние от оси самого нагруженного болта до линии центра жесткости болтов;
в случае крепления кронштейна с упором (рис 3.2 б) в стойку расстояние от оси самого нагруженного болта до опорной точки.
Рисунок 3.1
Если обе составляющие нагружают болт срезом (рис. 3.1,а), определяется их равнодействующая:
Определение диаметра болта
Диаметр болта d, работающего на срез или растяжение, определяется по ОСТ 1.31100-80 [1], где приводятся соответствующие разрушающие усилия для болтов:
(2)
г де Рδ и Рразр - соответственно действующее и разрушающее усилия для болта;
η - коэффициент избытка прочности.
Для варианта на рис. 3.1,а Рδ = R.
Если болт нагружен одновременно срезающим и разрывающим усилиями, диаметр подбирается по эквивалентной нагрузке по ОСТ 1.31100-80.
Из условия прочности болта:
для варианта на рис. 3.1,б:
(3)
Подчеркнем, что в данном случае Рразр - разрушающее усилие для болта при растяжении.
Подбор диаметра болта, при сочетании срезающего и разрывающего усилий можно выполнить и по [4].
Ограничения на выбор d:
1) номенклатура диаметров болтов выбранного типа (указывается в соответствующем стандарте или нормали [1]);
2) d ≥ 5 мм – для неподвижных соединений;
3) d ≥ 6 мм – для шарнирных соединений.
Возможны два варианта конструктивного оформления группы болтов:
а) диаметры болтов соответствуют действующим на них усилиям (эффективен в весовом отношении);
б) диаметры болтов одинаковы и соответствуют усилию в самом нагруженном болте (эффективен в производственном плане).
Проверка болта на смятие выполняется для болтов, работающих на срез, в тех редких случаях, когда материал болта менее прочен, чем материал соединяемых деталей:
(4)
где Рδср - срезающая компонента усилия на болт;
δ - толщина соединяемой детали;
Чаще условие [4] используется для определения δ.
Выбор типа болта
Стандарт (нормаль) определяет форму закладной головки, длину нарезной части, материал и допуск на изготовление болта. Наиболее употребляемые стандарты приведены в табл. 3.1. Все приведенные типы болтов из стали 30ХГСА. Болты из нержавеющей стали 14Х17Н2 применяют в конструкциях из нержавеющих сталей и титановых сплавов. Титановые болты рекомендуется применять только для работы на срез.
Таблица 3.1