ИЗЧИСЛЯВАНЕ НА БОЛТОВЕ, ВИНТОВЕ И ШПИЛКИ ПРИ СТАТИЧНИ НАТОВАРАНИЯ
Повредата на болтовете и винтовете обикновено се дължи на счупване на пръта с резба. Тъй като размерите на стандартните болтове, винтове и шпилки отговарят на условието за тяхната еднаква якост според посочените критерии, изчислението обикновено се извършва по един основен критерий за ефективност - якостта на изрязаната част на пръта. Въз основа на изчислението на пръта за якост се определя номиналният диаметър на резбата на болта. Дължината на болта се взема в зависимост от дебелината на частите, които трябва да се съединят. Останалите размери на болта, както и гайките, шайбите и ключалката на гайката се вземат в зависимост от диаметъра на резбата в съответствие със съответните GOST.
Нека разгледаме изчислението на болтовете при статично натоварване.
Болтът е натоварен с аксиална сила на опън; няма предварително и последващо затягане (връзката е хлабава, фиг. 38).
Този тип натоварване е сравнително рядък. Болтовете в този случай обикновено са под действието на гравитацията. Типичен пример за това натоварване е резбованият край на товарната кука на подемна машина.
Състояние на якост на болта
(8.1)
където σρ е проектното напрежение на опън в напречното сечение на резбовата част на болта;F— сила на опън на болта;άγ—вътрешен диаметър на резбата на болта; Ισρ] е допустимото напрежение на опън на болта.
В бъдеще, за краткост, думата "болт" ще означава други продукти с резба: винтове, шпилки, резбови пръти и др.
Формула (8.1) се използва при изчислението за проверка на болта. От него следва зависимостта за проектното изчисление на болта
(8.2)
II.Болтът изпитва напрежение и усукване поради затягане.
Въртящият момент, генериран в опасното напречно сечение на болта, е равен на моментаΤ в резбата,определена по формулата , където Fa е аксиалната сила, ψ е ъгълът на резбата.
Еквивалентното напрежение в болта, в опасното напречно сечение на което има надлъжна сила, равна на силатаFна затягане, и въртящ моментТ,, равен на момента в резбата, определяме чрез хипотезата за енергията на деформация:
(8.3)
където σ3ΚΒ е еквивалентното (намалено) напрежение за опасната точка на болта; σρ е напрежението на опън в напречното сечение на болта; τk е най-голямото напрежение на усукване, което възниква в точките на контура на напречното сечение на болта.
Като се вземат за стандартни стоманени болтове с метрична резба ψ=2°30', d2/d1=l, 12 и f=0,15, което съответства на φ'=8°40΄ накрая
Следователноболт, работещ едновременно на опън и усукване, може да се очаква само да се разтяга според допустимото напрежение на опън, намалено с1,3пъти, или чрез проектната сила, увеличена в сравнение със силата на опън на болтас 1,3пъти.
Подобно решение се препоръчва за болтове, натоварени с аксиални сили на опън и подложени на усукване от затягане на гайки под натоварване. Такова натоварване се извършва в винтови връзки (фиг. 39).
III. Предварително затегнатият болт е допълнително натоварен с външна аксиална сила на опън; липсва или е възможно последващо затягане на болта.
След предварително затягане на болта със сила F3, болтът се разтяга и частите на съединението се компресират. Когато външна силаFдейства върху болтова връзка (фиг. 40, а), само част от нея χFдопълнително натоварва болта, а останалата част (1—χ)Pотива на частично разтоварване на частистава от компресия (фиг. 40, б). Коефициентът χ, който отчита дела на външното натоварванеF,на болт, се наричакоефициент на външно (основно) натоварване.
Тъй като проблемът за разпределението на силатаFмежду болта и съединението е статично неопределен, той се решава с помощта на условието за съвместимост на деформациите. Когато външна силаFдейства върху връзката преди съединението да се отвори, компресията на частите, свързани с болта, намалява с толкова, колкото е разтегнат болтът, т.е.
(8,5)
където -коефициентът на съответствие на частите, свързани с болта;-коефициентът на съответствие на болта,т.е. удължението на болта при опън под действието на сила от 1 N. От уравнение (8.5) следва, че коефициентът на външно натоварване
Коефициент на съответствие на болта
къдетоlе дължината на деформируемата част на вала на болта, взета равна на дебелината на свързаните части, компресирани от болта;Aе площта на напречното сечение на болтовата греда (за стъпаловидна греда, средната намалена площ на сечението);Е— модул на еластичност на материала на болта.
За определяне на коефициента на съответствие на частите, които трябва да се съединят, се използва методът, предложен от проф. И. И. Бобариков.
Според I. I. Bobarykov, деформациите на частите, които трябва да бъдат съединени, се простират до така наречените конуси на натиск (фиг. 41), външният диаметърaна по-малките основи на които е съответно външният диаметър на опорната повърхност на гайката (глава на болт, пружинна шайба и т.н.), а генераторите са наклонени под ъгъл α = 45 °. Последните изследвания установиха, че ъгълът α