ÓÒÎ×ÍÅÍÍÛÉ ÐÀÑ×ÅÒ ÑÎÅÄÈÍÅÍÈÉ
Ïðè ðàñ÷åòå îòâåòñòâåííûõ ðåçüáîâûõ ñîåäèèåíèé (øàòóííûå áîëòû è äð.) íåîáõîäèìî áîëåå òî÷íî ó÷èòûâàòü âíåøíþþ íàãðóçêó, óñèëèå çàòÿæêè, äîïîëíèòåëüíûå íàïðÿæåíèÿ îò èçãèáà è êðó÷åíèÿ, à òàêæå âëèÿíèå òåìïåðàòóðû äåòàëåé, êîíñòðóêòèâíûõ è òåõíîëîãè÷åñêèõ ôàêòîðîâ íà ïðî÷íîñòü ñîåäèíåíèé.
Îïðåäåëåíèå óñèëèé â çàòÿíóòîì ñîåäèíåíèè ïðè äåéñòâèè âíåøíåé îñåâîé íàãðóçêè.  ðàñ÷åòàõ ãðóïïîâûõ ñîåäèíåíèé ïðîìåæóòî÷íûå äåòàëè çàìåíÿþò ýêâèâàëåíòíûìè ïî æåñòêîñòè (íà ðàñòÿæåíèå-ñæàòèå) âòóëêàìè, ñâÿçàííûìè àáñîëþòíî æåñòêîé äèàôðàãìîé â ôîðìå äåòàëåé. Ê äèàôðàãìå ïðèêëàäûâàþò âíåøíèå íàãðóçêè,
Ñ ïîìîùüþ òàêîé ñõåìàòèçàöèè îñóùåñòâëÿþò ïåðåõîä îò ãðóïïîâîãî ñîåäèíåíèÿ ê ðàñ÷åòó îäèíî÷íîãî (îäíîáîëòîâîãî) ñîåäèíåíèÿ.
Ðàññìîòðèì ñîåäèíåíèå (ðèñ. 5), çàòÿíóòîå ñ óñèëèåì
è çàòåì íàãðóæåííîå âíåøíèì ðàñòÿãèâàþùèì óñèëèåì
ïðèõîäÿùèìñÿ íà äàííûé áîëò.
Ïîëíîå óñèëèå, äåéñòâóþùåå íà áîëò, îïðåäåëÿþò èç äèàãðàììû óñèëèé (ðèñ. 6). Íà äèàãðàììå ïðèâåäåíû êðèâûå äåôîðìèðîâàíèÿ áîëòà (êðèâàÿ I) è ïðîìåæóòî÷íûõ äåòàëåé (êðèâàÿ
âûðàæàþùèå çàâèñèìîñòü óñèëèÿ îò óäëèíåíèÿ (èëè ñæàòèÿ). Ïðè óïðóãèõ äåôîðìàöèÿõ ýòà çàâèñèìîñòü èçîáðàæàåòñÿ ïðÿìûìè ëèíèÿìè.
Óãëû íàêëîíà ïðÿìûõ
õàðàêòåðèçóþò ñîîòâåòñòâåííî ïîäàòëèâîñòü áîëòà è ñòÿãèâàåìûõ äåòàëåé è îïðåäåëÿþòñÿ ðàâåíñòâàìè
ãäå
— êîýôôèöèåíò ïîäàòëèâîñòè áîëòà, ñîîòâåòñòâóåò åãî óäëèíåíèþ ïîä äåéñòâèåì åäèíè÷íîé ðàñòÿãèâàþùåé ñèëû;
— êîýôôèöèåíò ïîäàòëèâîñòè ñòÿãèâàåìûõ äåòàëåé;
çäåñü — ðàñ÷åòíàÿ äëèíà áîëòà;
— ñîîòâåòñòâåíèî ìîäóëü óïðóãîñòè ìàòåðèàëà è ïëîùàäü ñå÷åíèÿ áîëòà.
Ðèñ. 5. Ðåçüáîâîå ñîåäèíåíèå (à) è åãî ðàñ÷åòíàÿ ñõåìà
Ðèñ. 6. Äèàãðàììà óñèëèé â ðåçüáîâîì ñîåäèíåíèè
Äëÿ ïðîìåæóòî÷íûõ äåòàëåé
ãäå
— äëèíà (òîëùèíà) ïðîìåæóòî÷íûõ äåòàëåé;
— ìîäóëü óïðóãîñòè ìàòåðèàëà äåòàëåé;
— ïëîùàäü ïîïåðå÷íîãî ñå÷åíèÿ äåòàëåé.
Óñèëèå çàòÿæêè
âûçûâàåò óäëèíåíèå áîëòà íà âåëè÷èíó
è ñæàòèå ïðîìåæóòî÷íûõ äåòàëåé íà âåëè÷èíó
Òî÷êè
íà äèàãðàììå õàðàêòåðèçóþò óñèëèå è äåôîðìàöèè â áîëòå è ïðîìåæóòî÷íûõ äåòàëÿõ ïîñëå çàòÿæêè.
Âíåøíÿÿ íàãðóçêà
âûçûâàåò äîïîëíèòåëüíîå óäëèíåíèå áîëòà íà
Ðèñ. 7. Çàâèñèìîñòü ïîëíîãî óñèëèÿ â áîëòå îò âíåøíåé íàãðóçêè
âåëè÷èíó
è óñíëíå â áîëòå âîçðàñòàåò íà âåëè÷èíó
Ñèëà, äåéñòâóþùàÿ íà ïðîìåæóòî÷íûå äåòàëè, óìåíüøèòñÿ íà âåëè÷èíó
Ýòî ñíèæåíèå óñèëèÿ ìîæíî íàéòè, ïðîâîäÿ ÷åðåç òî÷êó
ïðÿìóþ
ïàðàëëåëüíóþ ïðÿìîé II.
Ñóììà óñíëíé
òîãäà
Äîïîëíèòåëüíîå óñèëèå íà áîëò
ãäå õ — êîýôôèöèåíò îñíîâíîé íàãðóçêè,
Ïîëíîå óñèëèå íà áîëò
Ðàñ÷åòíàÿ çàâèñèìîñòü ïîëíîãî óñèëèÿ, äåéñòâóþùåãî íà áîëò (øïèëüêó), îò âíåøíåé íàãðóçêè ïîêàçàíà íà ðèñ. 7.
Åñëè âíåøíÿÿ íàãðóçêà èçìåíÿåòñÿ öèêëè÷åñêè (îò 0 äî
òî àìïëèòóäà ïåðåìåííûõ íàïðÿæåíèé â ðåçüáîâîé ÷àñòè áîëòà
è ñðåäíåå íàïðÿæåíèå
ãäå
— íàïðÿæåíèå ïðåäâàðèòåëüíîé çàòÿæêí.
Èç ôîðìóëû (9) ñëåäóåò, ÷òî â çàòÿíóòîì ðåçüáîâîì ñîåäèíåíèè âíåøíÿÿ íàãðóçêà íà áîëò ïåðåäàåòñÿ ëíøü ÷àñòè÷íî
Ðàâåíñòâî (11) ñïðàâåäëèâî äî íà÷àëà ðàñêðûòèÿ ñòûêà. Óñèëèå íà ñòûêå ïîñëå ïðèëîæåíèÿ ñèëû
îòêóäà óñëîâèå íåðàñêðûòàÿ ñòûêà
Åñëè âíåøíÿÿ íàãðóçêà âîçðàñòàåò äî âåëè÷èíû
òî ñòûê ðàñêðîåòñÿ (òî÷êà
íà ðèñ. 7), è ïðè äàëüíåéøåì óâåëè÷åíèè âíåøíåé íàãðóçêè óñèëèå íà áîëò áóäåò
ãäå
— âíåøíÿÿ íàãðóçêà, äåéñòâóþùàÿ íà ñîåäèíåíèå.
Ïîñëå ðàñêðûòèÿ ñòûêà âíåøíÿÿ íàãðóçêà ïîëíîñòüþ ïåðåäàåòñÿ íà áîëò, ÷òî ïðè ïåðåìåííîé íàãðóçêå ïðèâîäèò ê ïîÿâëåíèþ äîïîëíèòåëüíûõ íàïðÿæåíèé óäàðíîãî õàðàêòåðà. Ïîýòîìó óñèëèå çàòÿæêè ñëåäóåò íàçíà÷àòü òàêèì, ÷òîáû ïðè çàäàííîé âíåøíåé íàãðóçêå
ñòûê îñòàâàëñÿ ïëîòíûì.
Äëÿ ñíèæåíèÿ ïåðåìåííûõ íàïðÿæåíèé
â áîëòå ñëåäóåò óìåíüøèòü êîýôôèöèåíò îñíîâíîé íàãðóçêè X. ò. å. ïðèìåíÿòü ïîäàòëèâûå áîëòû (óâåëè÷èâàòü
è æåñòêèå ôëàíöû (óìåíüøàòü
Ïðåèìóùåñòâà ïîäàòëèâûõ áîëòîâ íàãëÿäíî èëëþñòðèðóåò ðèñ. 8. Îòñþäà ïðàâèëî êîíñòðóèðîâàíèÿ ðåçüáîâûõ ñîåäèíåíèé:
Ðèñ. 8. Äèàãðàììû óñèëèé äëÿ ñîåäèíåíèé ñ ðàçëè÷íîé æåñòêîñòüþ áîëòîâ ïðè îäèíàêîâûõ óñëîâèÿõ ðàáîòû
æåñòêèå ôëàíöû — ïîäàòëèâûå áîëòû.
Ïðè íàëè÷èè òåìïåðàòóðíîé äåôîðìàöèè
ãäå
— êîýôôèöèåíòû ñîîòâåòñòâåííî ëèíåéíîãî ðàñøèðåíèÿ è òåìïåðàòóðû ïðîìåæóòî÷íûõ äåòàëåé è áîëòà.
Òåìïåðàòóðíîå óñèëèå
Ïîëíîå óñèëèå íà áîëò â ýòîì ñëó÷àå
Îïðåäåëåíèå êîýôôèöèåíòîâ ïîäàòëèâîñòè áîëòà è ïðîìåæóòî÷íûõ äåòàëåé. Äëÿ áîëòà ïîñòîÿííîãî ñå÷åííÿ çíà÷åíèå
îïðåäåëÿþò ïî ôîðìóëå (7). Äëÿ áîëòà ïåðåìåííîãî ñå÷åííÿ (ðèñ. 9)
ãäå
— ñîîòâåòñòâåííî äëèíà è ïëîùàäü ïîïåðå÷íîãî ñå÷åíèÿ
ó÷àñòêà áîëòà.
Äëÿ êîðîòêèõ áîëòîâ
ñëåäóåò ó÷èòûâàòü ïîäàòëèâîñòü ðåçüáû â ïðåäåëàõ ñîåäèíåíèÿ è ãîëîâêè áîëòà.
Ïîäàòëèâîñòü ðåçüáû ìîæíî âû÷èñëÿòü ïî ôîðìóëàì:
ãäå Ð — øàã ðåçüáû.
Åñëè ìîäóëè óïðóãîñòè áîëòà (øïèëüêè) è ãàéêè (êîðïóñà) ðàçëè÷íû, òî ìîæíî ïðèíèìàòü
Êîýôôèöèåíò ïîäàòëèâîñòè ãîëîâêè áîëòà ñ âûñîòîé
Äëÿ êîðîòêèõ áîëòîâ êîýôôèöèåíò ïîäàòëèâîñòè ñëåäóåò âû÷èñëÿòü ïî ôîðìóëå
Êîýôôèöèåíò ïîäàòëèâîñòè ïðîìåæóòî÷íûõ äåòàëåé îïðåäåëÿþò â ïðåäïîëîæåíèè, ÷òî ïðè äåéñòâèè îñåâîé ñèëû äåôîðìàöèÿ, ðàâíîìåðíàÿ ïî
Ðèñ. 9. Áîëò ñ ïåðåìåííîé ïëîùàäüþ ïîïåðå÷íîãî ñå÷åíèÿ
Ðèñ. 10. Êîíóñû äàâëåíèÿ â ñîåäí èåíèÿõ áîëòîì (à) è âèíòîì (á)
ñå÷åíèþ, ðàñïðîñòðàíÿåòñÿ â ïðåäåëàõ «êîíóñà äàâëåíèÿ» (ðèñ 10).
Íà îñíîâàíèè òåîðåòè÷åñêèõ è ýêñïåðèìåíòàëüíûõ äàííûõ ïðèíèìàþò
ãäå à — óãîë, ñîñòàâëåííûé îáðàçóþùåé êîíóñà ñ îñüþ äëÿ ïðîìåæóòî÷íûõ äåòàëåé íåáîëüøîé òîëùèíû
ãäå
— äèàìåòð îòâåðñòèÿ ïîä áîëò) êîíóñ äàâëåíèÿ ìîæíî çàìåíèòü óñëîâíûì ïîëûì öèëèíäðîì ñ íàðóæíûì äèàìåòðîì (ðèñ. 10, á)
ãäå à — âíåøíèé äèàìåòð îïîðíîé ïîâåðõíîñòè ãàéêè
Êîýôôèöèåíò ïîäàòëèâîñòè òîèêîí ïðîìåæóòî÷íîé äåòàëè
 îáùåì ñëó÷àå äëÿ ïðîìåæóòî÷íîé äåòàëè ïðîèçâîëüíîé òîëùèíû (ðèñ. 10, á) êîýôôèöèåíò ïîäàòëèâîñòè îïðåäåëÿþò ïî ôîðìóëå
ãäå
Çíà÷åíèå X ïðèâåäåíî â òàáë 7.
Åñëè áîëò ñîåäèíÿåò äâà ôëàíöà (ñì ðèñ. 10), òî ñóììàðíûé êîýôôèöèåíò ïîäàòëèâîñòè
 ñëó÷àå, êîãäà êîíóñ äàâëåíèÿ âûõîäèò çà ïðåäåëû ïðîìåæóòî÷íîé äåòàëè (ðèñ 11), êîýôôèöèåíò ïîäàòëèâîñòè îïðåäåëÿþò ïî ôîðìóëå
ãäå
7. Çíà÷åíèÿ áåçðàçìåðíîãî êîýôôèöèåíòà ïîäàòëèâîñòè
(ñì. ñêàí)
Ïîäîáíîé ôîðìóëîé ìîæíî âîñïîëüçîâàòüñÿ ïðè ÷àñòî ðàñïîëîæåííûõ áîëòàõ (øïèëüêàõ), êîãäà îäèí êîíóñ äàâëåíèÿ ïåðåêðûâàåò äðóãîé.
Åñëè äëÿ ãðóïïîâîãî ñîåäèíåíèÿ
, òî ïðè ðàñ÷åòå ìîæíî ó÷èòûâàòü ïëîùàäü ïðîìåæóòî÷íîé äåòàëè, ïðèõîäÿùóþñÿ íà îäíó øïèëüêó (ó÷àñòêîì
íà ðèñ. 11 ïðåíåáðåãàþò).
Ðàñ÷åò óñèëèé â ñëîæíûõ ñèëîâûõ ñõåìàõ, üîëò ñîåäèíÿåò íåñêîëüêî ïðîìåæóòî÷íûõ äåòàëåé (ðèñ. 12), âíåøíÿÿ íàãðóçêà ïðèëîæåíà ê ïðîèçâîëüíûì ñòûêàì.
Ðàçëè÷àþò äåòàëè ñèñòåìû áîëòà, â êîòîðûõ â ðåçóëüòàòå äåéñòâèÿ âíåøíåé íàãðóçêè àáñîëþòíàÿ äåôîðìàöèÿ âîçðàñòàåò (äåòàëè 0, 1 íà ðèñ. 12), è äåòàëè ñèñòåìû êîðïóñà, â êîòîðûõ àáñîëþòíàÿ äåôîðìàöèÿ óìåíüøàåòñÿ (äåòàëè 2, 3).
 ðàññìàòðèâàåìîì ñëó÷àå (ñì. Ðèñ. 12)
— êîýôôèöèåíò ïîäàòëèâîñòè äåòàëåé ñîåäèíåíèÿ;
— òî æå äëÿ áîëòà.
Äëÿ óìåíüøåíèÿ êîýôôèöèåíòà îñíîâíîé íàãðóçêè óïðóãèå äåòàëè (óïðóãèå øàéáû è äðóãèå äåòàëè) ñëåäóåò ââîäèòü â ñèñòåìó áîëòà.
Ðèñ. 11. Âûõîä êîíóñà äàâëåíèÿ çà ïðåäåëû äåòàëè
Ðèñ. 12. Ñõåìà íàãðóæåíèÿ ñèëîâîé øïèëüêè