Порядок розрахунку

1. Визначається обертальний момент на валу конструкції:

2. Визначається зусилля на один болт, прикладене перпендикулярно до осі болта:

3. Сила попередньої затяжки болта:

4. Розрахункова сила:

5. Визначається допустиме напруження (див.п.4, задача 1).

6. Визначається потрібний розрахунковий діаметр різьби (див.п.5,задача 1)

7. По ГОСТ 8724—81 приймається діаметр різьби болтів (див. п. 6, задача 1).

8. Сумарну товщину скріплених болтами деталей конструкції прийняти рівною діаметру різьби d.

9. По розрахованій різьбі болта прийняти пружинну шайбу (ГОСТ 6402-70, табл. Д 8) та гайку (ГОСТ 5915-70, табл. Д 9).

10. Визначити потрібну довжину болта :

11. По ГОСТ 7798-70 прийняти стандартну довжину болта (табл. Д 10)

12. Виконати ескіз конструкції, приймаючи конструктивно всі інші розміри її елементів.

13. Припустити, що болти установлені без зазорів. Тоді вони працюють на зріз. Діаметр тієї частини болта, що працює на зріз, визначається за формулою

,

де – допустиме напруження на зріз; – границя текучості матеріалу болта.

14. По діаметру d₀ прийняти чистий болт ГОСТ 7817-72 (табл. Д 11).

15. Визначити довжину болта аналогічно п.10, залишивши товщину деталей тою, що одержана вище, а шайбу і гайку підібрати вже для чистого болта (див. п. 9).

16. Порівняти результати розрахунків двох варіантів.

Задача 9. Визначити величину внутрішнього діаметра різьби болта, підібрати болти з крупною метричною різьбою для двох випадків: 1) болт вставлений в отвір з зазором; 2) болт вставлений в отвір без зазору.

Товщину чеки 1 (рис. 2, 9) прийняти рівною зовнішньому діаметру болта. А товщину бічних елементів вилки 2 назначити з умови рівно міцності з'єднання.

Матеріал з'єднуваних деталей – ст. 3. Навантаження стале, загвинчування гайок неконтрольоване. Вихідні дані приведені у табл. 9.

Таблиця 9. Дані до задачі 9

Параметри	Варіант
F, kH
Z
f	0.1	0.15	0.2	0.16	0.2	0.22	0.17	0.18	0.25	0.3
Матеріал болтів	Ст.3	Ст.4	Ст.5	Сталь 30	Сталь 40	Сталь 45	Сталь 35Х	Сталь 40Х	Ст.5	Сталь 35

Примітка: Z — кількість болтів у з'єднанні; f — коефіцієнт тертя у з'єднанні

Порядок розрахунку.

1. Користуючись табл. Д₁ для заданого матеріалу болта встановлюємо границю текучості

2. Для болтового з'єднання з неконтрольованим затягуванням з табл. Д₂ приймаємо коефіцієнт запасу міцності (краще взяти з діапазону діаметрів різьб 16...30 мм).

3. Визначаємо допустиме напруження

4. Приймаємо коефіцієнт запасу від зсуву: . Визначаємо необхідну силу затягування болта

де – кількість площин зсуву у з'єднанні (встановлюється з креслення з'єднання, рис. 2, 9).

5. Визначається розрахункова сила затягування

6. Визначається розрахунковий діаметр різьби d_р:

7. За табл. Д₃ приймаємо діаметр різьби з певним кроком р,для якої

Тут d – зовнішній діаметр різьби болта.

8. Приймаємо товщину чеки рівною d, а боковин вилки – d/2 кожної. Ви­значаємо довжину болтів так, як це показано у попередній задачі (п. 9 та п. 10). Виконується ескіз з'єднання.

9. У випадку, коли болти вставляються у отвори без зазорів, вони працюють на зріз. Допустиме напруження на зріз вираховується за формулою

10. Визначається діаметр тієї частини болта, що буде працювати на зріз:

.

11. По діаметру d ₀ приймаємо чистий болт ГОСТ 7817-72 (табл. Д 11).

12. Довжину болта визначаємо аналогічно вищесказаному (див. п. 8). Виконуєть­ся ескіз з'єднання.

13. Порівнюються результати розрахунків двох варіантів.

Задача 10. У з'єднанні, показаному на рис. 8, 0, болти вставлені без зазорів (ГОСТ 7817 – 72). Діаметр отвору, а отже і болта, d₀ відомий (табл. 10) згідно варіанту. Товщина чеки 1 . Визначити діаметр різьби болтів, якщо їх встановити із зазором, тобто якщо прийняти болти за ГОСТ 7798 – 70. Затягування болтів неконтрольоване. Інші дані прийняти з табл. 10.

Таблиця 10. Дані до задачі 10

Параметри	Варіант
d0
Матеріал болтів	Сталь 30	Ст.5	Ст.5	Ст.4	Ст.4	Ст.3	Ст.3	Ст.2	Ст.2	Сталь 35
Z
f	0.08	0.09	0.10	0.12	0.14	0.16	0.18	0.20	0.22	0.07
K	1.6	1.5	1.5	1.4	1.4	1.3	1.3	1.2	1.2	1.6

Примітка: коефіцієнт запасу проти зсуву

Порядок виконання

1. З умови міцності на зріз

де - допустиме напруження на зріз: - границя текучості матеріалу болта; - число площин перерізу болта (визначається з рисунку з’єднання); - кількість болтів у з’єднанні (задається); - діаметр тієї частини болта, яка працює на зріз. Визначаємо допустиму силу на з’єднання. Границя текучості заданого матеріалу береться з табл. .

2. Далі розрахунок ведеться так, як показано у попередній задачі п.2…8.

ДОДАТКИ

Таблиця Д_1. Механічні характеристики деяких марок сталей

Марка сталі	Товщина листа або діаметр заготовки,мм	Границя текучості , МПа	Границя текучості , МПа	Твердість, НВ
Ст2	до 250
Ст3	до 250
Ст4	до 250
Ст5	до 100
Сталь 30	-
Сталь 35	до 100
Сталь 40	до 100
Сталь 45	до 100
Сталь 35х	до 60
Сталь 40х	до 60

Таблиця Д2. Значення допустимого коефіцієнта запасу міцності при розрахунку болтів з неконтрольованою затяжкою

Сталь	Стале навантаження	Змінне навантаження
Діаметр різьби, мм
6…16	16…30	30…60	6…16	16…30	30…60
Вуглецева	5…4	4…2,5	2,5…1,6	10…6,5	6,5	6,5…5
Легована	6,6…5	5…3,3	3,3	7,5…5		5…4

Таблиця Д3. Основні розміри метричної різьби (ГОСТ 872481)

Діаметр, мм	Крок , мм	Діаметр, мм	Крок , мм
Зовнішній	Середній	Внутрішній	Зовнішній	Середній	Внутрішній
	5,350	4,918	1,0		14,701	13,835	2,0
5,513	5,188	0,75	15,026	14,376	1,5
5,673	5,459	0,5	15,350	14,918	1,0
	7,188	6,647	1,25	15,513	15,188	0,75
7,350	6,918	1,0	15,675	15,459	0,5
7,513	7,188	0,75		16,376	15,294	2,5
7,675	7,459	0,5	16,701	15,835	2,0
	9,026	8,376	1,5	17,026	16,376	1,5
9,188	8,647	1,25	17,350	16,918	1,0
9,350	8,918	1,0	17,513	17,188	0,75
9,513	9,188	0,75	17,675	17,459	0,5
9,675	9,459	0,5		18,376	17,294	2,5
	10,863	10,106	1,75	18,701	18,835	2,0
11,026	10,376	1,5	19,026	18,376	1,5
11,180	10,647	1,25	19,350	18,918	1,0
11,350	10,918	1,0	19,513	19,188	0,75
11,513	11,188	0,75	19,675	19,459	0,5
11,675	11,459	0,5		22,051	20,752	3,0
	12,701	11,835	2,0	22,701	21,835	2,0
13,026	12,376	1,5	23,026	22,376	1,5
13,350	12,918	1,0	23,350	22,918	1,0
13,513	13,188	0,75	23,513	23,188	0,75
13,675	13,459	0,5

Таблиця Д3. (продовження)

Діаметр, мм	Крок , мм	Діаметр, мм	Крок , мм
Зовнішній	Середній	Внутрішній	Зовнішній	Середній	Внутрішній
	25,051	23,752	3,0		36,402	34,670	4,0
25,701	24,835	2,05	37,051	35,752	3,0
26,026	25,376	1,5	37,701	36,835	2,0
26,350	25,918	1,0	38,026	37,376	1,5
26,513	26,188	0,75	38,350	37,918	1,0
	27,727	26,211	3,5		39,077	37,129	4,5
28,051	26,752	3,0	39,402	37,670	4,0
28,701	27,835	2,0	40,051	38,752	3,0
29,026	28,376	1,5	40,701	38,835	2,0
29,513	29,188	0,75	41,026	39,376	1,5
	30,727	29,211	3,5	41,350	39,918	1,0
31,051	29,752	3,0		42,077	40,129	4,5
31,701	30,835	2,0	42,402	40,670	4,0
32,026	31,376	1,5	43,051	41,752	3,0
32,350	31,918	1,0	43,701	41,835	2,0
32,613	32,188	0,75	44,026	42,376	1,5
	33,402	31,670	4,0	44,350	42,918	1,0
	44,7582	42,587	5,0
34,051	32,752	3,0	45,402	43,670	4,0
34,701	33,835	2,0	46,051	44,752	3,0
35,026	34,376	1,5	46,701	44,835	2,0
35,350	34,918	1,0	47,026	45,376	1,5
47,350	45,918	1,0

Таблиця Д4. Сталь прокатна кутова рівнополочна (витяг з ГОСТ8509-86)

Позначення

– ширина полки;

– товщина полки;

A – площа поперечного перерізу;

– відстань від центра тяжіння до зовнішньої грані полки

№ кутника	Параметри
А, см^2	,мм	, мм	R, мм	r, мм	,см
5,0:50х50х6	5,69			5,5	1,8	1,46
5,6:56х56х5	5,41			6,0	2,0	1,57
6,0:60х60х6	6,92			7,0	2,3	1,70
6,3:63х63х6	7,28			7,0	2,3	1,78
7,0:70х70х7	9,42			8,0	2,7	1,99
7,5:75х75х7	10,15			9,0	3,0	2,10
8,0:80х80х8	12,30			9,0	3,0	2,27
9,0:90х90х8	13,93				3,3	2,51
10:100х100х8	15,60				4,0	2,75
11:110х110х8	17,20				4,0	3,00

Таблиця Д5. Допустимі напруження для зварних з’єднань деталей при статичному навантаженні

Вид деформації і напруження	Автоматичне та напівавтоматичне зварювання під шаром флюсу	Ручне дугове зварювання електродами:
Э50А, Э42А	Э50, Э42
Розтяг			0,9
Стиск
Зріз	0,65	0,65	0,6

Таблиця Д6. Шпонки призматичні (ГОСТ 23360-78)

Діаметр вала , мм	Переріз шпонки, , мм мм	Глибина паза, мм
Вала	Втулки
10 до 12	4х4	2,5	1,8
12 до 17	5х5	3,0	2,3
17 до 22	6х6	3,5	2,8
22 до 30	8х7	4,0	3,3
30 до 38	10х8	5,0	3,3
38 до 44	12х8	5,0	3,3
44 до 50	14х9	5,5	3,8
50 до 58	16х10	6,0	4,3
58 до 65	18х11	7,0	4,4
65 до 75	20х12	7,5	4,9
75 до 85	22х14	9,0	5,4
85 до 95	25х14	9,0	5,4
95 до 110	28х16	10,0	6,4
110 до 130	30х16	10,0	6,4

Таблиця Д7. Швелери по ГОСТ 8240-72 (витяг)

- висота швелера;

- ширина полки;

- товщина стінки;

- момент опору перерізу відносно осі

- відстань від осі до зовнішньої грані стінки;

- площа поперечного перерізу

Параметри	№ швелера
			14а		16а		18а		20а
, см
, мм
, мм	4,5	4,8	4,9	4,9	5,0	5,0	5,1	5,1	5,2	5,2
, см	1,44	1,54	1,67	1,87	1,80	2,00	1,94	2,13	2,07	2,28
,	34,8	50,6	70,2	77,8	93,4
,	10,9	13,3	15,6	17,0	18,1	19,5	20,7	22,2	23,4	25,2

Таблиця Д8. Шайби пружинні (ГОСТ 6402-70)

- товщина шайби осьова;

- діаметр шайби внутрішній

товщина шайби радіальна

Діаметр болта, шпильки, мм	, мм	Шайби
Легкі (Л)	Нормальні (Н)	Важкі (В)	Особливо важкі
, мм	, мм	, мм	, мм	, мм	, мм	, мм	, мм
	2,1	-	-	0,5	0,5	0,6	0,6	-	-
2,5	2,6	-	-	0,6	0,6	0,8	0,8	-	-
	3,1	0,6	1,0	0,8	0,8	1,0	1,0	-	-
	4,1	1,0	1,4	1,2	1,2	1,4	1,4	-	-
	5,1	1,2	1,6	1,4	1,4	1,6	1,6	-	-
	6,1	1,4	2,0	1,6	1,6	2,0	2,0	-	-
	8,1	1,6	2,5	2,0	2,0	2,5	2,5	-	-
	10,1	2,0	3,0	2,5	2,5	3,0	3,0	3,5	3,5
	12,1	2,5	3,5	3,0	3,0	3,5	3,5	4,0	4,0
	14,2	3,0	4,0	3,5	3,5	4,0	4,0	4,5	4,5
	16,3	3,2	4,5	4,0	4,0	4,5	4,5	5,0	5,0
	18,3	3,5	5,0	4,5	4,5	5,0	5,0	5,5	5,5
	20,5	4,0	5,5	5,0	5,0	5,5	5,5	6,0	6,0
	22,5	4,5	6,0	5,5	5,5	6,0	6,0	7,0	7,0
	24,5	5,0	7,0	6,0	6,0	7,0	7,0	8,0	8,0
	27,5	5,5	8,0	7,0	7,0	8,0	8,0	9,0	9,0
	30,5	6,0	9,0	8,0	8,0	9,0	9,0	10,0	10,0
	36,5	-	-	9,0	9,0	10,0	10,0	12,0	12,0
	42,5	-	-	10,0	10,0	11,0	11,0	-	-
	48,5	-	-	12,0	12,0	12,00	12,00	-	-

Таблиця Д9. Гайки (ГОСТ 5915-70)

- діаметр різьби;

- крок різьби

H – товщина гайки

- розмір гайки під ключ

, мм
, мм	1,0	1,25	1,5	1,75		2,5		3,5		4,5
, мм
H, мм		6,5
D, мм	10,9	14,2	18,7	20,9	26,5	33,3	39,6	50,9	60,8	72,1	83,4

Таблиця Д10. Болти нормальної точності (ГОСТ 7798-70)

- діаметр різьби болта;

- крок різьби болта;

- довжина різьби болта;

У таблиці знаком відмічені довжини болтів певного діаметру.

, мм
,мм		1,25	1,5	1,75	2,0	2,5	3,0	3,5	4,0	4,5	5,0
,мм		5,5
,мм	10,9	14,2	18,7	20,9	26,5	33,3	39,6	50,9	60,8	72,1	83,4
, мм	Х	Х	-	-	-	-	-	-	-	-	-
	Х	Х	Х	-	-	-	-	-	-	-	-
	Х	Х	Х	-	-	-	-	-	-	-	-
	Х	Х	Х	Х	-	-	-	-	-	-	-
	Х	Х	Х	Х	-	-	-	-	-	-	-
	Х	Х	Х	Х	Х	-	-	-	-	-	-
	Х	Х	Х	Х	Х	Х	-	-	-	-	-
	Х	Х	Х	Х	Х	Х	-	-	-	-	-
	Х	Х	Х	Х	Х	Х	Х	-	-	-	-
	Х	Х	Х	Х	Х	Х	Х	Х	-	-	-
	Х	Х	Х	Х	Х	Х	Х	Х	-	-	-
	Х	Х	Х	Х	Х	Х	Х	Х	Х	-	-
	Х	Х	Х	Х	Х	Х	Х	Х	Х	Х	-
	Х	Х	Х	Х	Х	Х	Х	Х	Х	Х	-
	Х	Х	Х	Х	Х	Х	Х	Х	Х	Х	Х
	Х	Х	Х	Х	Х	Х	Х	Х	Х	Х	Х
	Х	Х	Х	Х	Х	Х	Х	Х	Х	Х	Х
	Х	Х	Х	Х	Х	Х	Х	Х	Х	Х	Х
	Х	Х	Х	Х	Х	Х	Х	Х	Х	Х	Х
	-	Х	Х	Х	Х	Х	Х	Х	Х	Х	Х
	-	-	Х	Х	Х	Х	Х	Х	Х	Х	Х
	-	-	Х	Х	Х	Х	Х	Х	Х	Х	Х
	-	-	Х	Х	Х	Х	Х	Х	Х	Х	Х
	-	-	Х	Х	Х	Х	Х	Х	Х	Х	Х
	-	-	Х	Х	Х	Х	Х	Х	Х	Х	Х
	-	-	Х	Х	Х	Х	Х	Х	Х	Х	Х
	-	-	Х	Х	Х	Х	Х	Х	Х	Х	Х
	-	-	Х	Х	Х	Х	Х	Х	Х	Х	Х
	-	-	Х	Х	Х	Х	Х	Х	Х	Х	Х
	-	-	Х	Х	Х	Х	Х	Х	Х	Х	Х

Таблиця Д11. Болти для отворів з-під розвертки (ГОСТ 7817-72)

, мм - діаметр різьби;

, мм – діаметр ділянки болта, яка працює на зріз;

, мм - довжина болта;

, мм – внутрішній діаметр різьби;

, мм - крок різьби.

, мм
, мм		1,25	1,5	1,75		2,5		3,5		4,5
, мм
, мм
, мм
, мм		5,5		8,5

Навчальне видання

ТЕХНІЧНА МЕХАНІКА

МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ ДО ПРАКТИЧНИХ ЗАНЯТЬ

для студентів інженерних та інженерно-педагогічних спеціальностей

Упорядники: Кравцов Марко Костянтинович, Оболенська Тетяна Олександрівна, Білецька Ірина Василівна

Відповідальний випусковий: М.К. Кравцов

Формат 60x84. 1/16. Умов.друк.арк. __. Тираж ___прим.

________________________________________________

©Українська інженерно-педагогічна академія

________________________________________________

61003, м. Харків, вул. Університетська, 16.

Дата добавления: 2014-12-08