Коэффициенты безопасности

1.4 Коэффициенты безопасности

Коэффициенты безопасности определяют по напряжениям s и t:

S_s = s_пред/ s_max ³ [S_s]; S_t = t_пред / t_max ³ [S_t],

где при постоянных напряжениях предельными s_пред (t_пред) являются предел текучести s_Т (t_Т) – для пластичных материалов и временное сопротивление s_В (t_В) – для хрупких материалов; при переменных напряжениях предельными являются пределы выносливости деталей s_limD, t_limD.

При совместном действии напряжений s и t находят общий коэффициент безопасности: S = S_s S_t/ (S_s² + S_t²)^1/2 ³ [S], где при постоянных напряжениях [S_Т] = 1,3…2 – по пределу текучести s_Т; [S_В] = 2…2,4 – по пределу прочности s_В; при переменных напряжениях [S] = 1,5…2,5 – для пластичных и [S] =

= 2,5…4 – для хрупких материалов.

2. Резьбовые соединения

2.1 Основные виды крепежных изделий

Резьба – это образование на поверхности детали выступов и впадин, идущих по винтовой линии. Резьбовое соединение имеет две детали: с наружной резьбой (винт) и с внутренней резьбой (гайка). Все резьбы стандартизованы.

Для соединения деталей применяют болты (винт с гайкой, рис. 2.1, а), винты (рис. 2.1, б) – вместо гайки резьба в одной из скрепляемых деталей и шпильки (рис. 2.1, в) – стержень с двумя нарезанными концами (синтез болта с гайкой и винта: ввинчивание по плотной посадке в деталь).

Соединения винтами – самые прогрессирующие, особенно при отсутствии в узлах мест под гайки и при высоких требованиях к их массе и внешнему виду.

На рис. 2.1 указаны: d – номинальный (наружный) диаметр резьбы; l – длина болта, винта, шпильки; l₀ – длина нарезанной части стержня под гайку; l₁ – глубина завинчивания; l₃ – выход стержня за гайку; = 6P – недорез резьбы; х = (2…2,5) Р – сбег резьбы; Н – высота гайки; Н₁, Н₂ – толщины деталей; s – толщина шайбы; d_h – диаметр отверстия в деталях под стержень винта; Р – шаг резьбы.

По характеристикам статической прочности крепежные детали разделяют на классы прочности и группы.

Для стальных болтов, винтов и шпилек по ГОСТ 1759.4–87 предусмотрено 11 классов прочности: 3.6; 4.6; 4.8; 5.6; 5.8; 6.6; 6.8; 8.8; 9.8; 10.9; 12.9 (цифры условно обозначим a.b). Первое число а, умноженное на 100, представляет собой номинальное значение временного сопротивления s_В, МПа, материала резьбовой детали. Произведение a×b×10 – номинальное значение предела текучести s_Т, МПа. Второе число – b×10 = s_Т / s_В% – степень пластичности материала. Например, болт класса прочности 6.8: s_В = 6×100 = 600 МПа; s_Т = 6×8×10 = 480 МПа; s_Т / s_В = 8×10 = 80%.

Для стальных гаек с высотой, равной или более 0,8d, по ГОСТ 1759.5–87 установлены 7 классов прочности: 4, 5, 6, 8, 9, 10, 12. Число, умноженное на 100, показывает напряжение от испытательной (пробной) силы, МПа.

Существует правило, что разрыв в соединении должен быть по резьбе стержня болта. Отсюда число класса прочности гайки показывает наибольший класс прочности болта (первую цифру), с которым данная гайка может использоваться в соединении. Например, гайка класса прочности 5 может применяться с болтом класса прочности не выше 5.8.

Крепежные изделия в зависимости от условий эксплуатации могут быть изготовлены с защитным покрытием или без покрытия. Обозначение покрытий от 00 до 13. Например, 00 – без покрытия; 01 – цинковое с хроматированием; 02 – кадмиевое с хроматированием; 05 – окисное; 12 – серебряное; 13 – никелевое.

2.2 Краткие сведения из теории резьбовой пары

1. Момент завинчивания и осевая сила на винте

Подавляющее большинство резьбовых соединений с предварительной затяжкой. Затяжка создается при сборке с целью, чтобы после приложения рабочей нагрузки не происходило раскрытия стыка или сдвига соединяемых деталей.

При завинчивании гайки (или винта с головкой) необходимо приложить момент завинчивания Т_зав (рис. 2.2) для преодоления момента Т_Р сопротивления в резьбе и момента Т_Т сопротивления на торце гайки:

Т_зав = Т_Р + Т_Т, (2.1)

где T_P = F_t d₂ / 2 = 0,5 F_затd₂tg(y + j₁); (2.2)

Т_Т = 0,5 F_затf_Td_ср, (2.3)

В формулах (2.2) и (2.3): F_t – окружная (в плоскости, перпендикулярной к оси соединения) движущая сила; F_зат – осевая сила затяжки; d₂ – средний диаметр резьбы; y – угол подъема резьбы; j₁ – приведенный (с учетом влияния угла профиля α) угол трения в резьбе: j₁ = j / cos(a/2), φ – угол трения материалов пары винт – гайка; f_T – коэффициент трения материалов пары гайка – деталь; d_ср – средний диаметр кольца (рис. 2.2): d_ср = 0,5 (D + d_h).

Угол подъема резьбы y определяют по среднему диаметру d₂ (рис. 2.3):

tgy = P_h / pd₂ = nP / pd₂,

где nP = P_h – ход резьбы, n – число заходов.

Подставляя в формулу (2.1) значения моментов Т_Р и Т_Т, получим

Т_зав = 0,5 F_затd₂[tg(y + j₁) + f_Td_ср / d₂]. (2.4)

Все резьбы геометрически подобны. В среднем для метрической резьбы:

y = 2⁰30¢; d₂ » 0,9d; d_ср » 1,4d; j₁ = j / cos30⁰ » 1,15j » 1,15 arctgf. Тогда при f = f_T = 0,15 (резьба и торец гайки без смазки) Т_зав » 0,2F_затd. С другой стороны, принимая в среднем длину гаечного ключа L (рис. 2.2) от оси винта до середины ладони рабочего равной 14d, будем иметь момент завинчивания на ключе

Т_зав = F_PL = 14F_Pd, где F_P – усилие рабочего. Из равенства 0,2F_затd = 14F_Pd получим F_зат = 70 F_P, т.е. за счет рычага на гаечном ключе и параметров соединения имеем выигрыш в силе затяжки в 70 раз. При f = f_T = 0,1 F_зат » 100 F_P.

Похожие работы

Резьба и резьбовые соединения

Скачать

23777

0

15

... приведенных на рисунке 4. В обозначение резьбы входят слово Резьба и все необходимые размеры, и предельные отклонения, а также сведения о числе заходов, направлении резьбы. Условное изображение резьбы в сборе На разрезах резьбового соединения в изображении на плоскости, параллельной его оси в отверстии, показывают только ту часть резьбы, которая не закрыта резьбой стержня. Штриховку в ...

Замена резьбовых соединений рычагов подвески автомобиля ГАЗ 24 на резинометаллические шарниры

Скачать

11349

2

5

... . Наряду с названными выше шарнирными соединениями в современных подвесках применяются соединения обычных типов. Однако применение таких соединений непрерывно сокращается. В данном курсовом проекте мы заменим резьбовые соединения рычагов подвески автомобиля ГАЗ-24 на резинометаллические шарниры и рассмотрим их влияние на жесткость подвески. 1. Исходные данные   В = 2,8 м. - база подвески; ...

Сборка разъёмных соединений

Скачать

14236

0

3

... выполнить сквозное отверстие и материал этой детали (с резьбой) не обладает высокими прочностными свойствами (пластмасса, алюминиевые, магниевые сплавы). Поэтому применение винта при частой разборке и сборке соединения из-за малой прочности резьбы не рекомендуется. Шпилька же ввинчивается в деталь с резьбой малой прочности только один раз – при сборке, при последующих разборках и сборках будет ...

Соединения деталей и узлов машин

Скачать

71478

1

27

... болта. Обычно назначают σ0 = (0,4?0,7) σT. Для того чтобы соединения работали в расчетных силовых условиях, необходи­мо контролировать затяжку соединений.   14. Соединения с натягом   Соединение деталей машин с натягом - разностью посадочных размеров - осуществляют за счет их пред­варительной деформации. С помощью натяга соединяют обычно детали с цилиндри­ческими и реже коническими ...