Правила конструирования стяжных соединений

(60)

Правила конструирования стяжных соединений.

На основе предшествующего анализа можно рекомендовать следующие правила проектирования циклически нагруженных стяжных соединений.

1. Величину λ12 целесообразно выбирать в пределах 0,5—1,0. Оптимальным можно считать λ12 ≈ 1, при котором достигаются примерно равновысокие значения r1 и r2 при наиболее низких коэффициентах затяжки ϑ и, следовательно, наименьших напряжениях, габаритах и массе соединения.

2. Коэффициент затяжки ϑ следует выбирать так, чтобы при данной величине λ12 значения r1 и r2 были бы не ниже 0,6. При λ12 ≈ 1 можно принимать ϑ = 0,5—1, а при λ12 < 1 ϑ = 1—1,5.

3. Напряжения σ1 в болтах рекомендуется с целью повышения релаксационной стойкости принимать небольшими, учитывая, однако, сопутствующее снижению σ1 увеличение габаритов и массы соединения. Нижним пределом можно считать σ1 = 100 МПа, меньше которого площадь F1 резко возрастает. Для конструкций общего машиностроения, а также для корпусов из легких сплавов, стягиваемых стальными болтами, можно принимать σ1 = 120—150 МПа, т. е. изготовлять болты из углеродистых сталей. Для конструкций малой массы и габаритов, а также при чугунных и стальных корпусах целесообразно принимать σ1 = 200—300 МПа (легированные стали). Увеличение σ1 свыше 400 МПа существенного выигрыша в габарите и массе не дает.

Для практических расчетов составлен график (рис. 458) величин Р0раст, Р0сж (жирные линии) и P0зат (тонкие линии) в функции ϑ для различных значений λ12.

Правила конструирования стяжных соединений

Коэффициенты асимметрии определяют из соотношений

Konstruir stajn soed 2

Пример. Корпус из алюминиевого сплава (Е2 = 7,5·104 МПа), стягиваемый стальными болтами (Е1 = 2,1·105 МПа), подвергается действию силы Рраб, изменяющейся от 0 до 105 Н.

Принимаем коэффициент затяжки ϑ = 1. Минимальная сила сжатия стыка Рсж = ϑ·Рраб = 105 Н; максимальная сила растяжения болтов Рраст = (ϑ+1)·Рраб = 2·105 Н. Напряжение в болтах принимаем σ1 = 200 МПа. Площадь сечения болтов

Konstruir stajn soed 3

Диаметры стержней болтов определяют из соотношения

Konstruir stajn soed 4

где n — число болтов. При n = 4; 6; 8 соответственно d = 18; 14,5; 11 мм.

По рис. 458 находим параметры соединений для λ12 = 0,1; 0,5; 1 (построения указаны штриховой линией). Параметры см. в табл.

Konstruir stajn soed 5

При λ12 = 0,1 параметры соединения не благоприятны (излишне высокое значение r1, малое r2, чрезмерная величина F2 = 28000 мм2). Приемлема область λ12 = 0,5—1. Вследствие близости численных значений r1 и r2 и малой величины F2 предпочтительнее значение λ12 = 1. Повышенное напряжение в корпусе (σ2 = 54 МПа) можно снизить путем уменьшения σ1. Согласно формулам (92) и (93) при σ1 = 100 МПа σ2 снижается вдвое вследствие увеличения вдвое F1 и F2.