Упругие элементы стяжных соединений

(60)

Упругие элементы стяжных соединений.

Упругие характеристики системы можно до некоторой степени изменять установкой упругих элементов 1, 3 на болтах 2 (рис. 459) и на корпусах 4 или увеличением упругости корпусов посредством гофрирования стенок 5.

Принадлежность упругих элементов к системе болтов или корпусов определяется следующим признаком: если приложение Рраб вызывает в упругом элементе изменение нагрузки в ту же сторону, что и в болтах, то этот элемент относится к системе болтов. Элементы, у которых приложение Рраб вызывает изменение нагрузки в ту же сторону, что и в корпусе, принадлежит к системе корпуса.

Упругие элементы стяжных соединений

Например, нагрузка на элемент 1 с приложением Рраб увеличивается, как и в болтах (хотя он подвергается сжатию, a не растяжению, как болты), следовательно, этот элемент относится к системе болтов, и его упругость необходимо ввести в упругость болтов. Элемент 3, напротив, разгружается с приложением Рраб и, следовательно, относится к системе корпуса.

Установка упругих элементов на болтах и на корпусах не влияет на величины Рраст, Рсж и напряжения σ1 в болтах, но изменяет коэффициенты асимметрии r1 и r2, силу затяжки Рзат и напряжение σ2 в корпусе.

Установка упругих элементов на болтах, снижая их собственный коэффициент жесткости λ1, до кажущейся величины λ*1, уменьшает исходное значение λ12 до λ*12 и повышает r1 при одновременном снижении r2. Сила Рзат и напряжение σ2 в корпусе возрастают.

Установка упругих элементов на корпусе, снижая его собственный коэффициент жесткости λ2 до кажущейся величины λ*2, увеличивает исходное значение λ12 до λ1*2 и повышает r2 при одновременном снижении r1. Сила Рзат и напряжение σ2 в корпусе уменьшаются. Коэффициенты жесткости упругих элементов, необходимые для получения заданных величин λ*1 и λ*2,

Uprugie elementy 2

Uprugie elementy 3

где λ1 и λ2 — собственные коэффициенты жесткости соответственно болтов и корпусов; lэ/l и l’э/l — отношение высоты элементов к длине болта.

Изменение λ12 установкой упругих элементов не затрагивает основных параметров соединения и, как показано выше, вообще слабо влияет на r1 и r2. Поэтому введение элементов даже очень большой упругости сравнительно мало изменяет параметры системы.

Установка упругих элементов на болтах имеет смысл только при высоких исходных значениях λ12 как средство повышения низких в этой области значений r1. Введение упругих элементов при λ12 < 0,5 приводит к снижению и без того низких значений r2 и бесполезному повышению и без того высоких значений r1. Установка упругих элементов на корпусах целесообразна при λ12 < 0,5 как средство увеличения r2 (повышение надежности стыка).

Примеры.

1. Установка упругих элементов на болтах. Корпус из алюминиевого сплава (Е2 = 7,5·104 МПа; F2 = 2250 мм2), стянутый стальными болтами (Е1 = 2,1·105 МПа; F1 = 2000 мм2), подвергается действию силы Рраб = 105 Н. Фактор λ12 = 21·2000/7,5·2250 = 2,5. Коэффициент затяжки ϑ = 1. Напряжение я болтах σ1 = (ϑ+1)·Рраб/F1 = 2·105/2000 = 100 МПа. Диаграмма Р—e системы представлена на рис. 460, а.

Uprugie elementy 4

Установим на болтах упругие элементы, снижающие их жесткость в 2,5 раза (λ*12 = 1) — штриховая линия на рисунке. Сравнительные характеристики соединений приведены ниже.

Uprugie elementy 5

Таким образом, установка упругих элементов обеспечивает несколько более благоприятные значения коэффициентов асимметрии (сближение численных значений r1 и r2). Напряжение σ2 возрастает.

2. Установка упругих элементов на корпусе. Соединение то же, но с F1 = 1000 мм21 = 200 МПа) и F2 = 14000 мм2. Фактор λ12 = 0,2 (рис. 460, б).

Установим на корпусе упругие элементы, снижающие его жесткость в 5 раз (λ1*2 = 1).

Сравнительные характеристики соединений приведены ниже.

Uprugie elementy 6

Введение упругих элементов сближает величины r1 и r2 и уменьшает напряжение σ2 (впрочем, и без того низкое, как во всех системах с λ12 < 1).

Как видно из примеров 1 и 2, установка упругих элементов незначительно изменяет параметры соединений и как способ их улучшения — малоэффективна.

Гораздо большее значение имеют упругие элементы как средство уменьшения термических сил и повышения релаксационной стойкости соединений.