Популярные статьи

BMW 3-series Coupe (Бмв ) 2006-2009: описание, характеристики, фото, обзоры и тесты

С сентября 2006 года серийно выпускается БМВ 3-й серии купе (Е92). Невзирая на свое техническое родство с седаном и Touring, купе БМВ 3-й серии имеет

Длительный тест Range Rover Sport: часть вторая

Аш длительный тест Range Rover Sport Supercharged подошел к концу. Первая хорошая новость: машину не угнали! Вторая: несмотря на соблазн, за

Audi E-tron (Ауди ) 2010: описание, характеристики, фото, обзоры и тесты

Audi E-tron, представленный на автосалоне в Детройте в январе 2010 года, совсем не то же самое, что E-tron, который выставлялся осенью на IAA 2009 во

Принципы ухода за АКБ зимой

В зимнее время года при морозной погоде аккумулятор автомобиля испытывает нагрузку намного больше, чем в летнее время. Автовладельцами замеченны

SEAT Toledo (Сиат Толедо) 1998-2004: описание, характеристики, фото, обзоры и тесты

Эта модель расширяет присутствие компании SEAT в сегменте рынка престижных автомобилей. Toledo - первый автомобиль компании дизайн которого выполнен

В 2000 г. семейство японских Corolla лишь обновилось. Спрос на эти машины падал и классическая Corolla уже не устраивала японских покупателей. Как

Skoda Octavia (Шкода Октавия) 1996-1999: описание, характеристики, фото, обзоры и тесты

Skoda Octavia - это современный переднеприводной автомобиль с поперечным расположением двигателя. На нём может стоять один из пяти моторов концерна

Chrysler PT Cruiser (Крайслер Пт крузер) 1999-2010: описание, характеристики, фото, обзоры и тесты

Дебют серийной модели PT Cruiser состоялся в 1999 году в Детройте. Компании Chrysler удалось зацепить ностальгическую струну в душе каждого простого

Примеряем Audi A6 Allroad и A8 Hybrid к нашим дорогам

Компания сыграла на контрасте, представив одновременно две модели, совершенно противоположные по идеологии: сверхэкономичный лимузин-гибрид А8 и

Toyota Tundra Crew Max (Тойота Тундра Crew Max) 2006-2009: описание, характеристики, фото, обзоры и тесты

Toyota Tundra (Тойота Тундра) проектировался как грузовик. Мощный двигатель, основательная рама и большая грузоподъемность... вот что отличает этот

Архив сайта
Облако тегов
Календарь

Стрижні високоміцних болтів і шпильок при статичних навантаженнях

  1. Розподіл статичного навантаження на стрижні болтів і шпильок Западини різьблення болтів і шпильок
  2. Неспроможність методу розрахунку навантаження на різьбові кріпильні вироби на основі найбільших напруг
  3. Розподіл осьових напруги в різьбі болта
  4. Осьові напруги на болт
  5. Напруги поперек болта або шпильки
  6. Обчислення межі міцності болтів і шпильок
  7. Високоміцні кріпильні вироби
  8. Свервисокопрочние шпильки і болти
  9. висновок
  10. Список літератури

Розподіл статичного навантаження на стрижні болтів і шпильок

Западини різьблення болтів і шпильок

У різьбової частини стрижня болта (Шпильки) осьові напруги розтягнення нерівномірно розподілені по площі поперечного перерізу, причому найбільша їх концентрація відзначається в западинах різьблення.

Неспроможність методу розрахунку навантаження на різьбові кріпильні вироби на основі найбільших напруг

Однак при розрахунку міцності в умовах статичного навантаження не слід брати за основу найбільші напруги. Результати дослідів показали, що ці місцеві піки напруг не роблять істотного впливу на міцність стрижня, тобто його здатність протистояти дії розтягуючих навантажень. Існують декілька гіпотез для тлумачення цього факту, вперше вивченого на зразках з надрізом.

Розподіл осьових напруги в різьбі болта

Розподіл осьових напруги в різьбі болта

Рис.1. Схема розподілу осьових напружень розтягу;
1,2,3 - відповідно в пружною, упругопластической
і пластичної областях

Осьові напруги на болт

На рис. 1 показана область дії (заштрихована) осьових напружень розтягу в поперечному перерізі різьбової частини кріпильного вироби з урахуванням пластичних деформацій. Характер розподілу напружень залежить від механічних властивостей матеріалу деталі, його схильності до зміцнення і так далі. Відзначимо, що максимум напружень у пластичній області зміщується до осі стержня.

Напруги поперек болта або шпильки

У різьбової частини стрижня поряд з осьовими діють напруги розтягнення, спрямовані поперек болта, в результаті чого утворюється об'ємний напружений стан. Це ускладнює розвиток пластичних деформацій і збільшує міцність стрижня. Відзначимо, що поверхня западин різьблення знаходиться в умовах двовісного розтягування.

Спостерігається протилежний вплив двох факторів:

  • нерівномірність розподілу напружень знижує міцність стрижня,
  • об'ємність напруженого стану викликає підвищення міцності.

Чим пластичнее матеріал, тим більшою мірою позначається вплив другого чинника. Малопластичні матеріали (титанові сплави, чавун та ін.) Дуже чутливі до концентрації напружень; їх несуча здатність може знижуватися (на відміну від пластичних матеріалів) навіть при статичних навантаженнях.

Обчислення межі міцності болтів і шпильок

Слід зазначити, що при малоциклових випробуваннях (200..1000 циклів) вплив концентрації напружень позначається помітніше.

При обчисленні межі міцності руйнівне навантаження зазвичай відносять до площі різьбової частини стрижня, відповідної внутрішньому діаметру різьби. Межа міцності різьбового стержня в такому випадку

σ'в = 4F / (πd21). (1)

Результати випробувань болтів з різних матеріалів (за винятком малопластичних сталей, термічно оброблених на дуже високу міцність) показали, що

σ'в> σв,

де σв - межа міцності гладкого зразка. Під величиною σв розуміється відношення найбільшого навантаження при розриві до початкової площі гладкого зразка.

Значення відносини σ'в / σв для ряду матеріалів наведені в табл. 1. Якщо руйнівне навантаження віднести до фактичної площі поперечного перерізу різьби А, то σ'в зменшиться. Фактична площа поперечного перерізу більше площі по внутрішньому діаметру різьби d1; при цьому

πd12 / 4 <A <πd22 / 4.

У стандартах ряду країн, а також в ГОСТ 1759-87 для болтів в якості розрахункової використовують площу, віднесену до діаметру, рівному половині суми середнього і внутрішнього діаметрів різьблення:

As = π (d1 + d2) 2/16.

В цьому випадку межа міцності різьбового стержня

σв * = F / As; (2)

відношення

σ'в / σв * = 1/4 (1 + d2 / d1) 2.

Наприклад, для різьби М10 при d2 / d1 = 1,14, σ'в / σв = 1,15.

З аналізу даних, наведених в табл. 1, випливає, що для болтів з найбільш поширених сталей (45, 38ХА, З0ХГСА і ін.) При розрахунку за формулою () можна приймати σв ** = σв.

Таблиця 1

Значення відносин σв = σв, σв * = σв для різних матеріалів

Різьба Марка матеріалу Температура гарту to, ° C охолоджуючого середовища Qв * Температура відпустки старіння (to в градусах σвMПа Qв / Q в Qв * / Q в Стали M10 30ХГСА 890 Масло 400 1530 1, 24 1,08 500 1150 1,29 1,12 600 930 1,36 1,18 18Х2Н4ВА 950 Повітря 170 1250 1,43 1,25 850 Масло 400 1100 1,37 1,19 37ХН3А 860 Масло 560 тисячу 1,24 1 , 08 38ХА 860 Масло 525 1050 1,33 1,16 860 560 1020 1,21 1,05 840 450 1150 1,26 1,10 840 Вода 550 900 1,29 1,12 M12 * 1.5 M6 40ХН2MA 850 Масло 540 1330 1520 1,05 1,20 0,98 1,00 M12 * 1.5 M6 45 860 (нормалізація - - 860 1,19 1,00 M10 M8 M6 4Х12Н8Г8MФБ 1140 Вода 800 1100 950 1100 1,18 1.21 1.24 1,02 1.04 1.06 M10 M6 16ХСН 925 400 1200 1,10 1,25 1,04 1,05 Титанові сплави M6 M8 ОТ4-1 - - 750 отжиг на повітрі 650 700 1,24 1,20 1,33 1,04 1,00 1,08 M6 M8 ВТ14 840 Вода 600 950 1 050 1,15 1,05 0,97 0,87 M6 M8 ВТ14 - - 825 (отжиг з охолодженням з піччю 900 1,15 0,97

Видно також, що малопластичні матеріали (наприклад, титанові сплави) чутливі до концентрації напружень навіть при статичних навантаженнях.

Значення d1 і А1 для різьби найбільш поширених розмірів дані в табл. 2.

Таблиця 2

Розміри найбільш поширених різьб по ГОСТ 9150-81

d, мм P, мм d1, мм А1мм2 d, мм P, мм d1, мм А1, мм2 3 0,5 2,459 4,75 20 2,5 17,294 235 4 0,7 0 , 5 3,242 3,459 8,24 9,40 2
1,5
1 17,835 18,376 18,917 250 265 281 5 0,8 0,5 4,134 4,459 13,4 15,6 22 2,5
2
1,5
1 19,294 19,835 20,376 22,917 292 308 326 344 6 1 0,75 4,917 5,188 19,0 21,1 8 1,25 1 0,75 6,647 6,917 7,188 34,7 37,6 40,6 10 1,5 1,25 1 8,376 8,647 8,917 55,1 58,7 62,4 24 3
2
1,5
1 20,752 21,835 22,376 22,917 338 374 393 412 12 1,75 1,5 1,25 1 10,106 10,376 10,647 10,917 80,2 84,6 89,0 93,6 27 3
2
1,5
1 23,752 24,835 25,376 25,917 443 484 506 527 14 2 1,5 1,25 1 11,835 12,376 12,647 12,917 110 120 126 131 30 3,5
3
2
1,5 26,211 26,752 27,835 28,376 540 562 608 632 16 2 1,5 1 0,75 13,835 14,376 14,917 15,188 150 162 175 181 33 3,5
3
2
1,5 29,211 29,752 30,835 31,376 670 695 746 774 18 2,5 2 1,5 1 15,2944 15,835 16,376 16,917 184 197 211 225 36 4
3
2
1,5 31,670 32,752 33,835 34,376 787 841 899 928

При розрахунку міцності шпильки або болта слід звернути увагу на міцність перехідної частини від різьблення. Для підвищення опору втоми перехідну частину іноді виконують у вигляді проточки. Якщо найменший діаметр проточки дорівнює dп, то руйнівна сила (по проточці)

F = κσвπdп / 4,

де κ - коефіцієнт зміцнення.

Для проточки у вигляді напівкруглої канавки можна прийняти κ = σ'в / σв; для проточки, що має циліндричний ділянку, -κ = 1.

Для проточки у вигляді напівкруглої канавки можна прийняти κ = σ'в / σв;  для проточки, що має циліндричний ділянку, -κ = 1

Мал. 2. Різьба зі стоком (а) і проточкою (б) P = 1.5 мм, x≤2.2мм,
h = 3 мм, R = 1 мм, R1 = 0.5 мм

Якщо різьблення кінчається звичайним збігом х або проточкою h (рис. 2, а, б), то статичному руйнування піддасться ділянку з повним профілем різьблення. Результати дослідження М. П. Mapковцем впливу сбєга різьблення і проточки на міцність болтів зі сталі З0ХГСА (σв = 1200 ... 1300 МПа) дані в таблиці 3.

Табл. 3. Руйнівне навантаження Fдля болтів зі стоком і проточкою при випробуванні на розтяг.

Різьба d1, мм dп, мм F1kН M10 8.14 7.60 73.9 / 66.8 M14 * 1.5 12.14 11.56 168/153 M18 * 15 16.14 15.56 285/274

У чисельнику і знаменнику наведені значення F при наявності відповідно сбєга і проточки. Слід зазначити, що в першому випадку руйнування відбувалося завжди по різьбі, у другому - по проточці.

Високоміцні кріпильні вироби

Високоміцні болти і шпильки

Високоміцні болти з легованих сталей, термічно оброблені на межу міцності σв = 1200 ... 2100 МПа, дозволяють зменшити габарити нарізного сполучення. Для таких болтів проводять спеціальну термічну обробку, встановлюючи за нею ретельний контроль.

Зниження водневої крихкості і зменшення впливу дефектів поверхні досягають поліруванням і кадміюванням.

Болти з високоміцної конструкційної сталі умовно поділяють на високоміцні і сверхвисокопрочние.

Високоміцні болти з σв = 1100 ... 1600 МПа призначені для сприйняття великих осьових навантажень. Їх встановлюють в отвори корпусних деталей з зазором, затягуючи до напруги затяжки σ0 = 0,7 ... 0,8) σт. Високоміцні болти з σв = 1100 ... 1400 МПа застосовують у відповідальних з'єднаннях, які працюють при значних змінних навантаженнях і в умовах підвищеної (до 400 ° С) температури. Болти зі сталі з σв = 1400 ... 1600 МПа широко використовують в металоконструкціях, де потрібне створення великих зусиль затягування замість клепаних з'єднань.

Свервисокопрочние шпильки і болти

Сверхвисокопрочние болти з σв = 1800 ... 2100 МПа працюють, головним чином, на зріз. Допускаються короткочасні напруги розтягнення (максимальні), але, як правило, не більше 1000 МПа, напруги від затяжки - не більше 400 МПа.

висновок

Високоміцні і сверхвисокопрочние кріпильні вироби покликані відповідати найвищим вимогам надійності при експлуатації, наприклад, у складі з'єднань фланців відповідального призначення. Екстремальні умови навантажень на кріплення зустрічаються на технологічних трубопроводах об'єктів енергетики, хімічної, нафтохімічної та інших галузей промисловості і техніки.

Список літератури

  1. Ретшер Ф. Деталі машин: в 2-х томах .. - М.: Госмашметіздат. 1933-1934г ..
  2. Якушев А. І., Мустай Р. Х., Мавлютов Р. Р. Підвищення міцності та надійності різьбових з'єднань .. - М.: Машинобудування, 1979. - 214 c.
  3. Якушев А. І. Вплив технології виготовлення і основних параметрів різьби на міцність різьбових з'єднань .. - М.: Оборонгиз, 1956.

Отримавши доступ до даної сторінки, Ви автоматично приймаєте Користувача угода .