|
Наиболее характерным случаем действия переменных внешних нагрузок на винтовые соединения является действие нагрузок, изменяющихся от 0 до F (по отнулевому циклу), например в соединениях крышек шатунов. При изменении внешней (рабочей) нагрузки от 0 до F нагрузка на болт изменяется от предварительной затяжки FХО до максимальной нагрузки F∑. Динамическая составляющая процесса
Напряжения в винте нагруженном по отнулевому циклу будут иметь следующие характеристики
Среднее напряжение цикла:
где – максимальное напряжение
напряжение затяжки
амплитуда напряжений
При расчете винтов проверяют запас прочности по амплитудам и максимальным напряжениям. Запас прочности по амплитудам Определяют как отношение предельной амплитуды (приближенно принятой равной пределу выносливости винта при знакопеременном симметричном цикле) к действующей амплитуде напряжений.
где σ-1 – предел выносливости винта при симметричном цикле нагружения; Кσ – эффективный коэффициент концентрации напряжений. Для метрической резьбы соединения винт–гайка: из углеродистых сталей Кσ = 4 … 6 из легированных сталей Кσ = 5,5 … 7,5 из титановых сплавов Кσ = 4,5 … 6. Запас прочности по максимальным напряжениям Определяют приближенно, как отношение предельного напряжения σпр к действующему максимальному напряжению на винте. Обычно этот расчет сводится к расчету на статическую прочность
где σmax = σFxo + 2·σа Расчет винтов, подверженных воздействию переменной нагрузки выполняют в форме проверочного. Анализируя формулу для определения динамической составляющей процесса нагружения стыка по отнулевому циклу, можно сделать вывод, что динамическую составляющую нагрузки можно уменьшить, если увеличить λб или уменьшить λд (жесткие фланцы – податливые болты). Для этого следует увеличить длину или уменьшить диметр болта. Опыт эксплуатации резьбовых соединений, подверженных действию переменных нагрузок, а также испытания соединений на усталостную прочность показывают целесообразность применения значительной начальной затяжки соединений для увеличения усталостной прочности винтов. Затяжка увеличивает номинальное давление р между сопряженными поверхностями, снижает контактную податливость стыка и, поэтому, с увеличением Fxo снижается доля переменной нагрузки c F, воспринимаемой болтами. Таким образом, важным условием для повышения несущей способности болтов при действии циклических нагрузок является уменьшение шероховатости и повышение точности сопряженных поверхностей, повышение жесткости фланцев и силы затяжки Fxo.
|
Особенности работы динамически нагруженных болтов
и проверка прочности
