Расчет и выбор болтовых и штифтовых соединений для различных конструктивных решений

ГОУ ВПО

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ

СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Научно-исследовательский университет

Кафедра деталей машин

Расчетная работа

по дисциплине: «Детали машин и основы конструирования»:

«Расчет и выбор болтовых и штифтовых соединений для различных конструктивных решений»

Выполнил студент МиАС III – 2	КАРАБАНОВ.В.М..
Проверил	АБРАМОВ В.Н.

Москва 2010 г.

Номер варианта –45

Внешняя нагрузка на кронштейн и пластины F= 55кН

Число болтов z= 6

Материал болтов 4.6

Айзенберг Михаил

1. Расчет и подбор стандартных болтов для крепления кронштейна для случаев нагружения, приведенных в п.1.1-1.3

1.1 Болты нагружены осевой растягивающей силой (предварительная и последующая затяжка их отсутствует).

Расчетный внутренний диаметр резьбы

мм

где - допускаемые напряжения в винте при растяжении

Н

- коэффициент запаса прочности

Выбираем диаметр болта d₁ =10.11 мм.(М12 )

1.2.1 Затяжка болтов производится до приложения силы

где F_вн – внешняя отрывающая нагрузка, приходящаяся на один болт (при равномерном нагружении Н;

- коэффициент основной нагрузки при отсутствии прокладок;

К – коэффициент затяжки.

Расчетную силу F_р и диаметры болтов (п.1.2.1 и п. 1.2.2) определили для двух вариантов внешней нагрузки: Айзенберг Михаил

а) при постоянной внешней нагрузке (К =1,5…2)

Выбрали К= 1,75 и .

Н

МПа

Выбрали коэффициент запаса прочности при неконтролируемой затяжке.

мм.

Выбрали диаметр болта d₁ = 17.29мм. (М20 ).

Вновь выбрали коэффициент запаса прочности .

МПа

мм.

Выбрали диаметр болта d₁ = 20.75 мм. (М24 ).

б) при переменной от 0 до F внешней нагрузке (К =2…4)

Выбрали К= 3 и

Н

МПа

Выбрали коэффициент запаса прочности при неконтролируемой затяжке.

мм.

Выбрали диаметр болта d₁ = 26.21мм. (М30 ).

1.2.2 Последующая дополнительная затяжка болтов под нагрузкой F :

а) при постоянной внешней нагрузке (К =1,5…2)

Выбрали К= 1,75 и .

Н

МПа

Выбрали коэффициент запаса прочности при неконтролируемой затяжке.

мм.

Выбрали диаметр болта d₁ = 17.29 мм. (М20 ).

б) при переменной от 0 до F внешней нагрузке (К =2…4)

Выбрали К= 3 и

Н

МПа

мм.

Выбрали диаметр болта d₁ = 26.21 мм. (М30 ).

1.3 Расчет болта при условии нагружения по п.1.2.1,б, но с контролируемой затяжкой.

Выбрали К= 3,5, и коэффициент запаса прочности .

МПа

мм

Выбрали диаметр болта d₁ = 17,29 мм. (М20 ).

Н

2. Для выбранного диаметра стандартного болта при нагружении по п.1.3 выполнили следующее:

2.1 Определили размеры плиты кронштейна

t= (3…4)d= (60…80)=70 мм.

С= (1,0…1,2)d= (20…24)=22мм.

Е= (1,2…1,5)d= (24…30)=27 мм.

h₁ = (1,3…1,6)d= (26…32)=30 мм.

где d – номинальный(наружный) диаметр болта.

2.2 Подобрали длину болта l и его резьбовой части l₀ , а также гайку для этого болта, с учетом l₃ =(1…3)p=6.

Длину болта приняли равной 80мм.

Болт М36 – 8g35.56 ГОСТ 7798-70

Болт нормальной точности исполнения 1, диаметром резьбы d= 20 мм., длиной 80 мм., с крупным шагом резьбы, с полем допуска 8g, классом прочности 5.6, маркой стали 20, без покрытия.

Гайка М36 – 6.35 ГОСТ 5915-70

Гайка нормальной точности исполнения 1, диаметром резьбы d= 20 мм., с крупным шагом резьбы, с полем допуска 7Н, классом прочности 6, маркой стали 20, без покрытия.

3. Для крепления кронштейна при нагружении по п.1.3 и выбранных параметров по п.2 выполнили следующее:

3.1 Определяли аналитически величину предварительной затяжки болта

мм

мм

где - площадь сечения гладкой части болта, мм;

- площадь сечения нарезанной части болта, мм.

где - податливость болта, равная его деформации при единичной нагрузке;

- модуль упругости материала болта ( Н/мм² );

l₂ – длина гладкой части стержня болта, мм;

l₁ – расчетная длина нарезанной части болта между гладкой частью болта и опорной поверхностью гайки, плюс половина длины свинчивания (высоты гайки), мм.

мм

где - площадь поперечного сечения деталей в месте распространения деформации, мм;

а – диаметр опорной поверхности гайки, который в расчетах можно принимать равным размеру под ключ, т.е. мм;

Для соединения плит кронштейна без прокладок

Н

Н

3.2 Определить графически величины сил, действующих после приложения внешней нагрузки.

Рис. 3. Диаграмма совместной работы деталей соединения.