методические указания и контрольные задания по дисциплине прикладная механика

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «ТЮМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВННЫЙ НЕФТЕГАЗОВЫЙ УНИВЕРСИТЕТ» МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ И КОНТРОЛЬНЫЕ ЗАДАНИЯ по дисциплине «Прикладная механика» раздел «Детали машин» для студентов заочной формы обучения всех специальностей. (Расчет болтовых соединений с осевой и поперечной нагрузками) Тюмень, 2002г -1- Утверждено редакционно-издательским советом Государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования Тюменского государственного нефтегазового университета Составитель: ст.пр. Баклицкий В.Ф. Отв. Редактор: к.т.н., доцент Черноморченко В.И. © Тюменский нефтегазовый университет, 2002г. -2- Введение Курс «Прикладная механика» состоит из трех частей: I. Сопротивление материалов. II. Теория механизмов и машин. III. Детали машин и для некоторых специальностей подъемно-транспортные устройства. Настоящие методические указания посвящены части второго раздела – резьбовым соединениям. Резьбовыми называют такие соединения, которые осуществляются крепежными деталями посредством резьбы. Резьба получается образованием на цилиндрическом стержне канавок с поперечным сечением определенного профиля, каждая точка которого располагается на винтовой линии (в виде треугольника, трапеции и т.д.). Основными крепежными деталями резьбовых соединений являются болты, винты, шпильки и гайки. Болт представляет собой стержень с резьбой для гайки на одном конце и головкой на другом.(Рис.1) Рис. 1 Подавляющее большинство болтов работают со значительной предварительной затяжкой. В результате затяжки болта в его поперечном сечении возникает продольная сила и крутящий момент. Резьба подвергается срезу, изгибу и смятию. При стандартизации резьбовых изделий устанавливают высоту головок болтов и гаек, исходя из них равнопрочности со стержнем болта по резьбе. Поэтому для стандартных крепежных изделий, работающих при статических нагрузках, можно ограничиться расчетом по главному критерию работоспособности-3- прочности стержня болта при совместном действии растяжения и кручения. За расчетную площадь болта, работающего на растяжение или растяжение и кручение, принимают наименьшую площадь сечения ( Α ι min ) резьбы болта. Болт ,как правило, рассчитывают только на растяжение ,а влияние кручения, возникающего при затяжке, учитывают коэффициентом k зат , величина которого зависит от соотношения параметров резьбы d1 ; d2 ; 1 ψ и приведенного угла трения ρ . При расчетах для метрической резьбы можно принимать kзат =1,3. Расчет болтовых соединений с осевой и поперечной нагрузками При расчете конструкция, нагрузки и материал резьбового соединения заданы, а номинальный диаметр (d) болта и число болтов (z) неизвестны. Поэтому расчет болтового соединения, как правило, заключается в определении из условия прочности требуемого диаметра резьбы и числа болтов. Далее рассмотрим основные случаи расчета одиночных болтов. 1. Незатянутые болты с осевой нагрузкой, например, болт для подвески грузовой скобы (рис.2,а) или хвостовик грузового крюка (рис.2,б). Рис. 2 Незатянутые болты рассчитывают только на растяжение по формуле σр = [ ] Q ≤ σр , zAmin где Q- осевая нагрузка, растягивающая болт; -4- Аmin= πd 1 min 4 - наименьшая площадь сечения болта. Диаметр болта определяют с помощью табл.1 по условию Аmin (расч) ≤ Аmin (табл). 2. Болты для поперечной нагрузки имеют две конструктивные разновидности: а) Болт, поставле