Примерный порядок расчёта сложно нагруженной группы болтов

1. Производим преобразование нагрузок, перенеся действие нагрузок в центр масс группы болтов. Все действующие нагрузки сводятся к двум силам и трём моментам;

2. Задаёмся коэффициентом внешней нагрузки К_В.Н. ( К_В.Н. = 0,15…0,3);

3. Определяем усилие предварительной затяжки болта из условия нераскрытия стыка;

4. Определяем усилие предварительной затяжки болта из условия отсутствия сдвига;

5. Определяем внешнюю нагрузку F₁, действующую на наиболее нагруженный болт;

6. Определяем расчётную нагрузку на болт и диаметр d₃ (выбираем большую силу предварительной затяжки болта F_o и считаем F_p по большей. Если из условия отсутствия сдвига размеры неприемлемы, то берём усилие из условия нераскрытия стыка, пересчитываем диаметр d₃).

7. Уточняем коэффициент внешней нагрузки.

При больших сдвигающих нагрузках целесообразно применять специальные разгрузочные устройства. В таких конструкциях болты, поставленные с зазором, воспринимают только нагрузки, раскрывающие стык деталей.

В качестве разгрузочного устройства используют (рис. 2.50):

• штифты (конические, цилиндрические);

• рифления;

• шпонки;

• штифты в плоскость разъема (считая их на статическую сдвигающую силу);

• упоры.

Рис 2.50. Разгрузочные устройства:

а) штифты, б) втулки, в) шпонки, г) упоры

2.3.6. Расчёт соединений с заклёпками или болтами, поставленными в отверстие без зазора

Расчет ведется на примере кронштейна, прикрепленного к плите болтами или заклепками (рис. 2.51), поставленными в отверстия из-под развертки (сверлятся отверстия и в них забиваются болты – прием так называемых чистых болтов).

С учетом, что центр тяжести группы болтов совпадает с центром стыка, болтовая группа нагружена сдвигающим усилием F_c и сдвигающим моментом Т:

, (2.133)

где Z – число болтов.

, , (2.134)

где – полный момент инерции болтов относительно собственных осей, мм⁴;

r_i – расстояние от центра тяжести i-того болта, мм.

. (2.135)

Это усилие действует перпендикулярно радиус-вектору (рис. 2.52):

. (2.136)

а)

б)

Рис. 2.52. Расположение векторов усилий,

Действующих в соединении

Из расчёта на срез определяем диаметр болта, а затем проверяем болтовое соединение на отсутствие смятия:

, (2.137)

. (2.138)

По рассчитанному диаметру подбирают болт и проводят проверочный расчёт по несмятию поверхности:

; (2.139)

. (2.140)

Заклёпочные соединения рассчитываются аналогично (рис. 2.53).

Рис. 2.53 Заклёпочное соединение

3. Принципы конструирования винтовых механизмов

3.1. Общие приёмы конструирования

Конструирование начинается с эскизной компоновки общего устройства механизма в масштабе 1:1. Это придает чертежу наглядность, избав­ляет от необходимости простановки большого числа размеров и облегча­ет дальнейшую работу над сборочным чертежом и деталировкой.

Компоновку начинают после выполнения расчётов основных деталей конструкции. При этом следует отличать главное от второстепенного. Начинающий нередко принимается сразу вычерчивать конструкцию во всех подробностях, придавая ей такой вид, который должен иметь сборочный чертеж. Это бесполезно и даже вредно, так как нарушает логический ход разработки, отвлекает внимание конструктора от основных задач выбора рациональных размеров и формы деталей, определения наи­более целесообразного их взаимного расположения.

Указанные задачи решаются параллельной разработкой нескольких вариантов, их анализом и выбором наиболее рационального. Ошибочно принимать в качестве основного первый придуманный тип конструкции. Полная разработка вариантов не обязательна. Достаточно набросков от руки, чтобы получить представление о перспективности варианта и целеcooбpaзнoсти пpодолжения работы над ним.

Основные размеры, полученные расчетом, необходимо корректировать с учётом стандартных размеров (диаметров посадочных поверхностей, размеров шпоночных соединений, резьб и т. д.). Одновременно надо стре­миться к унификации стандартных элементов. Элементы, необходимые по конструкции в главных деталях, следует применять и во второстепенных.

Необходимое условие правильного конструирования – решение всех вопросов с учётом возможности наиболее простого, а, следовательно, и дешевого изготовления конструкции.

Процесс выполнения компоновки состоит из непрерывных поисков, проб, прикидок. Чертить следует со слабым нажимом карандаша, потому что переделки следуют одна за другой и приходится использовать больше резинку, чем карандаш. Стандартные детали целесообразно изображать упрощённо, сечения штриховать от руки. Обводку чертежа, штриховку, раскрытие условностей и изображение мелких деталей относят на последнюю стадию компоновки.

При проектировании следует придавать конструкции облегчающие уход за ней внешние формы с соблюдением требований технической эсте­тики, вводить красивую внешнюю отделку. Необходимо помнить, что в отличие от точных наук, наука о конструировании приближается к искус­ству и всегда имеет многовариантные решения.

Отдельные узлы не всегда получаются с первой попытки. Это не должно смущать конструктора. В таких случаях полезно сделать передышку, после которой нередко возникает удачное решение. После перерыва конс­труктор смотрит на чертеж по-иному и видит недостатки конструкции.

Иногда конструктор перестаёт видеть недостатки полюбившегося ему варианта. В таких случаях более уместным оказывается мнение посторонних людей, указания старших, совет товарищей.

Стоимость проектных работ составляет ничтожную долю стоимости изготовления конструкции, поэтому не следует жалеть сил на глубокую проработку чертежей.

При разработке чертежей конструктор пользуется многочисленными правилами конструирования. Правила, связанные с технологией изготовления, часто называют технологическими соображениями, а правила конструирования, обусловленные условиями работы деталей и узлов, – конструктивными соображениями.

Конструктивные и технологические соображения при конструировании изложены ниже.