Значение требуемого коэффициента запаса прочности (Sт)

Сталь	Диаметр резьбы d, мм
	Нагрузка постоянная			Нагрузка переменная
	6…16	16…30	30…60	6…16	16…30	30…60
	Неконтролируемая затяжка
Углеродистая сталь	5…4	4…2,5	2,5…1,6	10…6,5	6,5		6,5…5
Легированная сталь	6,5…5	5…3,3	3,3	7,5…5	5		5…4
	Контролируемая затяжка
Углеродистая сталь	Для всех d (Sт) = 1,7…2,2
Легированная сталь	Для всех d (Sт) = 2…3

Примечание. В расчетах нагрузку переводить в ньютоны, а в промежутках показаний индикатора ее определять интерполированием.

При определении допускаемой силы затяжки [F₃] необходимо помнить, что в момент завинчивания стержень болта находится в сложно напряженном состоянии, подвергаясь одновременно деформациям растяжения от силы затяжки и кручения от момента завинчивания. Расчет на прочность при двухосном напряженном состоянии ведется по 3-й и 4-й теориям прочности с определением эквивалентного напряжения σ_экв по формуле для 4-й теории прочности:

, (11)

где ; ,

откуда . (12)

Прямая пропорциональность напряжений силе при растяжении дает возможность свести расчет этого сложного случая к простому растяжению, увеличивая силу затяжки в К раз, и следовательно,

, (13)

откуда

. (14)

Приблизительно коэффициент К для метрических крепежных резьб выбирается ≈1,3.

Допускаемое напряжение на растяжение для болта

, (15)

где  предел текучести; – коэффициент запаса прочности.

Оборудование и принадлежности

Работа выполняется на специальной установке (рис. 2.3), предназначенные для нагружения и измерения силы затяжки болтов. В комплект установки входят торсионный динамометрический ключ (рис. 2.4) со сменными головками для гаек, набор сменных болтов с гайками, штангенциркуль, индикатор. Установка состоит из основания 1, на котором крепится силоизмерительное устройство, выполненное в виде динамометрической пружины 2. В теле пружины 2 предусмотрено сквозное отверстие, в которое вставляется исследуемый болт 3, фиксируемый от проворачивания сменной колодкой 4. Для центрирования болта в отверстие пружины установлена сферическая шайба 5. Болт затягивается гайкой 9, торец которой опирается на втулку 6.

Принцип действия установки основан на одновременном измерении момента завинчивания гайки и возникающей при этом силы затяжки болта. Величина осевой силы затяжки болта пропорциональна упругой деформации сжатия динамометрической пружины 2 (рис.2.3). Величина деформации пружины измеряется индикатором 7. Значение осевой силы определяется по тарировочной табл. 2.4.

Момент завинчивания гайки пропорционален упругой деформации изгиба стержня динамометрического ключа. Деформация стержня фиксируется по шкале 3 динамометрического ключа. Шкала ключа протарирована на определение момента завинчивания с ценой деления 10; 20; 30 (Н·м).

Установка дает возможность измерить момент заворачивания как сумму Т_зав=Т_р+Т_Т. В этом случае гайка болта опирается на втулку 6, поставленную вместо упорного подшипника (сборка установки по схеме 1).

При постановке упорного подшипника 10 (сборка установки по схеме 2) измеряется Т_р – момент сил трения в резьбе, т.к. трение скольжения в торце гайки отсутствует, и .

Рис.2.3. Установка для проведения испытаний: 1 – основание; 2 – динамическая пружина;

3 – испытуемый болт; 4 – сменная колодка; 5 – сферическая шайба; 6 – втулка – шайба;

7 – индикатор; 8 – стойка для стопорной планки; 9 – гайка; 10 – упорный подшипник

Рис. 2.4. Динамометрический ключ: 1 – стрелка; 2 – стержень; 3 – шкала

Таблица 2.4