Список использованных источников. 2. ОСТ 1.34041-79. Соединения заклепками для автоматической клепки

1. Крепежные нормали: Сб. стандартов. М.: Минавиапром СССР, 1970.

2. ОСТ 1.34041-79. Соединения заклепками для автоматической клепки. Радиальный натяг и подбор длин заклепок. Введ. с 01.07.79.

3. ОСТ 1.00016-71. Шаг заклепок в заклепочных швах. Введ. с 01.06.72.

4. ГОСТ 2.108-68. Спецификации. Введ. с 01.01.71.

Лабораторная работа №3

КОНСТРУИРОВАНИЕ БОЛТОВОГО КРЕПЛЕНИЯ КРОНШТЕЙНА К СТОЙКЕ

Задачи работы

1 Формирование у студентов навыков конструирования болтовых соединений.

2 Изучение нормативной документации по болтовым соединениям.

Рекомендации по конструированию болтовых соединений

Конструирование болтового соединения мало отличается от конструирования заклепочного соединения, особенно для болтов, работающих на срез. В дополнение к параметрам заклепочного соединения (см. лабораторную работу № 2) для болтового определяются:

а) допуск и посадка болта;

б) стандарт гайки и шайбы;

в) минимальные размеры места под ключ;

г) вид стопорения.

Определение нагрузок, действующих на болт

Нагрузки на болт зависят от величины внешних сил, количества и расположения болтов в соединении, конструкции стыка.

Для протяженных болтовых швов в регулярных зонах конструкции определение нагрузок на болт аналогично рассмотренному в лабораторной работе № 2.

Методика определения усилий для группы болтов изложена в курсе «Основы конструирования машин». Напомним, что в ее основе лежит определение «центра жесткости» группы болтов. На рисунке 3.1 показаны два основных варианта нагружения болтов крепления кронштейна:

а – крепление без упора кронштейна в стойку; б – то же с упором.

Составляющие усилия на болт (рис. 3.1) определяются по формулам:

(1)

где F_i - площадь поперечного сечения i-го болта;

P- приложенная к кронштейну нагрузка;

r в случае крепления кронштейна без упора в стойку (рис3.1 а) расстояние от оси самого нагруженного болта до линии центра жесткости болтов;

в случае крепления кронштейна с упором (рис 3.2 б) в стойку расстояние от оси самого нагруженного болта до опорной точки.

Рисунок 3.1

Если обе составляющие нагружают болт срезом (рис. 3.1,а), определяется их равнодействующая:

Определение диаметра болта

Диаметр болта d, работающего на срез или растяжение, определяется по ОСТ 1.31100-80 [1], где приводятся соответствующие разрушающие усилия для болтов:

(2)

г де Р_δ и Р_разр - соответственно действующее и разрушающее усилия для болта;

η - коэффициент избытка прочности.

Для варианта на рис. 3.1,а Р_δ = R.

Если болт нагружен одновременно срезающим и разрывающим усилиями, диаметр подбирается по эквивалентной нагрузке по ОСТ 1.31100-80.

Из условия прочности болта:

для варианта на рис. 3.1,б:

(3)

Подчеркнем, что в данном случае Р_разр - разрушающее усилие для болта при растяжении.

Подбор диаметра болта, при сочетании срезающего и разрывающего усилий можно выполнить и по [4].

Ограничения на выбор d:

1) номенклатура диаметров болтов выбранного типа (указывается в соответствующем стандарте или нормали [1]);

2) d ≥ 5 мм – для неподвижных соединений;

3) d ≥ 6 мм – для шарнирных соединений.

Возможны два варианта конструктивного оформления группы болтов:

а) диаметры болтов соответствуют действующим на них усилиям (эффективен в весовом отношении);

б) диаметры болтов одинаковы и соответствуют усилию в самом нагруженном болте (эффективен в производственном плане).

Проверка болта на смятие выполняется для болтов, работающих на срез, в тех редких случаях, когда материал болта менее прочен, чем материал соединяемых деталей:

(4)

где Р_δ^ср - срезающая компонента усилия на болт;

δ - толщина соединяемой детали;

Чаще условие [4] используется для определения δ.

Выбор типа болта

Стандарт (нормаль) определяет форму закладной головки, длину нарезной части, материал и допуск на изготовление болта. Наиболее употребляемые стандарты приведены в табл. 3.1. Все приведенные типы болтов из стали 30ХГСА. Болты из нержавеющей стали 14Х17Н2 применяют в конструкциях из нержавеющих сталей и титановых сплавов. Титановые болты рекомендуется применять только для работы на срез.

Таблица 3.1

Стандартные болты

При назначении посадки болта надо иметь в виду следующее.

Болтовые соединения, работающие на растяжение, не требуют посадки с натягом и высокого класса точности. Обычно применяют Н12/h 12.

Для работы на срез используют болты 2, 3 классов точности по скользящей или плотной посадке:

H 9/h8, H8/p6, H7/p6. Плотная посадка применяется для увеличения ресурса соединения.

Для шарнирных болтов применяют посадку H7/f 7. Длина болта L определяется по соответствующим ОСТам [1]. Для болтов, работающих на срез, в теле пакета соединяемых деталей может располагаться только гладкая часть, сбег резьбы укрывается шайбой. Для болтов, работающих только на растяжение, такого жесткого требования нет. Болт должен выступать из гайки на 1-2 шага резьбы.

Пример обозначения болта для шарнирного соединения:

без отверстия под шплинт: 1 – d - L - ОСТ 1.31133-80;

с отверстием под шплинт на расстоянии 3,5 мм от конца: 2 – d - L - ОСТ 1.31133-80.

Подбор гаек и шайб

Стандарт (нормаль) определяет тип, геометрию, материал и номенклатуру гаек. Наиболее употребляемые гайки приведены в табл. 3.2.

Таблица 3.2

Стандартные гайки

Корончатые и прорезные гайки используются в разъемных соединениях с контровкой шплинтом. Самоконтрящиеся гайки применяются в неразъемных соединениях и не требуют дополнительной контровки.

Для обеспечения сборки с одной стороны используют анкерные и плавающие гайки с винтами или болтами с ходовой посадкой и, как правило, с направляющим конусом.

С болтами из сталей 30ХГСА и 14Х17Н2 применяют гайки из того же материала. С титановыми болтами используются гайки из 14Х17Н2.

Пример обозначения гайки самоконтрящейся высокой с резьбой М6: 6 – ОСТ 1.33055-80.

Шайбу подбирают исходя из ее назначения:

а) укрытие нерабочей части резьбы болта (сбегов, проточек). Шайба ставится под гайку;

б) защита от повреждения антикоррозионного покрытия при затягивании соединения. Для этой цели используют дюралевые шайбы. Шайба ставится под гайку, а если возможна затяжка болтом – и под головку болта;

в) увеличение площади смятия соединяемых деталей. Используют шайбы с увеличенным наружным диаметром. Шайбы ставят под гайку и под головку болта;

г) для выравнивания поверхности. Применяют клиновые, радиусные и сферические шайбы.

Номенклатура шайб приведена в [1].

Пример обозначения шайбы из Д16АТ толщиной δ, под болт диаметром d, с наружным диаметром D: δ – d - D - ОСТ 1. 34509-80.

Определение шага болтов и расстояния до края листа

Минимальный шаг t болтов и расстояние между рядами болтов определяются по ГОСТ 13682-80, который устанавливает минимальные размеры мест под гаечные ключи.Как и для заклепочных соединений, остаются в силе ограничения:

Минимальное расстояние a до края листа определяется, как и в заклепочном соединение (см. лабораторную работу № 2), по условию равнопрочности листа на смятие и срез. Для тонкостенных конструкций на практике принимают a = 2d.

Затяжка и стопорение болтового соединения

Для нормальной силовой работы болтового соединения важное значение имеет величина затяжки. Усилие затяжки устанавливает ОСТ 1.00017-77. В чертежах важно давать ссылки на этот документ (см. [5]).

Все соединения в авиационных конструкциях должны быть надежно законтрены. Типы и виды стопорения устанавливает ОСТ 1.39502-77. Предусматривается контровка деформацией материала (кернением, расклепкой), шплинтом, проволокой, контровочными шайбами, самоконтрящимися гайками. В чертежах нужно давать ссылки на этот документ (см. [5]).

Контргайки применяются только для наземного оборудования. Контровка пружинными шайбами (Гровера) применяется только для несиловых соединений.

Шплинты применяют для контровки разъемных соединений. Номенклатуру и обозначение шплинтов определяет ГОСТ 397-79.

Порядок конструирования болтового соединения

1. Выбирается предварительное положение болтов и их количество (t, a, r_i).

2. Определяются нагрузки на болты по формулам (1).

3. Определяется диаметр болтов по условиям (2) и (3) и с учетом ограничений.

4. По условию (4) подбираются толщины соединяемых деталей.

5. На соответствие ограничениям (5) проверяется расстояние t между болтами и расстояние a до края листа.

Если размеры t и a не укладываются в существующие ограничения, следует изменить их или количество болтов и повторить пп. 1 - 5.

6. В соответствии с характером силовой работы выбирается тип болта, гайка и шайба.

7. Определяется длина болта. Выбирается способ стопорения.

8. Приведенный алгоритм справедлив для варианта крепления кронштейна болтами одинакового диаметра.

В чертежах болтовое соединение обозначается, как правило, группой позиций на одной выносной линии, расположенных в определенном порядке (рис. 3.2).

Рисунок 3.2

Задание к лабораторной работе

Соединить кронштейн со стойкой болтами для двух вариантов крепления (рис. 3.3). Для каждого варианта определить толщины соединяемых деталей и подобрать параметры болтового соединения. Материал деталей Д16АТ. Размеры l и g определяются конструктором.

Рисунок 3.3.

Вычертить чертежи соединений, указать необходимые размеры и позиции, составить

спецификации.

Исходные данные

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: