Концентрация напряжений в головках болтов

Для сопоставления теоретических и эффективных коэффициентов концентрации напряжений в головках болтов были проведены усталостные испытания болтов с резьбой М14. Радиусы закругления под головками получали точением, резьбу — накатыванием. [c.130]

В практических расчетах можно использовать следующую приближенную формулу вы числения теоретического коэффициента концентрации напряжений под головкой болта [c.131]

На рис..4.19 показаны результаты расчета распределения напряжений в головке болта при радиусе сопряжения со стержнем г = О,Id d — диаметр стержня). Анализ этих данных свидетельствует о том, что в месте сопряжения головки со стержнем болта имеется высокая концентрация напряжений. Наибольшие контурные напряжения более чем в 2,5 раза превышают номинальные растягивающие напряжения в стержне, что является основной причиной преждевременного усталостного разрушения болтов некоторых конструкций. [c.125]

Радиусы под головками болтов, винтов и шурупов. Пояс то-ровой поверхности, радиусом которой является радиус закругления под головкой болтов, винтов и шурупов, предназначен для уменьшения концентрации напряжений в месте перехода усилий от стержня болта (винта, шурупа) к его головке. Форму и размер радиуса R показывают на проекции на плоскость, параллельную оси болта (винта, шурупа) (рис. 308). С размером Л и диаметром d стержня (резьбы) болта связан размер d , обеспечивающий расчетную величину опорной площади головки. Определяющим размером служит диаметр d резьбы болта, винта, шурупа [см. ГОСТ 24670-81 (СТ СЭВ 1014-78)]. [c.179]

Описанную методику нагружения моделей равномерным внешним давлением можно применять также для изучения концентрации напряжений в конических потайных головках болтов от действия бокового давления на головку при затяжке болта. Она позволяет выбрать форму вершин пазов в головке под затягивающий инструмент, обеспечивающую наименьшую концентрацию напряжений [91]. [c.53]

Уменьшение площади поперечного сечения гладкой части стержня болта достигается либо стачиванием стержня (фиг. 291, в, г), либо осевым сверлением (фиг. 291, а). Сверлёный болт сравнительно с болтом без сверления обладает при равных площадях поперечного сечения меньшей упругостью при изгибе, так как момент сопротивления кольцевого сечения гораздо больше и, как показали опыты, имеет большую концентрацию напряжений в зоне перехода стержня к головке. [c.498]

Для расчета на прочность болтовых соединений необходимо знать концентрацию напряжений в сопряжении головки со стержнем болта и контактные давления под головкой болта. Эти сведения можно получить из решения осесимметричной контактной задачи о взаимодействии головки болта со стягиваемыми деталями. [c.129]

Болты следует изготовлять с проточками за резьбовым участком, а сверхвысокопрочные — и под головкой (рис. 5.4). Такие проточки способствуют уменьшению концентрации напряжений в наиболее нагруженных частях болта. [c.143]

Практика и результаты исследований показывают, что наиболее слабым местом в соединении при переменном нагружении является резьба в области первого (от опорного торца гайки) витка, где в наибольшей степени концентрируется нагрузка, передаваемая резьбой. Реже соединения разрушаются под головкой болта и по сбегу резьбы. Так как концентрация напряжений в этих зонах в 2. .. 3 раза ниже, чем в зоне первого рабочего витка, поломки вследствие усталости обусловливаются, как правило, дефектами производства или недостаточными радиусами закругления. [c.177]

Как показано в гл. 4, теоретический коэффициент концентрации напряжений в месте перехода от стержня к головке болта при одинаковых радиусах закругления значительно меньше, чем в резьбе. Однако на практике поломки болтов часто происходят в местах перехода от стержня к головке и от гладкой части стержня к резьбовой, особенно в тех случаях, когда головка болта формируется точением или высадкой (с последующей термообработкой), а резьба упрочнена (накатана, обкатана роликом и др.). Основное внимание при конструировании тела болта (шпильки) необходимо обращать на радиусы закругления в местах сопряжений. [c.215]

Щ рис. 16 приведены значения эффективных коэффициентов концентрации напряжений в зависимости от отношения радиуса закругления под головкой болта к диаметру стержня болта [4]. Из рис. 16 видно существенное влияние правильного выбора формы перехода. Для обычных конструктивных параметров резьбового соединения (без применения средств кон- [c.354]

Особенность настоящего исследования заключается в рассмотрении напряженного состояния и концентрации напряжений в условиях упругости, пластичности и ползучести применительно к головкам болтов всех основных форм, используемых в авиастроении [11, 104]. [c.125]

Уменьшения концентрации напряжений в болтах достигают, в первую очередь, применением плавных переходов у их головки (см. рис. 50 и 51) и сбега резьбы (см. рис. 54, в). [c.119]

Д.ЛЯ того чтобы предотвратить разрушение болтов, уменьшают концентрацию напряжений в резьбе и повышают жесткость кривошипной головки шатуна. [c.455]

Галтели переходов стержня болта в головку или в центрирующий буртик следует выполнять плавными, чтобы избежать значительной концентрации напряжений, обусловленной изменением формы. [c.499]

Болты из конструкционных высокопрочных сталей обладают высокой чувствительностью к концентрации напряжений, поэтому все переходы сечения следует проектировать с максимально возможными радиусами закругления, особенно в месте перехода от гладкой части к головке. [c.143]

Малоцикловая усталость имеет много общего с многоцикловой усталостью. Пластические деформации при нагружении, приводящие к образованию трещин, их развитию и разрушению, происходят в зонах концентрации напряжений (во впадинах витков, под головками болтов). Поэтому сопротивление мало цикловой усталости существенно зависит от коэффициентов концентрации напряжений и технологии изготовления резьбы, головок болтов и др. [c.230]

При проектировании болтов из высокопрочных конструкционных материалов необходимо применять плавные переходы от головки болта к стержню и при сбеге резьбы, с максимально возможными радиусами закругления, так как такие болты часто разрушаются в указанных местах. Радиус закругления в местах сопряжения должен быть г>0, 2do- Наиболее рациональными являются болты с равнопрочным стержнем (рис. 101, а), которые обеспечивают наименьшую массу. В соединениях, работающих на срез, применяются также болты с проточками после резьбы и под головкой (см. рис. 101, б). Эти проточки уменьшают концентрацию напряжений. Резьба также должна выполняться с гарантированным минимальным радиусом во, впадине. [c.349]

Для обеспечения свободного прохода крепежных деталей установлены диаметры отверстий и минимальные зазоры между ними (табл. 4.66). Зазор влияет на допуски расстояния между сквозными и резьбовыми отверстиями (табл. 4.67). Если материал нарезанной детали по прочности не обеспечивает многократность сборок и разборок, то вместо винтов применяют шпильки (рис. 4.35), размеры которых приведены в табл. 4.68, 4.69. Они обладают большей прочностью по сравнению с болтовыми соединениями, так как в местах сопряжения головки болта и стержня возможно возникновение концентрации напряжений. [c.170]

При этом следует иметь в виду, что с увеличением твердости материала снижаются его пластические свойства и увеличивается чувствительность к концентрации напряжений. Из рис. 1.20 видно, что количество болтов, преждевременно разрушившихся не по резьбовой части, а в месте перехода резьбы к гладкому стержню или в месте перехода последнего к головке, составляло 25% при твердости HR 39—41, а при твердости HR 49—51—уже 50% от об- [c.82]

Переход от тела болта к головке осуществляется скруглением, чтобы не допускать подрезов и концентрации напряжений, которые могут привести к отрыву головки. Размер радиуса скругления дается в табл. 22. [c.54]

Известны различные виды сопряжений стержня и головки болта, применяющиеся для уменьшения концентрации напряжений. Однако вследствие высокой стоимости болты с такими сопряжениями применяют лишь в ответственных, высоконагруженных конструкциях. В общем же случае радиус закругления Я 0,2 й. [c.142]

На рис. 7 и 8 показана головка шатуна (рис. 7) и шатунный болт (рис. 8), средняя часть которого используется для центровки крышки шатуна. Болт спроектирован неправильно. Нет галтелей, мал радиус сопряжения стержня и головки. В местах а и б высокая концентрация напряжений. [c.37]

Шпильки имеют преимущества перед болтами, так как у шпилек при их затяжке напряжения распределяются более равномерно, а у болтов в местах перехода стержня в головку происходит концентрация напряжений. Кроме того, шпильки можно устанавливать в трудно доступных местах. [c.16]

Концентрация напряжений в головках болтов впервые исследована, по-видимому, Андерсеном на плоских моделях методом фотоупругости. При этом было установлено благоприятное влияние увеличения радиуса вакруглепия под головкой болтов. Позднее этот вопрос изучался И. А. Биргером и Г. Б. Иосилевичем [19] в теоретической постановке для плоской же модели. Ими была установлена приближенная зависимость теоретического коэффициента концентрации напряжений от радиуса закругления под головкой болта. Эти результаты в настоящее время используются в практике конструирования. [c.125]

При использовании болтовых соединений вместо заклеиок изгибающий момент иа гайке при прочих равных условиях будет ниже, чем под головкой болта, так как значительная часть угла поворота (до 40%) гайки может компенсироваться за счет зазоров в. резьбе. Тем не менее гайку целесообразно размещать со стороны детали большей толщины, так как эффективный коэффициент концентрации напряжений в резьбовом соединении обычно существенно выше, чем иод головкой бэлта. [c.55]

При больших нагрузках, а также при работе соединений в условиях повышенных температур в зонах концентрации напряжений развиваются деформации пластичности и ползучести. На рис. 4.62 в качестве примера показана схема распределения напряжений под головкой болта Мб из стали 10Х11Н22ТЗМР в условиях идеальной упругости (сплошная линия), пластичности (штриховая линия нагрев до температуры 650°С) и ползучести (штрихпунктирная линия работа при температуре 650 °С в течение 100 ч). На этом же рисунке (справа) показана эпюра осевых напряжений в наиболее нагруженном сечении. Снижение концентрации — сначала быстрое в процессе нагрева, затем медленное при работе — связано с перераспределением напряжений в условиях пластичности и ползучести (рис. 4.63). [c.133]

В двигателестроении применяют болты с конической головкой угол ф == 30 и 45° (рис. 6.42, б). Такая головка уменьшает влияние внецентренности нагрузки и снижает концентрацию напряжений в месте перехода к стержню. Сопротивление усталости соединений с коническими головками, как и с головками уменьшенной жесткости, достаточно велико. [c.217]

Для уменьшения коэффициента концентрации напряжений в резьбе целесообразно увеличивать радиус закругления у основания резьбы. На рис. 11 показана зависимость теоретического коэффициента концентрации напряжений в резьбовом соединении от радиуса закругления для случаев ввинченной части резьбы (кривая 1) и свободной части резьбы (кривая 2). Здесь же даны значения теоретических коэффициентов концентрации под головкой болта (кривая 3) в зависимости от отношения радиуса перехода к диаметру стерлсня болта. [c.353]

Концентрация напряжений может быть вызвана не только формой детали, но и действием сопряженных деталей. В качестве примера на рис. 173 приведено полученное из опыта распределение напряжений в теле стяжного болта. Напряжение, обусловленное формой болта, имеет наибольшую велиадну на участке перехода стержня в головку и в 3 раза превышает среднее напряжение СТо в стержне. Максимальный скачок напряжений возникает в плоскости расположения торца гайки (а, ах = 5сто). [c.296]

При больших нагрузках, а также при работе соединений в условиях повышенных температур в зонах концентрации развиваются деформации пластичности и ползучести. На рис. 8.23 показано распределение напряжений в МПа под головкой болта Мб из стали 10Х11Н22ТЗМР в условиях идеальной упругости (сплошная линия), пластичности (нагрев до 650° С, штриховая линия) и ползуче- [c.161]

При ограниченных внешних габаритах верхней головки надо стремиться к увеличению опорной поверхности вкладыша для снижения удельных давлений. Внешние габариты нижней головки должны обеспечивать возможность её выема через цилиндр (вместе с поршнем). Двутавровое и трубчатое сечения стержня равноценны в отношении веса, однако только двутавровое сечение обеспечивает равнопроч-ность шатуна как в плоскости его движения, так и в плоскости, перпендикулярной его движению. Во избежание концентрации напряжений должны быть выдержаны плавные переходы от стержня к головкам, а также по контурам самих головок и шатунных болтов. Ниже приводятся конструктивные соотношения шатунов [c.56]

При ЭТОМ С увеличением твердости материала снижаются его пластические свойства и увеличивается чувствительиость к концентрации напряжений. Например, из рис. 11 видно, что количество болтов, преждевременно разрущившихся не по резьбовой части, а в месте перехода резьбы к гладкому стержню или в месте перехода последнего к головке, составляло 25% при твердости HR 39—41 (кривая <3), а при твердости HR 49—51 (кривая 4) уже 50% от общего количества испытанных болтов. Такая низкая надежность сохранения высокой прочности болтов не может быть допущена. Поэтому циклически нагруженные болты из легированной стали должны быть термически обработаны до HR 32— 35 (кривая 2). [c.371]

Естественное стремление к увеличению радиуса скруглехшя приводит к уменьшению опорной поверхности головки болта и существенному увеличению контактных давлений на стыке. Последнее нежелательно, например, для корпусных деталей с невысокими механическими характеристиками. Кроме того, возмущение от контактных напряжений передается и в область сопряжения, повышая тем самым концентрацию напряжений. Более целесообразным оказывается выполнение перехода от головки болта к стержню несколькими радиусами (рис. 4.21). Так как опасным сечением галтели является сечение малого диаметра (см. рис. 4.19) у перехода галтели в цилиндрическую часть стержня, то больший радиус следует применять на участке, прилегающем к цилиндрической части стержня. [c.127]

На рис. 4.23 и 4.22 (кривая 1) аналогичные результаты приведены для болтов с конической головкой. Анализ и сравнение этих результатов с предыдущими показывают, что такая форма сопряжения головки со стержнем наиболее эффективна с точки зрения усталостной прочности. Теоретический коэффициент концентрации напряжений сншкается в етом случае до к — 1,45 при г — [c.127]

Если центричная головка винта или болта прилегает к неровному краю отверстия односторонне или если винт в.место центричной головк.ч имеет головку с односторонним выступом (как, например, делают часто у фундаментных и тому подобных бо.чтов), то он работает на изгиб, причем изгибающий момент составляет М = Р-а [/ сГ Ы ], где Р [кГ] — сила, действующая на винт, а а [см] — расстояние от точки приложения этой силы до оси випта. Переход между выступом и стержнем винта не должен быть резким во избежание концентрации напряжений. [c.60]

Распределение напряжений под го.товкой болта с резьбой М10 показано на рис. 20, а, на рис. 20, б приведено распределение контактных давлений под головкой при опирании на жесткие стягиваемые детали (кривая 1) и стягиваемые детали из одинакового с болтом материала (кривая 2). При увеличении радиуса скругления под головкой болта концентрация напряжений снижается, однако при этом уменьшается опорная поверхность и возрастгют контактные давления. Более эффективной оказывается двухрадиусная галтель под головкой болта (рис, 21). Причем больший радиус следует применять на участке, прилежащем к цилиндрической части стержня, так как в этой зоне действуют наибольшие контурные напряжения (см. рис. 0). Использование меньшего радиуса на второй части галтели увеличивает опорную поверхность под головкой болта. [c.56]

Некоторые иные методы создания равных растяжений в трех взаимно перпендикулярных направлениях были предложены рядом авторов М. Ге-теньи (нагружение болта с цилиндрической головкой путем одноосного растяжения, прпчем оптические исследования применительно к плоской задаче показали, что в центре болта существует шейтральная точка , в которой касательные напряжения равны нулю) Бордмэном (нагружение каждой грани кубика растягивающими напряжениями) А. Янгом, Д. Марином и другими (цит. выше). Из литературы по концентрации напряжений ) известно, что в теле вращения, снабженном в окружном направлении выточкой, приближающейся по профилю к резко изогнутой гиперболе, и подвергнутом действию осевой растягивающей силы, центральная область минимального поперечного сечения находится в состоянии трехосного растяжения. Точное решение для случая глубокой гиперболической выточки в упругом теле вращения, подвергнутом осевому растяжению, было дано в монографии Г. Нейбера ). Это решение показывает, что максимальное осевое растягивающее напряжение действует по внутреннему контуру выточки. Для глубокой выточки это напряжение в несколько раз превышает значения окружных напряжений, а также напряжений на оси образца. Таким образом, образцы из пластичных металлов с глубокой выточкой, прежде чем разрушиться, подвергаются сначала пластической деформации по окружности минимального поперечного сечения. Поэтому напряжения, соответствующие разрушению, и нельзя здесь вычислять на основании теории упругости ). [c.202]

Рабочие поверхности клиньев и скрепляемых ими деталей машин выполняют обычно цилиндрическими (см. рис. 7.1, а, б), так как при этом в стержне и втулке уменьшается концентрация напряжения и между клином и скрепляемыми деталями увеличивается трение. Торцы клина обычно закругляют и делают тоньше для того, чтобы в случае их смятия при забивании и выбивании клина не царапать стенки скрепляемых деталей. Клин удерживается на рабочем месте большей частью одним лишь трением. При этом уклон клина принимают сравнительно небольшим. При большом уклоне для удерживания клина в рабочем положении применяют соответствующие замки. Для надежности самоторможения клиньев уклон г = tg а в силовых клиновых соединениях обычно принимают равным 1 100, или 1 40, или 1 30. Установочные клинья выполняют с уклонами 1 10, 1 6, 1 4. При уклонах, меньших 1 25, и при действии на клиновое соединение постоянной нагрузки клин вполне надежно удерживается в рабочем положении силами трения. В остальных случаях клинья закрепляют специальными замками. Иногда пользуются бесскосным клином, называемым чекой. Так, например, чека применяется в фундаментном болте (рис. 7.2, б), где она заменяет головку болта. Крепежные клинья обычно выполняют из стали Ст4, Ст5, 35, 40, 45. [c.100]

Действительная картина напряженного состояния позволяет определить усилия затяжки шатунных болтов, принять возможные меры для уменьшения концентрации напряжений. Специальные исследования по шатунам дизелей типа Д49 позволили установить, что для резкого снижения уровня дополнительных усилий при затяжке и деформации степень прилегания зубчатых поверхностей стыков (по краске) должна быть не меньше 70% геометрической поверхности контакта при проверке в свободном состоянии (при незатянутых болтах). Данное требование является также необходимым для сохранения исходной точности отверстия постели при длительной работе и периодических перезатяжках разъемного подшипника в эксплуатации [35]. Достаточная жесткость нижней головки шатуна обеспечивается также введением в правила эксплуатации и ремонта расчетнообоснованных усилий затяжки шатунных болтов. [c.160]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...