Теория расчетов на прочность

Детали, служащие для соединения отдельных элементов машин или строительных конструкций, — заклепки, штифты, болты и т. п. — во многих случаях воспринимают нагрузки, перпендикулярные к их продольной оси.

Поперечная нагрузка указанных деталей возникает, в частности, при растяжении (сжатии) соединяемых элементов. Соответствующие примеры приведены на рисунок 4 (а — штифт, б — заклепка, в — болт, поставленный без зазора, г — шпонка).

Рисунок 4 - Поперечная нагрузка деталей при растяжении-сжатии

Действительные условия работы рассматриваемых деталей сложны и во многом зависят от технологии изготовления отдельных элементов конструкции и ее сборки. Практические расчеты этих деталей носят весьма условный характер и базируются на следующих основных допущениях:

1) в поперечном сечении возникает только один внутренний силовой фактор — поперечная сила ;

2) касательные напряжения, возникающие в поперечном сечении, распределены по его площади равномерно;

3) в случае, если соединение осуществлено несколькими одинаковыми деталями (болтами и т. п.), принимается, что все они нагружены одинаково.

Разрушение соединительных элементов (в случае недостаточной прочности) происходит в результате их перерезывания по плоскости, совпадающей с поверхностью соприкосновения соединяемых деталей (рис.5). Поэтому говорят, что эти элементы работают на срез, и возникающие в их поперечном сечении касательные напряжения также называют напряжениями среза и обозначают .

Рисунок 5 - Работа элементов на срез

На основе сформулированных выше допущений получаем следующую расчетную формулу (условие прочности при расчете на срез):

где — рабочее (расчетное) напряжение среза, возникающее в поперечном сечении рассчитываемой детали; — площадь среза одного болта (заклепки и т. п.); — допускаемое напряжение на срез, зависящее от материала соединительных элементов и условий работы конструкции

(2.3.2)

— общая нагрузка соединения, — число болтов, заклепок и т. п.

Формула (2.1.1) является зависимостью для проверочного расчета соединения. В зависимости от постановки задачи она может быть преобразована для определения допускаемой нагрузки или требуемой площади сечения (проектировочный расчет).

Расчет на срез обеспечивает прочность соединительных элементов, но не гарантирует надежность конструкции (узла) в целом. Если толщина соединяемых элементов недостаточна, то давления, возникающие между стенками их отверстий и соединительными деталями, получаются недопустимо большими. В результате стенки отверстий сминаются, и соединение становится ненадежным.

Давления, возникающие между поверхностями отверстий и соединительных деталей, принято называть напряжениями смятия и обозначать . Соответственно расчет, обеспечивающий отсутствие значительных деформаций стенок отверстий, называют расчетом на смятие. Распределение напряжений смятия по поверхности контакта деталей весьма неопределенно и в значительной степени зависит от наличия зазора (в ненагруженном состоянии) между стенками отверстия и болтом (заклепкой и т. п.).

Другое по теме:

Организация работы сортировочной горки
Технологический процесс работы горки разработан исходя из условия максимального совмещения операций расформирования и формирования соста­вов и максимальной параллельности всех горочных операций с процессом роспуска и накопления вагонов. ...

Подшипниковый щит
Подшипниковый щит осмотреть для выявления трещин, задиров, забоин, заусенцев и других дефектов на посадочных и привалочных поверхностях. Проверить размеры щита, резьбовые, проходные отверстия щита и отверстия для пробок на соответствие их ...

Выбор тормозного механизма
Для установки на автомобиль ВАЗ-2109 были выбраны дисковые невентилируемые тормоза, т.к. в отличие от вентилируемых они не снижают ресурс тормозных колодок. Вывод: в качестве технического решения были выбраны дисковые невентилируемые тор ...