استفاده از روش پیچ و مهره ای برای اتصال قطعات به شما امکان می دهد در صورت لزوم ساختار یا مکانیسم را جدا کنید و برچیدن را برای کارهای تعمیر یا ترمیم ساده می کند.

در طول عملیات سازه، اتصالات قطعات مورد آزمایش قرار می گیرد انواع مختلفبارهایی که در طراحی باید در نظر گرفته شوند. اتصالات پیچ می تواند تحت بارهای هدایت شده در امتداد محورهای پیچ (کشش - فشرده سازی)، شعاعی (پیچ خوردگی) و همچنین بارهای هدایت شده در یک صفحه عمود بر محور پیچ باشد. دومی با غلبه بر نیروی اصطکاک ایجاد شده توسط سفت کردن جفت پیچ و مهره، قادر به ایجاد تغییر شکل برشی و برشی بست می باشد (پرچ ها، ناودانی ها، پین ها، کلیدها و غیره نیز تحت تأثیر این نیروها قرار می گیرند).

با استفاده از اتصال پیچ و مهره ایامکان اتصال چندین قسمت وجود دارد که باعث افزایش تعداد صفحات برش احتمالی می شود که در طراحی سازه نیز لزوماً در نظر گرفته می شود.

هنگام استخراج، برخی از ساده‌سازی‌ها در هنگام به تصویر کشیدن ضربه‌های تجربه شده توسط قطعات مجاز است و مقادیر نیروهای عامل حداکثر برای اطمینان از قابلیت اطمینان در نظر گرفته می‌شوند.

فرمول محاسبه برای مفاصل بارهای تجربه شده روی برش

طراحی پیچ برشی چندین فاکتور را در نظر می گیرد که بر توانایی اتصال در مقاومت در برابر نیروهای وارده بر قطعاتی که قرار است به یکدیگر متصل شوند تأثیر می گذارد. این عوامل تبدیل می شوند:

• زبری قطعات؛
• قدرت تسلیم مواد؛
• تفاوت بین قطر سوراخ در قطعه و شفت پیچ؛
• نیروی سفت شدن اتصال؛
• ابعاد عرضی قطعات مورد اتصال (ضخامت)؛
• محل سوراخ ها نسبت به یکدیگر و لبه های قطعاتی که باید به هم متصل شوند.
• قطر شفت پیچ در قسمت کار آن. قطر خارجی نخ در نظر گرفته نمی شود، زیرا در برابر نیروهای خارجی مقاومت نمی کند.
• ضرایب اصطکاک موادی که قطعاتی که قرار است به هم متصل شوند از آنها ساخته شده است.

بسته به شرایط مختلفاتصالات، محاسبات برشی با توجه به فرمول های مختلف انجام می شود.

قطر پیچ از پیش بارگذاری شده (بدون فاصله) ، در هر برش با فرمول محاسبه می شود:

D = √4P/πt
D قطر پیچ است.
P نیروی عرضی وارد بر پیچ (بر حسب نیوتن) است.
t تنش برشی مجاز (بر حسب مگاپاسکال) است که به ماده بستگی دارد و طبق جداول مرجع معمولاً 0.2-0.3 از مقاومت تسلیم تنظیم می شود.

برای جلوگیری از برش پیچ های نصب شده با فاصله لازم است از نیروی اصطکاک مناسب بین قطعات اطمینان حاصل شود که با نیروی سفت شدن مشخصی پیچ ها حاصل می شود و با استفاده از فرمول زیر محاسبه می شود:

Q=P/f
P نیروی عرضی به نیروی برشی (برشی) است که با سفت کردن جفت پیچ و مهره ایجاد می شود.
f ضریب اصطکاک است. بسته به موادی که قطعات مورد اتصال از آن ساخته شده اند، به تمیزی پردازش سطوح جفت گیری و وجود روغن کاری، طبق کتاب های مرجع تنظیم می شود.

همچنین نیروی سفت کننده را می توان با استفاده از فرمول محاسبه کرد:
Q = πd²q/4
d قطر داخلی رزوه پیچ است.
q حداکثر تنش کششی مجاز، MPa است.

برای مفاصل متعدد پیچ برای نیروی سفت محاسبه می شود:
Q = P/fi
fi تعداد مفاصل است.

پیچ و مهره های مخروطی به همان روشی محاسبه می شوند که با تداخل نصب شده اند، زیرا شکل مخروطی سر پیچ، جفت شدن با قطعه بدون فاصله را تضمین می کند.

هنگام محاسبه اتصالی که دارای چندین نقطه اتصال قطعات است، کل بار باید به طور مساوی بین اتصال دهنده ها توزیع شود یا برای بخش هایی که کمترین بار را دارند، حداکثر مقادیر نیروهای برشی در نظر گرفته شود.

البته فرمول های فوق بدون در نظر گرفتن تمام شرایط عملیاتی اتصال، ماهیتی کلی دارند. عواملی که قبلاً در نظر گرفته شده است که بر استحکام اتصال تأثیر می گذارد، در صورت لزوم، در قالب ضرایب اضافی که با محاسبه یا تجربه به دست می آیند، به این فرمول ها وارد می شوند.

علاوه بر این، هنگام بستن قطعات با پیچ و مهره، باید این نکته را در نظر گرفت که قسمت های مختلف اتصال تحت تأثیر نیروهایی قرار می گیرد که از نظر مقدار مطلق و جهت یکسان نیستند. برای اطمینان از استحکام سازه، اتصال باید با در نظر گرفتن نمودار تنش انجام شود، به خصوص در مواردی که توسط استانداردها پیش بینی نشده است.

استانداردهای اتصالات پیچ و مهره ای که با در نظر گرفتن الزامات استحکام و قابلیت اطمینان ایجاد شده است، درجه های فولادی مورد استفاده برای ساخت بست ها، ابعاد را تعیین می کند. اتصال دهنده هاو فاصله بین آنها علاوه بر این، برای پیچ های نصب شده با شکاف، ابعاد سوراخ ها برای آنها تنظیم می شود.

بنابراین، به عنوان مثال، الزامات مورد استفاده در ساخت و ساز توسط استاندارد صنعتی STO 0041-2004 "ساختمان سازه های فولادی" تعیین شده است. اتصالات پیچ و مهره ای طراحی و محاسبه.

استانداردها طیف وسیعی از اندازه ها را پوشش می دهند اتصال دهنده ها- پیچ و مهره، واشر قفل، که به شما امکان می دهد بدون استفاده از محاسبات غیر ضروری قطعات جدید و تولید آنها، سازه ها را طراحی کنید. کافی است از مواردی که قبلاً توسط صنعت تولید شده است استفاده کنید و با در نظر گرفتن حاشیه ایمنی تنظیمات را انجام دهید (به عنوان یک قاعده ضریب آن برابر با 1.3 در نظر گرفته می شود. حداکثر باردر هر اتصال).

نمایش اتصالات پیچ و مهره شده روی نقشه ها

هنگام ساخت اتصالات رزوه دار (از جمله پیچ) در نقشه ها، موضوع پیچ به صورت مشروط به تصویر کشیده می شود. این به سادگی و سرعت اجرای نقشه ها می رسد. تصاویر مشروط پذیرفته شده مطابق با GOST 2.315-68 تنظیم می شوند.

رزوه بیرونی پیچ در امتداد قطر بیرونی به طور معمول با یک خط اصلی جامد و در امتداد قطر داخلی - با یک خط نازک جامد نشان داده می شود. بر روی پیش‌آمدگی‌های پیچ که با جدا کردن آن با صفحه عمود بر محور ایجاد می‌شود، قطر داخلی با خط نازکی که روی سه چهارم دایره کشیده شده است نشان داده می‌شود. در این مورد، پخ تنها در قسمت طولی پیچ به تصویر کشیده نمی شود. فاصله بین خطوط نازک و اصلی نباید بیشتر از گام نخ باشد، اما نباید کمتر از 0.8 میلی متر باشد.

نخ داخلی روی مهره به صورت معکوس به تصویر کشیده شده است - خط اصلی در امتداد قطر داخلی.

جوجه کشی در مقاطع و برش ها تا یک خط اصلی جامد انجام می شود. هنگامی که روی نقشه اتصال پیچی اعمال می شود، ابعاد پیچ، مهره و واشر مطابق با آنها ساخته می شود. اندازه های استاندارد. یعنی ابعاد اتصال دهنده های استاندارد بر اساس GOST روی آنها تنظیم می شود.

محاسبه قدرت اتصالات رزوه ای

بار محوریپیچ از طریق رزوه به مهره منتقل می شود و با واکنش تکیه گاه آن متعادل می شود. هر کدام از ز رزوه ها توسط نیروها بارگذاری می شوند F1 , F2 , … F Z .

که در مورد کلیبار روی کویل ها یکسان نیست. مشکل توزیع بار روی سیم پیچ ها از نظر استاتیکی نامشخص است و توسط دانشمند روسی N.E. ژوکوفسکی در سال 1902 بر اساس یک سیستم معادلات برای مهره شش گوش استاندارد. نمودار اضافه بار قابل توجهی از پیچ های پایین تر و بی معنی بودن افزایش طول مهره را نشان می دهد، زیرا. آخرین پیچ ها عملاً بارگذاری نمی شوند. این توزیع بار بعداً به صورت تجربی تأیید شد. در محاسبات، بارگذاری ناهموار با ضریب تجربی (تجربی) در نظر گرفته می شود. کیلومتر ، که برابر است با 0,87 برای مثلثی، 0,5 - برای مستطیل و 0,65 برای نخ ذوزنقه ای

انواع اصلی تخریب در نخ های چفت و بست، برش پیچ ها، در موارد در حال اجرا - سایش پیچ ها است. بنابراین، معیار اصلی عملکرد

برای محاسبه رزوه های چفت و بست - استحکام برای تنش های برشی، و برای رزوه های سربی - مقاومت در برابر سایش برای تنش های برشی.

شرایط مقاومت برشی:

f/(π d 1 HKK m ) ≤[τ ] برای پیچ؛ τ =f/ (π dHKK m ) ≤[τ ] برای آجیل

جایی که اچ - ارتفاع مهره یا عمق پیچ در قطعه کار، ک =ab/p یا ک =ce/p - ضریب کامل بودن نخ، کیلومتر - ضریب بار ناهموار روی سیم پیچ ها.

شرایط مقاومت در برابر سایش در برابر خرد شدن:

س سانتی متر =f/ (π d 2 HZ ) ≤[ س]سانتی متر ,

جایی که ز - تعداد نوبت های کاری

استحکام مساوی رزوه و محور پیچ مهمترین شرط برای تعیین ارتفاع مهره های استاندارد است. بنابراین، با در نظر گرفتن مقاومت تسلیم ماده به عنوان تنش های نهایی و در نظر گرفتن آن τ T ≈ 0,6 س تی شرایط برابری استحکام رزوه در برش و محور پیچ در کشش به شکل زیر ظاهر می شود: τ =F/ (π d 1 HKK m )= =0.6σ T =0.6F/ [(π/4) d 1 2 ]. در ک = 0,87 و کیلومتر = 0,6 ما گرفتیم اچ ≈0,8 d1 ، و با توجه به آن d1 = د در نهایت ارتفاع مهره بست استاندارد معمولی را بپذیرید اچ ≈0,8 د

علاوه بر استاندارد معمولی، بالا اچ ≈1.2d و کم اچ ≈0.5 روز آجیل و خشکبار. به همین دلایل، عمق پیچ کردن پیچ ها و ناودانی ها به قطعات تنظیم می شود: به فولاد H1 =د ، در شکننده - چدن و ​​سیلومین اچ =1.5 روز ارتفاع مهره های استاندارد (به جز موارد کم) و عمق پیچ، ما را از محاسبه استحکام رزوه بست های استاندارد نجات می دهد.

در محاسبات، نمی توان از انعطاف پیچ و قطعاتی که باید متصل شوند چشم پوشی کرد. در ساده ترین حالت، با پیچ و مهره هایی با سطح مقطع ثابت و قطعات همگن

λ b = l b /(E b A b ) ; λ d = δ d / (E d A d ) ,

جایی که λ ب , λ d - انطباق پیچ و قطعات، برابر با تغییر شکل آنها تحت یک بار (انطباق با سختی معکوس است). E ب , E d , الف ب , آگهی - مدول الاستیسیته و سطح مقطع پیچ و قطعات. δ د - ضخامت کل قطعات δ د ≈ پوند .

در یک حالت پیچیده، انعطاف پذیری سیستم به عنوان مجموع انعطاف پذیری بخش های جداگانه پیچ و مهره تعیین می شود. قطعات جداگانه. مناطق مقطع A به معنای مناطقی از آن قسمت هایی است که در معرض تغییر شکل ناشی از سفت شدن پیچ هستند. در اینجا فرض می شود که تغییر شکل های ناشی از سر مهره و پیچ در اعماق قطعات در امتداد مخروط ها با زاویه قرار دارد. α =30 در مورد . با معادل سازی حجم این مخروط ها با حجم استوانه، قطر آن را پیدا کنید

D1=D +(δ1 +δ2 )/ 4; آ d = π (د 1 2 –d resp 2 )/ 4.

نه تنها پیچ، بلکه واشرها، واشرها، فنرهای Belleville و غیره را نیز تغییر شکل می دهد. (1،2). بنابراین، هنگام محاسبه بار کل پیچ اف مفهوم ضریب بار خارجی را معرفی کنید χ برابر با افزایش بار پیچ در کسری از بار خارجی است. سپس
اف =اف +χF . در این حالت نمی توان واشرهای الاستیک 1 و 2 را جزء قطعات 3 و 4 و 5 در نظر گرفت که تغییر شکل آنها کاهش می یابد. در چنین مواردی، تمام جزئیات اتصال به دو سیستم تقسیم می شوند:

1. جزئیات سیستم پیچ که در آن تغییر شکل مطلق تحت تأثیر بار افزایش می یابد (پیچ، واشر 1.2).

2. قسمت هایی از سیستم بدنه که در آنها تغییر شکل مطلق کاهش می یابد (3،4،5).

که در آن

در این گونه اتصالات، مجموعه ای از واشرهای الاستیک (واشرها، فنرهای Belleville) انطباق سیستم پیچ را به میزان قابل توجهی افزایش می دهند و در نتیجه بار روی پیچ را کاهش می دهند.

در محاسبه پیچ و مهره ابتدا نیروی هر پیچ پیدا می شود. سپس می توان کل تنوع چیدمان اتصالات رزوه ای را به سه طرح طراحی ساده کاهش داد.

الف. پیچ با فاصله به سوراخ ها وارد می شود.

اتصال با نیروی طولی بارگذاری شده است س . پیچ کشیده شده است.

شرایط استحکام کششی به صورت زیر نوشته می شود:

تنش های کششی در نخ

از شرط استحکام کششی، قطر داخلی رزوه پیچ را پیدا می کنیم

قطر داخلی یافت شده نخ به نزدیکترین بزرگتر مطابق با GOST 9150-59 گرد می شود. یک عدد اندازه خاص نیز وجود دارد ( قطر خارجرزوه ها) پیچ.

ب- پیچ بدون فاصله در سوراخ ها وارد می شود.

آر .

در این مورد، پیچ بر روی یک برش کار می کند. قطر داخلی نخ به همان روشی که در مورد کشش محاسبه می شود:

روش تخصیص شماره پیچ نیز مشابه مورد قبلی است.

ب. پیچ با فاصله درج شده است.

اتصال با نیروی عرضی بارگذاری شده است اف .

نیروی سفت کردن پیچ V باید نیروی اصطکاکی بین قطعات ایجاد کند که از نیروی برشی عرضی بیشتر باشد اف .

پیچ در حالت کششی کار می کند و از لحظه سفت شدن نیز دچار پیچ خوردگی می شود که با افزایش در نظر گرفته می شود. استرس های عادیبر 30% (V 1,3 بار).

با توجه به تجربه محاسبات متعدد، مقدار نیروی کششی مورد نیاز گرفته می شود V بسته به نیروی برشی اف

V = 1.2 F/f.

سپس قطر رزوه داخلی پیچ

جایی که f ضریب اصطکاک است.

در همه موارد، محاسبه قطر داخلی نخ است و نخ با قطر بیرونی نشان داده می شود. یک اشتباه رایج این است که مثلاً قطر رزوه داخلی یک پیچ را محاسبه کنید 8 میلی متر ، یک پیچ تعیین کنید M8 ، در حالی که پیچ باید اختصاص داده شود M10 ، دارای قطر نخ بیرونی است 10 میلی متر ، و داخلی 8 میلی متر .

غلظت تنش در حفره های پیچ های رزوه با دست کم گرفتن تنش های مجاز رزوه در نظر گرفته می شود. 40% در مقایسه با تنش های مجاز متناظر مواد.

انواع تخریب اتصال دهنده های رزوه ای: پارگی میله در امتداد نخ یا بخش انتقالی در سر. آسیب یا تخریب نخ (فروپاشی و سایش، برش، خم شدن)؛ آسیب به سر پیچ (پیچ).

ابعاد پیچ‌ها، پیچ‌ها و ناودانی‌های استاندارد شرایط استحکام برابر همه عناصر اتصال را برآورده می‌کند. بنابراین، می توان خود را به محاسبه بر اساس یکی، معیار اصلی - استحکام قسمت رزوه شده محدود کرد و بسته به قطر رزوه محاسبه شده، اندازه پیچ ها، پیچ ها و مهره ها را مطابق جداول استاندارد در نظر گرفت. طول پیچ، پیچ و ناودانی بسته به ضخامت قطعاتی که باید به هم متصل شوند انتخاب می شود.

محاسبه استحکام اتصالات رزوه ای تحت بار ثابت را در نظر بگیرید.

پیچ با یک نیروی خارجی F (پیچ بدون پیش سفت شدن) بارگذاری می شود، به عنوان مثال، یک بخش رزوه ای از قلاب برای آویزان کردن بار. خطرناک قسمتی از قلاب است که با برش ضعیف شده است (شکل 26.21). از شرایط استحکام کششی

(26.22)

(26.23)

که در آن = 0.6 تنش کششی مجاز پیچ فولاد کربنی است.

پیچ با نیروی سفت کننده Fc سفت می شود و هیچ بار خارجی (کاورهای بدون بار، براکت ها و غیره) وجود ندارد. ساقه پیچ عمل ترکیبی کشش و پیچش را تجربه می کند، یعنی. توسط نیروی محوری F 3 از سفت کردن پیچ کشیده شده و با یک ممان معادل گشتاور نیروهای اصطکاک در نخ T p پیچ خورده است (فرمول (26.16))، استحکام چنین پیچ‌هایی (شکل 26.22) با معادل آن تعیین می‌شود. فشار

(26.24)

تنش کششی که با فرمول (26.22) در F=F ثانیه تعیین می شود، کجاست. - استرس پیچشی، - ضریب ایمنی مورد نیاز پیچ، بسته به مواد گرفته شده است

پیچ، ماهیت بار و قطر پیچ.

برای رزوه های متریک استاندارد، به عنوان مثال، محاسبه پیچ برای عمل ترکیبی کشش و پیچش می تواند با محاسبه کشش جایگزین شود، اما در نیروی F p 1.3 برابر افزایش می یابد. برای رشته های متریک

(26.25)

قطر طراحی رزوه پیچ با فرمول (26.23) تعیین می شود

اتصال پیچ و مهره ای با نیروهایی بارگذاری می شود که قطعات را در محل اتصال جابجا می کند. شرط قابل اطمینان بودن اتصال، عدم جابجایی قطعات در اتصال است.

در ارتباط با شکاف (شکل 26.23 a)، پیچ با پیش سفت کردن نصب می شود. نیروی خارجی F مستقیماً به پیچ منتقل نمی شود، بنابراین برای کشش در امتداد محاسبه می شود

نیروی سفت کننده F c.

برنج. 26.23

برای جلوگیری از برش قطعات در صورت وجود شکاف، نیروی اصطکاک روی سطوح اتصال نباید کمتر از نیروی برشی خارجی F باشد:

(26.26)

جایی که من- تعداد اتصالات در اتصال؛ f-ضریب اصطکاک؛ ک- ضریب ایمنی ( به= 1.3 – 1.5 در حالت ایستا و به== 1.8 - 2.0 با بار متغیر)؛ Z تعداد پیچ ​​های اتصال است.

پیچ در این مورد با نیروی سفت محاسبه می شود

(26.27)

هنگام نصب یک پیچ بدون شکاف (شکل 26.23 ب)، نیازی به سفت کردن از قبل نیست. پیچ بریده شده و کمانش می شود. روی ساق پیچ حساب کنید

برش، و با جزئیات نازک - و خرد کردن. شرایط قدرت:

(26.28)

که در آن - به ترتیب، طراحی و تنش های مجاز برای مواد پیچ ​​برای برش، = (0.2 - 0.3)؛ d o قطر قسمت بریده نشده پیچ است. - به ترتیب، محاسبه شده و کمترین تنش فروپاشی مجاز (برای مواد پیچ ​​یا قطعه)، = (0.8 - 1.0) ; S–کوچکترین ضخامت قطعه

پیچ سفت می شود و بار خارجی تمایل به باز کردن اتصال دارد (پیچ برای بستن روکش مخازن گاز و مایع با فشار بالاتر از فشار اتمسفر، سیلندرها، پمپ ها، قاب ها به فونداسیون ها و غیره). سفت شدن پیچ ها باید از محکم بودن یا باز نشدن اتصال (برای جلوگیری از ظاهر شدن شکاف) تحت بار اطمینان حاصل کند. این مشکل با در نظر گرفتن تغییر شکل قطعات اتصال حل می شود.

یک بار خارجی (R بار حاصل است؛ Z تعداد پیچ‌ها است) باعث می‌شود که پیچ به اندازه (شکل 26.24) کشیده شود و تغییر شکل قطعات به همان میزان کاهش می‌یابد. بار از قطعات روی پیچ نیز کاهش می یابد. به همین دلیل است که اعتقاد بر این است که پیچ بخشی از بار خارجی را درک می کند.

ضریب بار خارجی کجاست که نشان می دهد چه قسمتی از بار خارجی توسط پیچ درک می شود (تطابق پیچ و قطعاتی که باید متصل شوند را در نظر می گیرد).

مقدار با شرایط برابری تغییر شکل های اضافی پیچ و قطعات تعیین می شود. از شرط حفظ چگالی اتصال قطعات مورد اتصال (عدم امکان ایجاد شکاف)

(26.31)

که در آن Kz ضریب ایمنی پیش بارگذاری است: در بار ثابت Kz = 1.25 - 2.0. با متغیر Kz = 2.5 – 4.

هنگام محاسبه استحکام، اگر سفت کردن بعدی پیچ امکان پذیر باشد، با توجه به پیچش، با توجه به بار طراحی F p محاسبه می شود: (26.32)

ابعاد برای چرخ هایی با دندانه های خارجی داده شده است.