Расчет шпильки

[Оксана]

Подскажите пожалуйста, как определить напряжения в шпильке если известно растягивающее усилие?

[Aleksey]

Подскажите пожалуйста, как определить напряжения в шпильке если известно растягивающее усилие?

Добавлено 24.02.2015:
Он-лайн сервис по расчету болтов и шпилек на прочность создан с целью быстрой оценки прочности болта, шпильки и гайки, а также определения момента на ключе для обеспечения заданного усилия от расчетной нагрузки на болт. Все максимально автоматизировано. В режиме реального времени все исходные данные и результаты расчета отображаются в формулах. Для обучения и прикидок то, что нужно! [url = http://прочность.рф/pin/pin.php]ОНЛАЙН МЕТОДИКА И РАСЧЕТ[/url]


Расчет шпильки от действия ратягивающего усилия Fw можно проводить в следующей последовательности:

1 Определяем напряжение растяжения:

,
где Fw - растягивающее усилие в шпильке;
d1 - внутренний диаметр резьбы.
Полученное значение напряжения не должно превышать значение допускаемого напряжения для шпильки.

2 Определяем напряжение кручения при затяжке:

,
где Мк - крутящий момент, действующий на шпильку при затяжке гаек ключом:
;
d - наружный диамтер резьбы.
Полученное значение напряжения не должно превышать значение допускаемого напряжения на срез для шпильки при затяжке.

3 Расчет напряжения среза резьбы шпильки:
,
где h - рабочая высота резьбы;
K1 = 0,75 - коэффициент полноты для метрической резьбы шпильки;
Km = 0,55...0,75 - коэффициент, учитывающий изменение деформации витков по высоте гайки.
Полученное значение напряжения не должно превышать значение допускаемого напряжения на срез для шпильки в рабочих условиях.

[Оксана]

Спасибо за ответ .
А как определить допускаемые напряжения при оценке прочности шпильки?

[Aleksey]

Спасибо за ответ .
А как определить допускаемые напряжения при оценке прочности шпильки?

Номинальное допускаемое напряжение [S]w в болтах или шпильках от давления и усилий затяга определяют как
[S]w = Rp0.2 / n0.2,
где Rp0.2 - предел текучести материала болта или шпильки;
n0.2 = 2 - коэффициент запаса.
Средние касательные напряжения в резьбах, вызванные действием механических нагрузок, не должны превышать 0,25*Rp0.2.

[Евген]

а разрешите вопрос. из какого источника данные формулы для расчета?

[Aleksey]

Нормы расчета на прочность оборудования АЭУ.

[Ксения]

Здравствуйте! Скажите, пожалуйста, в формулах расчёта напряжений растяжения и среза резьбы шпильки указан диаметр d1. Это внутренний диаметр резьбы (указанный в ГОСТе) или диаметр впадин?
И ещё один вопрос. Как рассчитать усилие на шпильках, вызванное температурными перепадами, во фланцевых соединениях с прокладками из паронита, фторопласта или резины?

[Aleksey]

d1 в данном случае диаметр впадин.
Принимается по нормативной документации.
ПНАЭ Г-7-002-86 - Таблица П10.5 - Параметры для выбора резьбы шпилек и размеров фланцев;
РД-10-249-98 - Таблица 8.4 - Размеры шпилек, рекомендуемые для фланцевых соединений.
Формула для расчета усилия, вызванного температурными перепадами:

[Ксения]

Спасибо!
А не подскажите, где взять коэффициент линейного расширения для
паронита, фторопласта, резины?

[Aleksey]

Температурным расширением прокладки из паронита, фторопласта можно пренебречь.

[Ксения]

Здравствуйте! Хотелось бы услышать Ваше мнение по следующей проблеме. В последнее время довольно часто сталкиваюсь с фланцами, спроектированными не по принципу "жёсткие фланцы-податливые шпильки", а совсем наоборот: "податливые фланцы-короткие, достаточно жёсткие шпильки". Во фланцах первого типа (жёсткие фланцы-податливые шпильки) фланцы рассчитываются без учёта изгибной жёсткости шпилек, а расчёт изгибных напряжений в шпильках производится по ф-лам, приведенным в прил. 5 (стр. 410) ПНАЭ Г-7-002-86. Т.е. шпильки рассматриваются как защемлённые статически неопределимые балки при смещении опор.
Подобные расчёты для второго случая (податливые фланцы-жёсткие шпильки) приводят к тому, что изгибные напряжения в шпильках получаются слишком большими. Но мне кажется, что во втором случае нужен какой-то другой подход, хотя бы потому, что шпильку нельзя рассматривать как балку (из-за соотношения длины и поперечных размеров), а при расчёте фланцев всё-таки надо учитывать влияние шпилек. Но подобных методик расчёта (если они существуют) я не знаю. Самое лучшее, вероятно, в этой ситуации, это создать 3D - модель. Но тут тоже возникает ряд вопросов (как учитывать трение между фланцем и шпилькой, и надо ли вообще это трение учитывать и т.д.).
Подскажите, пожалуйста, в каком направлении хоть двигаться.

[Aleksey]

3D модель фланцев со шпильками конечно создать можно. В первом приближении трение между гайкой и фланцем я бы не учитывал, посмотрел что получилось бы. Возможно, в шпильках получатся общие напряжения меньше, чем при расчете по Нормам.
Решение этой задачи методом конечных элементов дело хорошее, когда есть только одно фланцевое соединение и времени много ....
А в чем проблема сделать фланец более жестким?

[Ксения]

Проблема чисто финансовая.
Спасибо за помощь!
А то мне посоветоваться не с кем

[Guterfreund]

3D модель фланцев со шпильками конечно создать можно. В первом приближении трение между гайкой и фланцем я бы не учитывал, посмотрел что получилось бы. Возможно, в шпильках получатся общие напряжения меньше, чем при расчете по Нормам.

Столкнулся с такой же проблемой. Есть МКЭ модель, по которой напряжения в шпильке получаются меньше чем по нормам ПНАЭ. Если брать напряжение из Норм, шпилька не проходит по прочности, если из МКЭ - проходит. Как тут быть? Менять материал шпильки или всю конструкцию перерабатывать или есть другие варианты? Хотя ведь Нормы и нарушать-то нельзя, принимая за истину результаты МКЭ.

[Guterfreund]

Еще любопытный вопрос: определение момента в резьбе шпильки и на ключе.

В Нормах ПНАЭ стоит примитивная формула для расчета этих величин. Я же видел, что люди используют более сложные зависимости, где учитывают трения в резьбе и по поверхности Гайка-Шаиба. Результаты по этим формулам различаются значительно. Как тут быть?