Характер распределения напряжений
Характер распределения напряжений зависит от механических характеристик материала детали, его способности упрочняться и т. д. Наряду с осевыми растягивающими напряжениями в стержне с резьбой действуют растягивающие напряжения в поперечном направлении, образуя объемное напряженное состояние. Последнее затрудняет развитие пластических деформаций и увеличивает прочность стержня. Таким образом, имеется противоположное влияние двух факторов: неравномерность распределения напряжений понижает прочность стержня, а объемность напряженного состояния повышает. Чем пластичнее материал, тем меньше влияние первого фактора и больше влияние второго.
Размеры резьбовых элементов влияют на размеры соединяемых деталей, а следовательно, на их массу и габариты. Поэтому болты, шпильки и гайки выполняют из материалов с высоким пределом прочности. Однако не рекомендуется применять стали с пределом прочности ав >• 160 кН/см2 с пониженной пластичностью.
При недостаточной высоте головки болта происходит ее срез по цилиндрической поверхности. На основании практического опыта и экспериментальных данных можно считать, что при высоте головки h >- 0,6d0 статические изломы по головке болта исключаются.
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 0,2d0. 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.
Для резьбовых деталей важными также являются дополнительные изгибающие усилия, вызванные перекосом опорных поверхностей. В реальных конструкциях практически невозможно предотвратить перекос. Он может возникнуть при сборке из-за неточности изготовления (технологический перекос) или в процессе нагружения вследствие деформаций. Чувствительность болтов к перекосам устанавливается испытаниями на растяжение до разрушения со специальными косыми шайбами, подкладывае-мыми под гайку с углом 5 ... 8°.
На основании многочисленных экспериментальных исследований можно сделать следующие выводы. Легированные стали с а„ = 90 ... 120 кН/сма, а также углеродистые с ав 150 кН/см2) оказываются чувствительными к перекосу. Величина ударной вязкости ав тесно связана с чувствительностью к перекосу. Меньшим значениям соответствует большая чувствительность.