new 93

190 7. Zasady obliczeń wytrzymałościowych śrub

Rys. 7.56. Złącze głowicy z korpusem silnika spalinowego: a) wymiary złącza, b) obciążona objętość głowicy przypadająca na jedną śrubę na odcinku l_a (dociążanym przez siłę roboczą Q_r) i równoważna jej objętość walca, c) obciążona objętość głowicy przypadająca na jedną śrubę na odcinku It, i równoważna jej objętość walca

g = 40 mm, p = 10 MPa, AT = 75 K,

R_m = 1000 MPa, R_e = 800 MPa,

Z_TC — 420 MPa, Z_rj = 700 MPa, = 2-10⁵ MPa, d — 11-10-8 K"¹,

—    grubość kołnierza głowicy

—    ciśnienie spalania

—    maksymalny wzrost temperatury złącza

—    materiał śrub — stal 40 H o granicy wytrzymałości granicy plastyczności wytrzymałości zmęczeniowej

przy cyklu wahadłowym przy cyklu odzerowo-tętniącym module sprężystości współczynniku rozszerzalności liniowej

— materiał głowicy i cylindra — stop aluminiowy o

module sprężystości    E₂ = 0,75-lO® MPa,

współczynniku rozszerzalności    er₂ — 22 • 10^-0 K^_1,

g_u = 0,8 mm.

— materiał uszczelki — miedź grubość uszczelki

Obliczenia wstępne

Przyjmujemy, że złącza dokonamy za pomocą n — 8 śrub. Obciążenie robocze działające na głowice wynosi

p = —_p *'¹⁵⁰:. ₁₀ = 176714 N.

4    4

Stąd obciążenie jednej śruby jest równe

Q_r = — = 22089 N. n

Wymagana siła zacisku resztkowego jest równa

_q=P_F^ 16964^    ₃₁₈₀₈

n n    8

gdzie F_u — nD_tb = jt-180-30 = 16964 mm jest powierzchnią uszczelnienia (z pominięciem otworów przelotowych na śruby), b = 30 mm — zało-żoną szerokością uszczelki, p„ = 15 MPa — wymaganym naciskiem na uszczelkę (w silnikach spalinowych przyjmuje się p_u = (l,5-r-2)p). Całkowite obciążenie śmby (z pominięciem obciążeń wywołanych zmianami termicznymi) wynosi

Q_c — Q_r -f- Q_z = 22089 -f 31808 = 53897 N.

Przyjmujemy współczynnik bezpieczeństwa X_z = 3 i ze wzoru (7.4) obliczamy dopuszczalne naprężenia dla śruby

K

ZTi X_x

700

3

= 233,3 MPa

oraz średnice gwintu według wzoru (7.2)

mm.

Przyjmujemy śrubę z gwintem M16 o średnicy d₃ — 13,369 mm i średnicy szyjki d₀ ~ 13 mm oraz o promieniu zaokrąglenia dna bruzdy śruby g = 0,144P = 0,144*2 = 0,288 mm. Śruba zabezpieczona jest podkładką sprężystą 16,3 o średnicy zewnętrznej D. — 24,4 mm i grubości g_p = — 3,5 mm. Obliczenia sprawdzające śrub z gwintem Ml8 wykazywały nadmiar wytrzymałości.

Obliczenia sprawdzające

Uwzględnienie otworów w uszczelce D₀ — 16,5 mm pozwala na skorygowanie wymaganej siły zacisku resztkowego

(^F“ *^D'° k -1	' 16964	*•16,5^2 \
\ n 4 / ^u 1	i 8	4 /

•15 = 28600 N.