new 93 (2)

190 7. Zasady obliczeń wytrzymałościowych śrub

C)

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

g = 40 mm, p = 10 MPa, AT = 75 K,

R_m = 1000 MPa, R_e= 800 MPa,

Z_rc = 420 MPa, Z_rj = 700 MPa, Ej. = 2-105 MPa, d = ll-lO-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 — 0,75-10^s MPa,

współczynniku rozszerzalności    a₂ — 22-10^-6 K~^J,

9u — 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^;

4

10 = 176714 N.

Stąd obciążenie jednej śruby jest równe

Q_r = — — 22089 N.

Tl

Wymagana siła zacisku resztkowego jest równa

Q ₌    *--31808 N,

n n    8

gdzie F_u — nD_sb = n-180-30 = 16964 mm jest powierzchnią uszczelnienia (z pominięciem otworów przelotowych na śruby), b = 30 mm — założoną szerokością uszczelki, p„ — 15 MPa — wymaganym naciskiem na uszczelkę (w silnikach spalinowych przyjmuje się p_u — (1,5-P2)p). Całkowite obciążenie śruby (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

Zrj

700

3

= 233,3 MPa

oraz średnice gwintu według wzoru (7.2)

4-53897

7:-233,3

-V£-V-

= 17,149 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 q = 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 M18 wykazywały nadmiar wytrzymałości.

Obliczenia sprawdzające

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

/ Fu \ I	' 16964	k-16,5^2 \
\ n 4 ) ^u i	k 8	4 /

•15 = 28600 N.