DSCN1647

7. Zasady obliczeń wytrzymałościowych śrub

190

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 i równoważna jej objętość walca

g = 40 mm, p= 10 MPa, AT = 75 K,

Km = 1000 MPa, R, = 800 MPa,

Z,_e = 420 MPa, Z_rJ = 700 MPa, Ki = 2*108 MPa, ai = ll-10-8 Kr¹,

—    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 od zerowo-tętnią cym module sprężystości współczynniku rozszerzalności liniowej

—    materiał głowicy i cylindra — stop aluminiowy o

module sprężystości    £* = 0,75-10* MPa,

współczynniku rozszerzalności    o* = 22-10 ® 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

„ *Dl    **150*

P = —T^LP=—"7——10 = 176714 N. 4    4

Stąd obciążenie jednej śruby jest równe

n

31808 N,

Wymagana siła zacisku resztkowego jest równa _c _ P _ F_UP_U _ 16964 -15

gdzie    = 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_B = (l,5-f-2)p). Całkowite obciążenie śruby (z pominięciem obciążeń wywołanych zmianami termicznymi) wynosi

Q_e = Q_r -f Q_t = 22089 + 31808 = 53897 N.

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

k_r =    = 233,3 MPa

Al    O

oraz średnice gwintu według wzoru (7.2)

= 17,149 mm.

Przyjmujemy śrubę z gwintem M16 o średnicy d_s = 13,369 mm i średnicy szyjki d₀ = 13 mm oraz o promieniu zaokrąglenia dna bruzdy śruby ę = 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, = = 3,5 mm. Obliczenia sprawdzające śrub z gwintem M18 wykazywały nadmiar wytrzymałości.

Obliczenia sprawdzające

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

16964

8

K»16,5*

4

)-15 = 28600 N.