Расчет соединений в WinMachine

Момент затяжки

Использование анкерных гаек

По сути метод похож на использование гаек с некруглой резьбой. Анкерные гайки имеют разрез с одной стороны вдоль оси. Отверстие в этом месте слегка сжато, разрезанные участки слегка пружинят и хорошо противостоят самопроизвольному отвинчиванию. Как правило, вторая сторона анкерных гаек имеет фланец, которым гайка крепится неразъёмным соединением (клёпкой или сваркой) с одной из соединяемых деталей, пример анкерной гайки рис 15.8.

Рис. 15.8. Анкерная гайка.

Этот способ наиболее широко используется в авиации. Почти все лючки, съёмные панели на крыльях и фюзеляже привинчиваются винтами к анкерным гайкам. Винтовое соединение может использоваться многократно без ухудшения характеристик. Важным свойством является и то, что доступ к винтам возможен только с одной стороны, и другие способы стопорения резьбы неприменимы.

Крутящий момент на ключе идет на преодоление момента, создаваемого силой трения торца гайки о неподвижную опорную поверхность стягиваемых деталей и момента сопротивления в резьбе:

, (15.1)

где M_R - момент, необходимый для создания осевого усилия и преодоления трения в резьбе, Н·м; M_T - момент сил трения на торцевой поверхности гайки, головки винта или его упорного конца, Н·м.

, (15.2)

где F_ZAT – усилие затяжки, Н; f_T – коэффициент трения по торцу;
R_TR – приведенный радиус трения, для кольца:

(15.3)

Момент сопротивления в резьбе:

, (15.4)

где d₂ - средний диаметр резьбы, м.

(15.5)

(15.6)

, (15.7)

где d– диаметр отверстия под болт; P – шаг резьбы; β – угол подъема винтовой линии резьбы; f_R – коэффициент трения в резьбе.

Окончательная формула:

(15.8)

По ней определяется момент затяжки в зависимости от силы F_ZAT, которую должно удерживать резьбовое соединение.

В WinMachine существует модуль APM Joint, предназначенный для расчета прочности соединений. При запуске модуля выбираем болтовое соединение с зазором (рис. 15.9).

Рис. 15.9. Выбор типа соединения в модуле APM Joint.

Для расчета группы винтов, нагруженных произвольной нагрузкой, следует задать геометрию поверхности, находящейся в контакте. Ее можно создать с помощью инструментов модуля АРМ Joint, либо импортировать форму поверхности стыка из других графических систем посредством формата DXF. Окончательным этапом создания поверхности стыка является указание внешнего и внутреннего контуров() (Рис 15.10).

Рис. 15.10. Пример созданной поверхности.

После создания поверхности стыка нужно указать местоположение болтов () и задать приложенные к соединению нагрузки (). Завершающий этап перед проведением расчета - выбор материала крепежных элементов и задание постоянных параметров (коэффициентов запаса)( ). В результате расчета по критерию статической прочности определяются размеры крепежных элементов, а также карта нагрузок на винты и карта удельных давлений на поверхность контакта. По карте нагрузок можно судить об эффективности использования каждого из винтов, а по карте давлений на поверхность (рис. 15.11) - о прочности этой поверхности.

Рис. 15.11. Карта давлений на поверхность.

В случае неудовлетворительной усталостной прочности можно вручную изменить диаметр винтов, либо поменять материал, из которого они изготовлены.