Дійсний характер розподілу навантаження по витків гайки, крім зазначених вище причин, залежить від помилок виготовлення і ступеня зносу різьблення, що ускладнює визначення дійсних напружень. Тому в практиці розрахунок різьби на міцність проводиться не по істинним, а за умовними напруженням, які порівнюють з допустимими напруженнями, встановленими на основі досвіду.
При визначенні умовних напруг вважають, що все витки різьблення навантажені рівномірно (див. Рис.2.15, а).
Різьблення прийнято розраховувати:
по напруженням зминання на гвинтової поверхні (рис.2.17),
по напруженням зрізу в перерізі ab гвинта або се гайки.
Умови міцності різьби по напруженням зминання:
де z = H / S - число витків різьби в гайці висотою H.
Формула (2.11) є спільною для гвинта і гайки. Висновок формули простий і не вимагає додаткових пояснень. Всі елементарні перетворення тут і в інших подібних випадках вивчають рекомендується робити самим.
Умови міцності різьби по напруженням зрізу:
де K = ab / S або K = ce / S - коефіцієнт, що враховує тип різьби;
для трикутної різьби До 0,8; для прямокутної різьби К = 0,5; для трапецеїдальної різьби К = 0,65.
Якщо матеріал гвинта і гайки однаковий, то по напруженням зрізу розраховують тільки гвинт, так як dd1
Равнопрочность різьблення і стержня гвинта є однією з умов призначення висоти стандартних гайок. Так, наприклад, прийнявши в якості граничних напружень межі плинності матеріалу на розтяг і зсув і враховуючи, що т 0,6т. запишемо умови равнопрочності різьблення на зріз і стержня гвинта на розтяг у вигляді
звідки при К = 0,8 отримуємо Н 0,5d1
тут
З огляду на складність напруженого стану різьблення, а також передбачаючи ослаблення різьблення від стирання і можливих пошкоджень при закручуванні, висоту стандартних гайок кріпильних виробів приймають
З тих же міркувань встановлюють норми на глибину загвинчування гвинтів і шпильок в деталі:
В сталеві деталі Н1 d, в чавунні і сілуміновие Н1 1,5d.
При цьому міцність різьби перевищує міцність стрижня.
Стандартна висота гайки і глибини загвинчування виключають необхідність розрахунку на міцність різьби стандартних кріпильних деталей.
Розрахунок на міцність стрижня гвинта (болта) при розрахункових випадках навантаження. Болт затягнутий, зовнішнє навантаження розкриває стик деталей.
Прикладом можуть служити болти для кріплення кришок резервуарів, навантажених тиском рідини або газу (ріс.2.18). Затягування болтів повинна забезпечити герметичність з'єднання або нерозкриття стику під навантаженням. Задача про розподіл навантаження між елементами такого з'єднання є статично невизначеної і вирішується з урахуванням деформації цих елементів. Позначимо: Рзат - сила затягування болта; Р = R / z - зовнішнє навантаження з'єднання, яка припадає на один болт (z - число болтів).
Неважко зрозуміти, що після застосування зовнішнього навантаження Р до затягнутому з'єднанню болт додатково розтягнеться на деяку величину Р. а деформація стиснення деталей зменшиться на ту ж величину. Це означає, що тільки частина зовнішнього навантаження додатково навантажує болт, а інша частина йде на розвантаження стику.
Якщо позначимо - коефіцієнт зовнішнього навантаження (враховує ту частку навантаження Р, яка припадає на болт), то додаткове навантаження болта буде дорівнює Р, а зменшення затяжки стику - (1 - ) Р.
Величина коефіцієнта визначається за умовою рівності додаткових деформацій болта і деталей (умова спільності деформацій)
де б - податливість болта, що дорівнює його деформації під навантаженням в 1 кгс; д - сумарна податливість деталей, що з'єднуються.
З рівності (1.23)
приріст навантаження на болт
розрахункову (сумарну) навантаження болта