自由装填固体火箭发动机装药点火冲击特性研究(6)

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螺栓的最大拉伸应力：

σ1=F0/As=13490.296/(225.194*10-6m2)=59.904MPa；

扭切应力：

；（3-9）

根据第四强度理论，螺栓在预紧状态下的计算应力:

（3-10）

=1.3*59.904MPa=77.875MPa；

表3-4预紧连接的螺栓安全系数S

材料种类静载荷动载荷

M6-M16 M16-M30 M30-M60 M6-M16 M16-M30 M30-M60

碳钢 4~3 3~2 2~1.3 10~6.5 6.5 10~6.5

合金钢 5~4 4~2.5 2.5 7.5~5 5 7.5~6

根据表3-4取S=4；

螺栓的许用应力[σ]= 640/4=160MPa；

强度条件：

；（3-11）

=77.875MPa160MPa；

3.2.3考虑轴向力作用，螺纹牙根部的强度计算

a)螺纹副抗挤压计算；

把螺纹牙展直后相当于一根悬臂梁，抗挤压是指公、母螺纹牙之间的挤压应力不应超过许用挤压应力，否则便会产生挤压破坏。设轴向力为F，相旋合螺纹圈数为z，则验算计算式为：

；（3-12）

且；

若取，则有；

式中：

：许用挤压应力，=160MPa；

z：结合圈数，无量纲，z=H/P=18/2.5=7.2，H=18为螺母高度；

13490.296/(π*18.376*2.165*7)=14.991MPa≤=160MPa；

b）螺纹牙根部的剪切强度计算；

强度条件 :

；（3-13）

：许用剪应力，单位MPa，对于材质为钢，一般可以取，

所以=160MPa*0.6=96MPa；

F=F0＝13490.296N；

d3＝d1-h/6=16.933mm；

b=2.5mm；

τ=13490.296/(π*16.933*2.5*7)

=13.794MPa≤=96MPa；

c）螺纹牙根部的弯曲强度校核计算式为；

强度条件:

；（3-14）

：螺纹牙的许用弯曲应力， =200MPa；

σb=3h/3.14*d3*7*b2

=3*13490.296*2.165/3.14*16.933*7*2.5*2.5

=35.839 Mpa≤=200MPa；

3.2.4

以上螺栓的强度校核是在法兰上使用12个圆周均布的螺栓连接的情况下进行的，通过计算发现当在法兰上使用12个这种规格的螺栓时，螺栓强度远远满足强度要求，实际上通过计算可以知道当采用8个甚至6个螺栓时每个螺栓的连接强度也是能够满足强度要求的。但是考虑到工作压强较大及密封的可靠性，还是选用12个螺栓（螺栓数量因为4的倍数）。为了使预紧连接主要受轴向载荷的螺栓强度校核方便快捷，特意编制了普通三角粗牙螺纹连接强度校核程序，计算界面如下所示。