Расчет и конструирование болтовых соединений

Работа на сдвиг является основным видом работы болтовых со­единений. При этом обычные болты (грубой, нормальной и повы­шенной точности) работают на срез, а стенки отверстий в соединя­емых элементах — на смятие (рисунки ниже).

Болты 1 и 2-й групп при сплачивании работают на срез и смя­тие. Распределение продольной силы N, проходящей через центр тяжести соединения, между болтами принимается равномерным. Расчетное усилие, которое может быть воспринято одним болтом из условия прочности срезу, определяется по формуле

N_b = R_bsA_bn_sγ_b;

расчетное усилие, которое может быть воспринято одним болтом на смятие:

N = R_bpγ_bd∑t;

при действии внешней силы, направленной параллельно продоль­ной оси болтов их работа происходит на растяжение (рисунок ниже). Расчетное усилие, которое может быть воспринято одним болтом при работе на растяжение:

N = R_btA_bn

Схема работы обычных болтов

а — односрсзнос соединение; 6 — двухсрсзнос соединение; в — на растяжение; 1 — плоскость среза; 2 — смятие стенок отверстий

В формулах ниже R_bs, R_bp, R_bt — расчетные сопротивле­ния болтовых соединений срезу, смятию и растяжению (приведены в таблице); d— наружный диаметр болта; А = πd² / 4 — рас­четная площадь сечения стержня болта; А_Ьn — площадь сечения бол­та нетто (по резьбе), таблица ниже; ∑t — наименьшая суммарная тол­щина элементов, сминаемых в одном направлении; n_s — число рас­четных срезов одного болта; γ_b— коэффициент условий работы соединений, принимаемый по таблице СНиП, для болтов грубой и нор­мальной точности в многоболтовом соединении γ_b = 0,9, для болтов повышенной точности γ_b = 1,0.

Расчетные сопротивления срезу и растяжению болтов

.

.

.

.

.

.

Расчетные сопротивления смятию элементов, соединяемых болтами

Площади сечения болтов

Необходимое количество n болтов в соединении при действии продольной силы следует определять по формуле:

n ≥ N / γ_cN_bmin

где N_bmin — меньшее из значений расчетных усилий для одного бол­та, вычисленных на смятие, срез, растяжение по формулам ниже; γ_c — коэффициент условий работы.

Решающее значение в работе соединения на высокопрочных болтах имеют сила натяжения болта и качество поверхностей тре­ния.

Расчетное усилие, которое может быть воспринято каждой по­верхностью трения соединяемых элементов, стянутых одним высо­копрочным болтом (рисунок ниже), определяют по формуле

Q_bn ⁼ R_bnγ_bA_bnμ / γ_h

где R_bh = 0,7R_bun — расчетное сопротивление растяжению высоко­прочного болта (R_bun — наименьшее временное сопротивление ма­териала болта, таблице ниже); γ_b — коэффициент условий работы соеди­нения, зависящий от количества болтов, необходимых для восприя­тия расчетного усилия, и принимаемый равным: 0,8 при n < 5; 0,9 при 5 ≤ n < 10; 1,0 при n ≥ 10; А_bn—площадь сечения болта нетто по таблице ниже; μ — коэффициент трения, зависящий от характера обра­ботки поверхностей соединяемых элементов, принимаемый по таблице ниже; γ_h — коэффициент надежности, зависящий от вида нагрузки (статическая или динамическая), способа регулирования натяжения болтов и разности номинальных диаметров отверстий и болтов, при­нимаемый по таблице ниже.

Схема работы соединения на высокопрочных болтах

Коэффициенты трения и надежности для соединений на высокопрочных болтах