Работа и расчет болтовых соединений на растяжение

Работа болтов на растяжение

При работе болта на растяжение внешняя сила действует вдоль продольной оси болта. При статической работе болтового соединения на растяжение соотношение диаметров отверстий и диаметров болта не влияет на прочность соединения. Прочность соединения определяется только прочностью на растяжение стали, из которой изготовлен болт , и площадью поперечного сечения болта нетто (рис. 4).

Расчет болтов на растяжение

Расчетное усилие, которое может быть воспринято одним болтом

,

где – расчетное сопротивление болта растяжению (табл.58 СНиП [1]); для фундаментных болтов (табл.60 СНиП [1]);

– площадь болта нетто по нарезке (рис.5) (табл.62 СНиП [1]).

Определение количества болтов в соединении

Число болтов в соединении определяется по формуле

.

Работа и расчет соединений на высокопрочных болтах

Применение болтов высокой прочности позволяет создать большое предварительное натяжение в болтах и тем самым создать большое предварительное обжатие соединяемых элементов.

Работа соединений на высокопрочных болтах

На 1 этапе болты свободно ставятся в отверстия в соединяемых элементах и затягиваются с контролируемой силой натяжения. Соотношение диаметров отверстий и диаметров болта не влияет на прочность соединения. Соединяемые поверхности должны быть предварительно обработаны. Сила натяжение болта в большой степени влияет на прочность соединения и должна быть контролируемой. Натяжение контролируется:

– с помощью специальных динамометрических ключей по моменту закручивания;

– с помощью тарированного гайковерта по углу поворота гайки.

Последний метод в настоящее время применяется редко.

Натяжение высокопрочного болта следует производить осевым усилием

,

где – площадь болта нетто;

– расчетное сопротивление растяжению высокопрочного болта

где – наименьшее временное сопротивление болта разрыву.

Рис. 6. Работа высокопрочного болта

2 этап. Силы стягивания соединяемых элементов увеличиваются по мере увеличения натяжения болтов. При достижении необходимого натяжения болтов, силы стягивания соединяемых элементов достигают очень большой величины. При таком стягивании сдвиг элементов невозможен вследствие возникающих сил трения между соединяемыми поверхностями (рис.6). Прочность высокопрочных болтов зависит от сил трения между соединяемыми элементами. Соединение будет эффективно при более высоком коэффициенте трения, поэтому необходимо соединяемые поверхности предварительно обработать.

Поверхность стали всегда покрыта слоем окалины. Окалина уменьшает силы трения. Окраска поверхности или загрязнение также уменьшают силу трения. Увеличение сил трения достигается за счет повышения шероховатости соединяемых поверхностей. Наиболее эффективна пескоструйная и дробеметная обработка поверхности. Она полностью очищает поверхности от окалины. При обработке металлическими щетками удаляется только загрязнения, окалина полностью остается. Газопламенный способ частично удаляет окалину.

На 3 этапе начинается восприятие сил .

В результате затягивания болты работают на растяжение с усилием , а силы воспринимаются возникающими силами трения между соединяемыми поверхностями.

Расчет высокопрочных болтов.

Расчетное усилие, которое может быть воспринято одной поверхностью трения соединяемых элементов

,

где – коэффициент условий работы соединения. Зависит от количества болтов в соединении. При ;

– коэффициент трения (см. табл.36 СНиП [1]). Зависит от способа обработки поверхностей.

– коэффициент надежности соединения на высокопрочных болтах, зависящий от способа регулирования натяжения болтов (табл.36 СНиП [1])

Количество высокопрочных болтов в соединении:

,

где - количество поверхностей трения. На рис.6 изображены две поверхности трения.