29. Расчёт болтов, поставленных без зазора.

В этом случае отверстие калибруют разверткой, а диаметр стержня болта d₀ выполняют с допуском, обеспечивающим посадку без зазора. Затяжка болта необязательна, а поэтому силы трения в стыке не учитывают. Поперечная (сдвигающая) сила Q воспринимается непосредственно болтом, который испытывает напряжение среза:

Откуда диаметр стержня болта:

где i — число поверхностей среза; z — число болтов; [τ_ср]—допустимое напряжение среза; [τ_ср] = (0,1..0,3)σ_т. В этом случае болты получаются значительно меньшего диаметра, чем болты, поставленные с зазором и работающие «на затяжку». Однако технологически конструкция с болтами, поставленными без зазора, значительно сложнее, что ограничивает их применение.

Помимо этого, сопряжение болт — деталь испытывает напряжение смятия:

где δ_min — минимальная длина сопряжения болта с деталью; σ_см =0,8σ_т — для стали, (0,4...0,5)σ_в — для чугуна.

30. Расчёт болтов, поставленных с зазором.

Во избежание сдвига деталей резьбовое соединение необходимо затянуть так, чтобы сила трения FT на стыке деталей была не меньше сдвигающей силы:

F_T = fFzi ≥ Q

где f — коэффициент трения (для сухих стальных и чугунных поверхностей f=0,15...0,2); F — необходимая сила затяжки; z — число болтов; i — число стыков. Тогда необходимая сила затяжки: F = kQ/fzi

где k — коэффициент запаса; k = 1,2...1,5 при статической нагрузке, k = 1,8...2,0 при переменной.

Внешняя нагрузка не передается на болт, поэтому, согласно зависимости, расчетное усилие F_p = 1,3F. Такое соединение несложно в изготовлении, однако размеры его получаются относительно большими вследствие необходимости большой силы затяжки F. Поэтому желательно применять специальные устройства, разгружающие болты от поперечной силы.

31. Расчёт болтов с эксцентрично приложенной нагрузкой.

Такой случай возможен либо при несимметричной головке болта, либо тогда, когда болт поставлен с перекосом из-за неровной или плохо обработанной поверхности детали.

При эксцентричном нагружении болта реакция опорных поверхностей равна усилию затяжки Q, но ее линия действия смещена от продольной оси болта на расстояние е. Под действием эксцентрической растягивающей силы в поперечном сечении болта возникает продольная сила Q и изгибающий момент M_u = Q_e

Расчет болта на прочность производят по эквивалентному напряжению

σ_э = σ_р + σ_u

напряжение растяжения в стержне

σ_р = Q / πd₁² / 4

напряжение изгиба при е=d (если угол а большой и не ограничивает деформацию изгиба болта)

σ_u = M_u/W_u = Q / 0,1d₁²

где M_u = Q_e , Wu = 0,1d₁³

Тогда

σ_u/σ_p ≈ 8 , σ_э = σ_р + 8σ_р ≈ 9σ_р

Из полученного соотношения следует, что эксцентричное нагружение болта сильно уменьшает его прочность. Во избежание эксцентричного нагружения болта необходимо тщательно обрабатывать опорные поверхности под гайки и головки болтов.