9)Расчет на прочность стержня болта (с зазором,и без зазора),нагруженных поперечной силой.
Условием надежности соединения является отсутствие сдвига деталей в стыке. Конструкция может быть выполнена в двух вариантах: болт поставлен с зазором (обычный болт); болт поставлен в отверстие без зазора (призонный болт).
Вариант 1. Болт поставлен с зазором
При этом внешнюю нагрузку уравновешивают силами трения в стыке, которые образуются от затяжки болта Fr≤Fтр=Fзат∙f
О
бычно,
во избежание случайного сдвига деталей,
вводят коэффициент К запаса сцепления
(значение К=1,2…2,0). Тогда требуемая сила
затяжки Fзат=k∙Fr/f,
гдеf-коэффициент
трения в стыке.
Прочность болта оценивают по эквивалентному напряжению:
σ=1,3Fзат∙4/πd12≤[σ]
Для
проектировочного расчета:
Вариант 1. Болт поставлен с зазором
В
этом
случае отверстие калибруют разверткой,
а диаметр стержня болта выполняют с
допуском, обеспечивающим беззазорную
посадку. Такой болт рассчитывают на
срез стержня:τср=4Fr/πd02≤[τср];
Поперечная сила Fr вызывает также смятие на поверхностях контакта болтов со стенками отверстий. Закон распределения напряжений смятия по цилиндрической поверхности контакта болта трудно установить точно. Поэтому эпюру действительного распределения напряжений заменяют условной с равномерным распределением напряжений по поверхности контакта. Расчет на смятие призонных болтов ничем не отличается от расчета заклепочных соединений (см.ниже).
10) Расчет на прочность группы болтов.Допущения при расчете группы
болтов.Расчет группы болтов в плоскости стыка.
Расчет сводится к определению расчетной нагрузки для наиболее нагруженного болта. Затем, этот болт рассчитывают на прочность по формулам одного из случаев, рассмотренных выше.
Допущения при расчете группы болтов:
- стык при работе сохраняет прямолинейную форму поверхности;
- болты располагаются симметрично относительно не менее, чем двух осей;
- все болты в группе имеют одинаковый диаметр, длину и затяжку.
В данном разделе рассматриваются два случая.
Случай 1. Группа болтов нагружена моментом, действующим в плоскости
стыка.
а) болты призонные:
z1- число болтов, расположенных на радиусе r1;
T1- часть момента , воспринимаемого болтами z1.
Допускают, что нагрузки на болтыраспределяются прямо пропорционально их расстоянию до центрасимметрии стыка. В расчетах принимают, что r1<r2<…<rn ,
Т
огда
T=T1+T2+…+Tn=F1∙r1∙z1+F2∙r2∙z2+…+Fn∙rn∙zn.
Используя соотношение
п
олучаем
б)
Болты обычные
Для
нормальной работы Tf≥T∙k
Tf=Fзат∙r1∙f∙z1+Fзат∙r2∙f∙z2+…+Fзат∙rn∙f∙zn≥T∙k
По этой нагрузке определяется d1из условия прочности на растяжение с учетом закручивания болта при затяжке.
Случай 2.Группа болтов нагружена моментом сил и усилием, действующим в плоскости стыка
а) болты призонные:
Переносим силу в центр тяжести стыка T=F∙l; F
Н
агрузка
на болт от действия силы F:
Нагрузка на наиболее удаленный болт от действия Т:
П
олная
нагрузка на болт
По этой нагрузке определяется диаметр стержня болта из условия прочности на срез и смятие.
б)
Болты обычные Усилие затяжки для
противостояния силе F:
Ff=z∙Fзат∙f
≥ F∙k;
У силие затяжки для противостояния моменту Т:
Полная
нагрузка на болт:
П
о
этой нагрузке определяется внутренний
диаметр болта из условия прочности на
растяжение с учетом закручивания болта
при затяжке