Практическая работа №2

Тема: Болтовые соединения

Цель: Закрепление теоретических знаний по расчету болтовых срезных соединений на болтах нормальной точности

Пояснение к работе: Для выполнения данной работы необходимо изучить понятие болтовых соединений.

Болтовые соединения осуществляют путем постановки металлических стержней (болтов) в совмещенные отверстия соединяемых элементов.

Диаметры отверстий, в которые вставляются болты, выполняются больше диаметра стержня болта (Приложение 1, табл. 10.22).

По прочности болты подразделяются на классы, которые обозначаются двумя цифрами, разделенными точкой (4.6; 5.6; 5.8 и т.п.).

По механизму передачи внешних усилий различают несколько видов болтовых соединений одним из них являются:

Срезные соединения, в которых внешние усилия воспринимаются вследствие сопротивления болтов срезу и соединяемых элементов смятию. Отличительное свойство срезных соединений – достаточно высокая деформативность. Поэтому основная область их применения – соединения элементов, подвергающихся воздействию статических нагрузок.

При недостаточной прочности разрушение обычных болтов происходит в результате их среза по плоскости, совпадающей с поверхностью соприкосновения соединяемых элементов.

Если внешняя сила, действующая на соединение, направлена параллельно продольной оси болтов, то они будут работать на растяжение. При статической работе такого соединения качество отверстий и поверхности болта не играют роли и болты нормальной и повышенной точности работают на растяжение одинаково. Прочность соединения будет определяться прочностью материала болтов на растяжение. В соединениях, работающих на растяжение, применяются болты из тех же сталей, что и для соединений, работающих на сдвиг.

Расчетное усилие N_b, которое может быть воспринято одним болтом, в зависимости от вида напряженного состояния определяется по формулам:

– при срезе

N_bs = R_bs γ_b A n_s;

– при смятии

N_bp = R_bp γ_b dΣ t;

– при растяжении

N_bt = R_bt A_bn,

где R_bs, R_bp, R_bt – расчетные сопротивления болтовых соединений определяемые по Приложению 1, (табл. 10.24 и 10.25);

d – наружный диаметр стержня болта (Приложение 1, табл. 10.26);

A = πd²/4 – расчетная площадь сечения стержня болта;

A_bn – площадь сечения болта нетто (Приложение 1, табл. 10.26);

Σ t – наименьшая суммарная толщина элементов, сминаемых в одном направлении;

n_s – число расчетных срезов одного болта;

γ_b – коэффициент условий работы болтового соединения при работе на срез и смятие, учитывающий качество обработки поверхности отверстий для болтов и их расположение в соединяемых элементах (Приложение 1, табл. 10.27).

Количество n болтов в соединении при действии продольной силы N, приложенной в центре тяжести соединения, в предположении работы всех болтов нормальной точности одинаковой определяется по формуле

n = N / (γ_cN_min),

где γ_c = коэффициент условий работы;

N_min – меньшее из значений расчетного усилия для одного болта (из условия среза или смятия).

Расчет самих соединяемых элементов на прочность ведется с учетом ослабления сечения отверстиями по площади нетто A_n.

При одновременном действии на болтовое соединение усилий, вызывающих срез и растяжение болтов, наиболее напряженный болт наряду с проверкой на растяжение проверяется по формуле

где N_s и N_t – усилия, действующие на болт, срезывающее и растягивающее соответственно;

N_bs и N_bt – расчетные усилия (с заменой в формулах A_bn на А_b).

Болты, работающие одновременно на срез и растяжение, проверяются отдельно на срез и растяжение.

Болты, работающие на срез от одновременного действия продольной силы и момента, проверяются на равнодействующее усилие.

Задание:

1. Рассчитать и законструировать болтовое соединение двух центрально-растянутых листов сечением b×t = … мм (размеры см. по варианту) посредством двусторонних накладок. Расчетное усилие N = ….кН (размеры см. по варианту) (рис. 1). Материал листов и накладок – сталь С255 с расчетным сопротивлением R_y = 240 МПа и нормативным сопротивлением R_un = 370 МПа. Болты класса прочности (см. по варианту).

2. Расставить размеры t, tн , b, N, расстояние от центра крайнего болта до края листа по ширине и длине, расстояния между болтами на рис.1.

Рис. 1 Соединение на болтах нормальной точности

Для выполнения работы используются следующие данные:

Показатель	Его значение по вариантам
	1	2	3	4
Ширина листа b (мм)	250	300	350	400
Толщина листа t, (мм)	10	16	20	22
Толщина накладки tн, (мм)	6	8	10	12
Расчетное усилие N (кН)	600	800	1100	1200
Класс болтов	4.6	4.8	5.8	6.6

Литература:

1. Ф.М. Мустафин, Л.И. Быков, В.Н. Мохов и др. «Строительные конструкции нефтегазовых объектов» - СПб.: ООО «Недра», 2008г.

2. Методические указания для выполнения практических работ.

3. Конспект.

Приложение 1

Таблица 10.22

Диаметры отверстий болтов

Класс точности болта	Диаметр, мм
	болта d	отверстия d0
С	d	d0 = d + (2…3)
Б	d	d0 = d + (1…1,5)
А	d	d0 = d + (0,25…0,30)

Таблица 10.24