9 Расчет на прочность стержня призонного и обычного болта в болтовых
соединениях, 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
Обычно, во избежание случайного сдвига деталей, вводят коэффициент К запаса сцепления (значение К=1,2…2,0). Тогда требуемая сила затяжки
Fзат=k∙Fr/f ,
где f-коэффициент трения в стыке.
Рисунок 9
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
10 Расчет на прочность группы призонных и обычных болтов,
нагруженных поперечной силой и вращающим моментом,
действующими в плоскости стыка
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 болты распределяются прямо пропорционально их расстоянию до центра симметрии стыка. В расчетах принимают, что
r1<r2<…<rn ,
Рисунок 13
Тогда
T=T1+T2+…+Tn=F1∙r1∙z1+F2∙r2∙z2+…+Fn∙rn∙zn.
Используя соотношение
,
получаем
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 d1 из 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
Нагрузка на болт от действия силы F:
Нагрузка на наиболее удаленный болт от действия Т:
Полная 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;
Усилие затяжки для противостояния моменту Т:
Т
Полная нагрузка на болт:
По этой нагрузке определяется внутренний диаметр болта из условия прочности на растяжение с учетом закручивания болта при затяжке
