3.2.3. Фрикционные соединения на высокопрочных болтах

Прочность соединений на высокопрочных болтах зависит от сил трения, величина которых определяется осевым усилием натяжением болта P и коэффициентом трения μ. Усилие натяжения болта определяется из выражения

P = R_bhA_bn,

где R_bh = 0,7R_bun – расчетное сопротивление растяжению высокопрочного болта, R_bun – нормативное сопротивление высокопрочного болта разрыву, принимаемые согласно табл. 3.12;

– площадь сечения болта по резьбе нетто, принимаемая согласно табл. 3.10.

Таблица 3.12

Нормативные и расчетные сопротивления высокопрочных болтов

из стали 40Х по ГОСТ Р 52643

Наименьший диаметр резьбы d, мм	Rbun, кН/см2	Rbh, кН/см2
16.20, (22), 24, (27) 30 36 42 48	107,8 90 80 65 60	75,5 63 56 45,5 42

П р и м е ч а н и е. Размеры, заключенные в скобках, применять не рекомендуется.

Натяжение болтов контролируется при помощи специальных динамометрических ключей (с контролем крутящего момента) или тарированным гайковертом (с контролем угла поворота гайки).

Диаметры болтов во фрикционном соединении рекомендуется принимать не менее толщины наиболее толстого из соединяемых элементов. При большом количестве болтов в соединении их диаметр назначают, возможно, бóльшим.

Расчетное усилие Q_bh, которое может быть воспринято каждой плоскостью трения соединяемых элементов, стянутых одним высокопрочным болтом, определяется по формуле

где – коэффициент трения, принимаемый по табл. 3.13 в зависимости от способа обработки поверхности (огневую обработку поверхности разрешают применять при толщинах металла не менее 5 мм);

_h – коэффициент надежности соединения (табл. 3.13).

Необходимое количество n высокопрочных болтов в соединении для восприятия продольной силы N, вызывающей сдвиг соединяемых элементов и проходящей через центр тяжести соединения, определяется по формуле

n ≥ N/(Q_bhk_s_b_с),

где k_s – количество плоскостей трения соединяемых элементов;

_b – коэффициент условий работы фрикционного соединения, зависящий от количества n болтов, необходимых для восприятия расчетного усилия, и принимаемый равным:

0,8 при n < 5;

0,9 при 5  n < 10;

1,0 при n  10;

_с – коэффициент условий работы элемента конструкции, принимаемый по [4, табл.1].

Таблица 3.13

Коэффициенты трения  и надежности h

Способ обработки (очистки) соединяемых поверхностей	Коэффициент трения 	Коэффициент h при контроле натяжения болтов по моменту закручивания при разности номинальных диаметров отверстий и болтов , мм, при нагрузке
		динамической  = 3 – 6; статической  = 5 – 6	динамической  = 1; статической  = 1– 4
1. Дробеметный или дробеструйный двух поверхностей без консервации	0,58	1,35	1,12
2. Газопламенный двух поверхностей без консервации	0,42	1,35	1,12
3. Стальными щетками двух поверхностей без консервации	0,35	1,35	1,17
4. Без обработки	0,25	1,70	1,30

П р и м е ч а н и е. 1. При контроле натяжения болтов по углу поворота гайки значения _h следует умножать на 0,9.

Диаметр болта во фрикционном соединении следует принимать при условии Σt ≤ 4d_b, где Σt – суммарная толщина соединяемых элементов, сминаемых в одном направлении, d_b –диаметр болта. Площади сечения накладок должны быть не меньше площади сечения перекрываемых ими элементов.

Расчет на прочность соединяемых элементов, ослабленных отверстиями под высокопрочные болты, следует выполнять с учетом того, что половина усилия, приходящаяся на каждый болт, передана силами трения. При этом проверку ослабленных сечений следует выполнять: при подвижных, вибрационных и других динамических нагрузках – по площади сечения нетто A_n, при статических нагрузках – по площади сечения брутто А (при A_n  0,85A) либо по условной площади A_c = 1,18A_n (при A_n < 0,85A).