Нагрузка соединения сдвигает детали в стыке
Рисунок 14 - Крепление кронштейна
При расчете силу R заменяем такой же силой, приложенной в центре тяжести стыка, и моментом T=Rl.
Нагрузка от силы R будет распределятся по болтам равномерно:
FR=R/Z
Реакции от момента Fт направлены перпендикулярно радиусам
Нагрузка от момента из условия равновесия:
T=FT1•r1+ FT2•r2+… +FTn•rn,
где r1, r2- радиусы от центра тяжести, до центра болтов, причем
FT1/FT2=r1/r2
Суммарная нагрузка на каждый болт равна геометрической сумме соответствующих сил FR и FT. За расчетную принимают наибольшую из суммарных нагрузок.
Далее болт считают по эквивалентному напряжению с учетом того, как он поставлен (с зазором, без зазора).
Если болт поставлен без зазора, то расчет на прочность ведут по напряжениям смятии и среза:
Если болт поставлен с зазором, то расчет ведут по эквивалентному напряжению:
Г
Fзат=КFmax/f
К=1,3…2- коэффициент запаса
Fmax- сила, приходящаяся на наиболее нагруженный болт
f- коэффициент трения в стыки деталей
Эксцентричное нагружение болта.
Рисунок 15- Эксцентричное нагружение болта
Эксцентричное нагружение болта возникает из-за непараллельности опорных поверхностей детали и гайки или головки болта, например вследствие уклона полки швеллера, погрешностей изготовления деталей, болтов, гаек и т.д. Во всех этих случаях кроме напряжений растяжения в стержне болта появляются напряжения изгиба.
Д
ля
болта на рисунке а напряжение растяжения:
Напряжение изгиба при больших значениях α, не ограничивающих деформацию болта,
Е
сли
принять x=d1,
то
При малых значениях угла α напряжения изгиба определяют с учетом деформации, допускаемой этим углом, рисунке б:
Здесь
Эксцентричное нагружение может значительно уменьшать прочность болтов. При разработке и изготовлении конструкции соединений необходимо принимать все меры, устраняющие эксцентричное нагружение. Например, неровные поверхности деталей под гайками и головками болтов нужно планировать, а в случае, изображенном на рисунке а, подкладывать под гайку косую шайбу и т. п.
Контрольные вопросы: 1. Какие различают типы резьбы по назначению и по геометрической форме и какие из них являются стандартными? 2. Какие существуют виды резьбы по числу заходов ее и по направлению наклона витков и где их применяют? 3. Почему для болтов применяют треугольную резьбу? 4. Какие различают виды метрической резьбы? 5. Почему метрическая резьба с крупным шагом имеет преимущественное применение? 6. Когда применяют резьбы с мелкими шагами, а также прямоугольную трапецеидальную упорную и круглую? 7. Как рассчитывают резьбу? 8. Какие различают болты и винты по форме головок и какие из них нормализованы ГОСТами? 9. Какие различают болты, винты и шпильки по назначению и по конструкции? 10. Какие гайки, шайбы и гаечные замки различают по конструкции и какие из них нормализованы ГОСТом? 11. Из какого материала выполняют болты, винты, шпильки, гайки, шайбы и гаечные замки? 12. Какие устройства применяют для разгрузки болта от действующей поперечной силы? 13. Когда применяют шпильки и винты вместо болтов? 14. Как рассчитывают болты, винты и шпильки при действии на них статических нагрузок в следующих случаях: 1) болт (винт, шпилька) нагружен осевой растягивающей силой; 2) болт нагружен осевой силой и крутящим моментом затяжки; 3) предварительно затянутый болт дополнительно нагружен осевой растягивающей силой с последующей затяжкой болта или без нее; 4) болт, установленный в отверстие с зазором, нагружен поперечной силой; 5) предварительно затянутый болт с эксцентрической головкой дополнительно нагружен внешней эксцентрической силой? 15. Как рассчитывают болт, винт и шпильку при действии на них переменных нагрузок? высоких температур? 16. Какова методика расчета групп болтов? 17. Как определяют допускаемые напряжения для болтов, винтов и шпилек при расчете их на прочность? 18. Какими способами достигается увеличение сопротивления усталости болтов, винтов, шпилек и гаек?