3.3. Болтовые соединения.
Болтовые соединения применяются достаточно широко, но в соединениях вспомогательных, неответственных – например, в опираниях прокатных балок, креплениях легких связей и т. п., или временных перед сваркой. Соответственно применяют (и обозначают):
- постоянные болты;
- временные болты.
Болты различают по чистоте изготовления:
- грубой точности – штампованные, так называемые «чёрные»;
- нормальной точности – штампованные с последующей обточкой;
- повышенной точности – точеные.
Марки стали для болтов – Ст2, Ст3, 09Г2, [1] не расшифровывает, вместо них в таблице 58 дана градация по классам: 4.6, 4.8, 5.6, 5.8 и т.д.
Рекомендуемые, ходовые диаметры – 16…24мм, отверстие на 3мм. больше – еще один признак, ограничивающий применение болтов неответственными соединениями.
размещение болтов, пример на рис.10, более подробно дано в [1. табл. 39].
Рис 10
a = (2.5 …8)d
Расчет болтовых соединений.
Особенности работы одно-болтового соединения удобно рассмотреть на схеме рис.11. Его предельное состояние, характеризуемое состоянием сдвига деталей 1 и 3 относительно детали 2, возможно по двум причинам.
Во-первых, болт может срезаться по сечениям, показным на схеме волнистыми линиями. Несущая способность соединения при это составит (используем структуру формулы (7))
=
(12)
Здесь
- расчетное сопротивление болта срезу
[1, табл. 58] зависит от его класса (марки
стали);
- число срезаемых сечений;
- коэффициент условий работы болтового
соединения [1, табл. 35];
- то же, элементов конструкции.
Во-вторых, болт может смять соединяемые
детали, - места возможного смятия выделены
в деталях 1, 3 справа от оси болта, в детали
2 слева в соответствии с направлением
внешнего усилия. Очевидно, что смятие
скорее всего произойдет в деталях
направления, имеющих меньшую суммарную
толщину -
.
Имен для этого направления, как более
слабо определяем несущую способность
соединения смятию:
=
где
- расчетное сопротивление смятию
соединяемых деталей [1. табл. 59],зависящее
от нормативного временного сопротивления
используемых марок сталей [1, табл. 51].
Из (12,13) нас интересует в дальнейшем
меньшее значение
.
Особенности расчета болтового соединения рассмотрим на примере, отвечающим общему случаю, рис. 12. При этом учтем (примем), что соединяемые детали в собственных плоскостях абсолютно жесткие, недеформируемые.
Это важное упрощение. Приняв его за основу, легко понять, что Q и N распределяются между всеми болтами равномерно, т.е.:
=
;
=
,
а М распределяется между парами болтов,
равноотстоящих в обе стороны от
нейтральной оси, прямо пропорционально
их плечам-
,
т.е.:
(14)
С учетом прямой (линейной) пропорциональности
поэтому (14) можно переписать в форме
откуда
;
в общем виде получим
По рис.12 и приведенным рассуждениям, очевидно, что наиболее нагружены крайние, удаленные от нейтральной линии болты. Расчетная нагрузка на них определяется векторной суммой:
;
а условие обеспечения прочности соединения- условием
,
(16)
причем из (15) можно естественным образом получить все частные случаи при равенстве нулю (отсутствии) того или иного воздействия.