37.38.39 Болтовые соединения. Виды и размещение болтов. Особенности работы и расчета соединений на высокопрочных болтах.

Болтовые соединения служат для соединения металлических конструкция без сварки и заклепок. Болтовые соединения более металлоёмкие, чем сварные, так как имеют стыковые накладки и ослабляют сечения элементов отверстиями для болтов.

Простота соединения и надежность в работе. Применяются болты обычной прочности, грубой (класс С), нормальной (класс В) и повышенной (класс А) точности; высокопрочные, самонарезающие, фундаментные (анкерные).

А: d=dв В: d=dв+(1…1.5 мм) С: d=dв+(2…3 мм)

Для изготовления болтов применяют углеродистые и легированные стали. Высокопрочные болты изготавливают из легированных сталей: 40Х, 40ХФА, 38ХС и т.д. Благодаря большой силе натяжения болта, контролируемой при завинчивании гаек специальным тарировочным ключом, обеспечивается высокая плотность соединения. Высокопрочный болт, работая на осевое растяжение, обеспечивает передачу сил сдвига трением между соединяемыми элементами. При действии на такое соединение сдвигающих сил между соединяемыми элементами возникают силы трения, препятствующие сдвигу этих элементов относительно друг друга.

Болты грубой, нормальной и повышенной точности по плоскостям сопряжений элементов работают на срез, по боковым поверхностям – на смятие соединяемых элементов, а при продольной силе, приложенной вдоль стержня заклепки или болта – на растяжение.

Расчетное усилие  которое может быть воспринято одним болтом, определяется по формулам:

на срез

N_b = R_bs _b An_s;

на смятие

N_b = R_bp _b d t;

на растяжение

N_b = R_bt A_bn.

Rbs, Rbp, Rbt	– расчетные сопротивления болтовых соединений;
d	– наружный диаметр стержня болта;
A =  d 	 расчетная площадь сечения стержня болта;
Abn	– площадь сечения болта нетто
t	– наименьшая суммарная толщина элементов, сминаемых в одном направлении;
ns	– число расчетных срезов одного болта;
b	– коэффициент условий работы соединения

Высокопрочные болты работают на трение. Расчет их ведется по окончании стадии упругой работы. Растягивающее усилие в болте (натяжение) P определяется исходя из полного использования площади сечения стержня, ослабленного нарезкой, на растяжение

R_bh- расчетное сопротивление болтов растяжению.

При проектировании соединений на болтах необходимо стремиться к передаче усилия кратчайшим путём и обеспечению удобства выполнения соединений. Для удобства разбивки центры болтов располагают в соединениях по прямым линиям-рискам, параллельным действующему в соединении усилию. Расстояние между двумя соседними рисками называется дорожкой, расстояние между центрами двух соседних болтов на риске–шагом.

Расчёт на усилие, воспринимаемое каждой поверхностью трения, стянутой одним высокопрочным болтом, определяется по формуле:

Расчетное усилие Q_bh, которое может быть воспринято каждой поверхностью трения соединяемых элементов, стянутых одним высокопрочным болтом, следует определять по формуле

где R_bh – расчетное сопротивление растяжению высокопрочного болта;

  коэффициент трения;

_h  коэффициент надежности;

A_bn – площадь сечения болта нетто;

_b  коэффициент условий работы 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.