Вопрос 12. Конструирование и расчет соединений на болтах нормальной и повышенной точности.

Болтовые соединения широко применяют при монтаже конст­рукций. Это объясняется простотой выполнения соединения и от­сутствием сложного оборудования. В соединениях стальных конструкций применяют обычные бол­ты, высокопрочные и анкерные (фундаментные) болты. Обычные болты изготовляют грубой, нормальной и повышенной точности или классов точности С, В и А соответственно.

Болты класса точности С ставят в отверстия, диаметр которых на 2...3 мм больше диаметра стержня болта. Ставятся конструктивно без расче­тов.

Болты класса точности В устанавливают в отверстия, диаметр которых на 1 - 1,5 мм больше диаметра стержня болта. Поэтому та­кие соединения менее деформативны.

Болты класса точности А устанавливают в отверстия, диаметр которого больше диаметра стержня болта на 0,25 - 0,30 мм.

Класс прочности болта обозначают 4.6, 5.8, 6.6.

• первая цифра, умноженная на 10, обозначает минимальное временное сопротивление материала болта в кН/см²;

• произведение чисел - предел текучести материала болта в кН/см²;

• вторая цифра, умноженная на 10, обозначает соотноше­ние %.

Расчет прочности болтовых соединений произво­дится в предположении равномерного распределения усилий между болтами по следующим формулам:

на срез

на смятие

на растяжение

где N - расчетное значение продольной силы; п - число болтов; n_s - число расчетных срезов одного болта; - коэффициент ус­ловий работы болтового соединения; А=d²/4 - рас­четная площадь сечения стержня болта; R_S, R_P, R_T - расчетные сопротивления на срез, смятие и растяжение бол­тов; d - наружный диаметр стержня болта; - наименьшая суммарная толщина элементов, сминаемых в одном направлении; А_N - площадь сечения болта.

Вопрос 13. Работа, конструирование и расчет соединений на высокопрочных болтах.

Комплект крепежных деталей для устройства соединений на вы­сокопрочных болтах включает болт, гайку и шайбы. Для изготовления высокопрочных болтов применяют легирован­ные стали. Условия работы гаек и шайб существенно отличаются от условий работы болтов. Наиболее нагруженной частью гайки явля­ется резьба, а шайбы - поверхность изделия. Поэтому для изготовле­ния гаек и шайб используют углеродистые марки стали, которые подвергают термической обработке. В болтовом соединении необходимо устанавливать две шайбы - под головку болта и гайку, так как ос­новное назначение шайб заключается в уменьшении трения по тор­цевой поверхности головки болта или гайки при закручивании. Прочность соединений на высокопрочных болтах зависит от сил трения, возникающих по соприкасающимся плоскостям соединения под влиянием натяжения болтов.

Расчет прочности соединения на высокопрочных болтах выпол­няют в предположении, что внешнее усилие распределяется между болтами равномерно. Расчетное усилие Q_bh определяют по формуле

где R_bh - расчетное сопротивление растяжению высоко­прочного болта; - коэффициент условий работы соединения, зависящий от количества болтов п, необходимых для восприятия расчетного усилия; А_N - площадь сечения бол­та; μ - коэффициент трения, принимаемый в зависимости от принятого способа обработки поверхности; > 1 - коэффициент надежности соединения.

Необходимое количество высокопрочных болтов в соединении для восприятия продольной силы N определяют по формуле

где k - количество плоскостей трения соединяемых элементов; - коэффициент условий работы элемента конструкции.

Усилие натяжения Р высокопрочного болта определяют из вы­ражения Р = R_bh А_N.