Значения коэффициента запаса прочности

Сталь	Коэффициент запаса прочности
	Постоянная нагрузка			Переменная нагрузка
	Диаметр резьбы d, мм			Диаметр резьбы d, мм
	6–16	16–30	30–60	6–16	16–30	30–60
Углеродистая Легированная	5–4 6,6–5	4–2,5 5–3,3	2,5–1,6 3,3	10–6,5 7,5–5	6,5 5	6,5–5 5–4

Соединение, нагруженное поперечными силами, сдвигающими детали в стыке.

Б о л т ы п о с т а в л е н ы с з а з о р о м (рис. 16.11). В случае если F_тр  f, болт выберет зазор и будет работать на изгиб и быстро не разрушится. Изобразим осевую нагрузку F_зат, дадим коэффициент трения f, тогда F_тр = F_затif, где – количество плоскостей среза. Отсюда

Из условия растяжения

Вместо F_зат подставив , получим

Болт, поставленный в отверстие с зазором, работает на растяжение (при условии ).

Б о л т ы п о с т а в л е н ы б е з з а з о р а (рис. 16.12). Отверстие калибруется, а болт ставится с допуском, обеспечивающим беззазорную посадку.

F

F

d

F

d_н

F

F_зат

Рис. 16.11 Рис. 16.12

Болты проверяются на срез. Всю нагрузку будет принимать диаметр с натягом d_н:

где [τ]_ср – для стальных болтов, [τ]_ср = 0,2–0,3[σ]_т; при соединении трех деталей, при соединении двух деталей.

6. Расчет группы болтов

Внешняя сила проходит через центр тяжести соединения. Группа болтов нагружена усилиями, равнодействующая которых перпендикулярна к плоскости стыка и проходит через центр его тяжести. Болты в этом случае нагружены равномерно (рис. 16.13).

Внешняя нагрузка на все болты

где Р – давление; K_пр – коэффициент, учитывающий материал и форму про-кладок; для мягких прокладок (войлок, резина) K_пр = 1,5–2,8, для металли-ческих плоских – K_пр = 3,2–5,3.

D₁

D

P

Рис. 16.13

Внешняя нагрузка на один болт

,

где Z – число болтов.

Расчетная нагрузка на болт

.

Используя выведенную ранее зависимость , имеем

Нагрузка соединения сдвигает детали в стыке.

Б о л т ы с з а з о р о м и н а г р у ж е н ы к р у т я щ и м м о м е н- т о м в о б л а с т и с т ы к а. Основное условие нераскрытия стыка: момент сил трения больше внешнего момента, т. е. T_тр > T:

,

где F_зат – усилие затяжки болта; Z – число болтов; f – коэффициент трения; A_ст – площадь стыка; J_ст – статический полярный момент инерции стыка отно-сительно главных центральных осей; Т – действующий крутящий момент. Откуда

.

Для кольцевого стыка пользуются приближенной формулой с учетом того, что F_тр в стыке отнесена к осям винтов:

где 0,5D = R – плечо приложения момента Т.

Условие реактивных моментов для стыка произвольной симметричной формы, т. е. внешний момент, уравновешенный моментами трения в n болтах:

Отсюда

.

Б о л т ы б е з з а з о р а д л я к о л ь ц е в о г о с т ы к а рассчитываются на срез по усилию

.

Для стыка произвольной симметричной формы

.

Нагрузка соединения раскрывает стык деталей. Соединение нагру-жено изгибающим моментом М, открывающими F_Y и срезывающими F_X усилиями.

Разложим действующую силу F на составляющие F_X и F_Y и приведем их к центру тяжести стыка. Появятся два момента F_XH и F_YL (где Н и L – расстояние до точек приложения соответствующих нагрузок), направленные в разные стороны. Предположим, что F_XH > F_YL, тогда M = F_XH – F_YL.

Итак, на соединение действуют силы F_X, F_Y и момент М.

Пусть на болты действуют χF_Y и χМ, тогда на стык будут действовать соответственно (1 – χ)F_Y и (1 – χ)М.

Напряжение в стыке алгебраически складывается из напряжений от отрывающей силы (разгружающей стык) :

где А_ст – площадь стыка; А_ст = ab, где а и b – стороны стыка.

Напряжение от момента М

где W_ст – момент сопротивления стыка.

напряжение затяжки стыка , определяемое из условия нераскрытия стыка :

где Z – число болтов; F_зат – усилие затяжки одного болта.

Как уже было отмечено, сила уменьшает напряжение в стыке, а момент стремясь повернуть кронштейн по часовой стрелке, правую его часть догружает, а левую разгружает, поэтому минимальные напряжения имеют место в левой части стыка. Стык раскрыться не может, поэтому в левой его части должны наблюдаться незначительные напряжения смятия :

Обычно принимают = 1–2 Н/мм² и из этого равенства определяют и .

После этого производится расчет болтов по наибольшему напряжению в болте: