20 Работа и расчет сдвигоустойчивых соединений на высокопрочных болтах

В болтовых соединениях всегда возникают силы трения между соприкасающимися поверхностями в ре­зультате стягивания элементов соединения болтами. Од­нако в том случае, когда сила натяжения болта не конт­ролируется, трение при расчете соедиения не учиты­вается, а соединение, в том числе и соединение, выпол­ненное на болтах из материала высокой прочности (сое­динение на высокопрочных болтах с неконтролируемым натяжением), рассчитывается на срез и смятие как обыч­ное болтовое соединение.

Фрикционное соединение на высокопрочных бол­тах – это соединение с контролируемым натяжением болтов.

Силы трения, возникающие в соединении на сопри­касающихся поверхностях от натжения болтов и воспри­нимающие в соединении на сдвигающие силы, опреде­ляются в засисимости от прочности стержня болта и ха­рактера обработки соприкасающихся поверхностей. Ре­шающее значение в работе такого соединения имеет сила натяжения болта. Считают, что эта сила равна рас­четному усилию высокопрочного болта на растяжение.

Расчетное усилие, которое может быть воспринято каждой плоскостью трения соединяемых элементов, стя­нутых одним высокопрочным болтом (болтоконтакт):

Q_bh = R_bh A_bn μ (γ_b / γ_h)

где Q_bh – осевое усилие натяжения болта; R_bh – расчетное сопротивление растяжению материала высо­копрочного болта, равно 0,7 R_bun – наименьшее времен­ное сопротивление материала болта растяжению; A_bn – площадь поперечного сечения болта по резьбе, таб. Г.9; μ – коэффициент трения между соединяемыми деталями, таблица 42; γ_h – коэффициент по таблице 42.

В нормах предусмотрен учет неравномерности ра­боты болтов в соединении (например, неравномерность натяжения). В соответствии с этим коэффициент γ_b пред­лагают считать равным 0,8 при числе болтов до 5; 0,9 до десяти и 1 при числе болтов более десяти.

Во фрикционных соединениях усилия натяжения болтов контролируются либо по углу поворота гайки, либо по моменту закручивания.

Во фрикционных соединениях с числом болтов не более четырех, выполненных из стали с временным соп­ротивлением не более 370 МПа, разрешается вместо га­зопламенной обработки использовать внедряемый про­волочный элемент в виде звезды, зиготовленной из высо­копрочной проволоки.

При действии продольной силы N минимальное число высокопрочных болтов в соединении равно:

n = N / (Q_bh k γ_c)

где k – число плоскостей трения.

Расчет на прочность самих соединяемых элементов высокопрочными болтами выполняют с учетом того, что сдвигающие усилия уже переданы (полностью или час­тично) силами трения соединяемых поверхностей, нахо­дящихся вне места ослабления сечения отверстиями. При этом проверку ослабленных сечений производят при статических нагрузках по площади сечения брутто в том случае, когда площадь нетто составляет более 0,85 площади брутто, иначе по условной площади:

A_c = 1,18 A_n

При динамических нагрузках расчет выполняют по площади нетто.

Опыт показывает, что среднестатистическое значе­ние усилия натяжения болтов на 8-10 % превышает конт­ролируемое, определенное расчетом.