2. Соединение, нагруженное поперечными силами, сдвигающими детали в стыке

1. Болты поставлены с зазором (рисунок 16.11).

Рисунок 16.11 – Болты с зазором

В случае если , болт выберет зазор и будет работать на изгиб и быстро не разрушится. Изобразим осевую нагрузку дадим коэффициент трения , тогда , где – количество плоскостей среза; отсюда

_.

Из условия растяжения .

Вместо подставили и получили

.

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

2. Болты поставлены без зазора (рисунок 16.12).

Р

F

F

d_H

d

Р

Рисунок 16.12 – Болты поставлены без зазора

Отверстие калибруется, а болт ставится с допуском, обеспечивающим беззазорную посадку.

Болты, естественно, проверяются на срез. Всю нагрузку будет принимать диаметр с натягом .

,

,

где - для стальных болтов -; – при соединении 3-х деталей и – при соединении 2-х деталей.

Расчеты группы болтов

1. Внешняя сила проходит через центр тяжести соединения

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

Рисунок 16.13

Внешняя нагрузка на все болты

,

где p – давление, К_пр – коэффициент, учитывающий материал и форму прокладок (для мягких прокладок – войлок, резина К_пр=1,5…2,8; для металлических плоских К_пр=3,2…5,3).

Внешняя нагрузка на один болт:

,

где z – число болтов.

Расчетная нагрузка на болт

Используя выведенную ранее зависимость для , имеем

2. Нагрузка соединения сдвигает детали в стыке

1. Болты с зазором и нагружены крутящим моментом в области стыка.

Основное условие не раскрытия стыка: момент сил трения больше внешнего момента, т. е. T_тр>T

,

откуда ,

где F_зат – усилие затяжки болта, Z – число болтов, f – коэффициент трения, S – площадь стыка, – статический полярный момент инерции стыка относительно главных центральных осей, Т – действующий крутящий момент.

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

.

Опираясь на условие реактивных моментов для стыка произвольной симметричной формы, т. е. внешний момент, уравновешенный моментами трения в болтах:

Отсюда

Для нашего конкретного стыка будем иметь:

2. Болты без зазора для кольцевого стыка рассчитываются на срез по усилию:

.

Для стыка произвольной симметричной формы

тоже на срез по усилию .

3. Нагрузка соединения раскрывает стык деталей

Соединение нагружено изгибающим моментом, открывающими и срезывающими усилиями.

Раскладываем R на составляющие R_x и R_y и приведем составляющие силу R (R_x и R_y) к центру тяжести стыка (т. о.). Появятся два момента R_xH и , направленные в разные стороны. Предположим, что, тогда.

Итак, на соединение действуют силы R_x, R_y и момент М.

Пусть на болты действует и, тогда на стык будет действовать соответственнои

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

.

Напряжений от момента М:

Напряжений затяжки стыка , определяемых из условия не раскрытия стыка

,

где z – число болтов, F_зат – усилие затяжки 1 болта, А_ст=АВ – площадь стыка.

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

Обычно принимают и из этого равенства определяетсяи.

После этого производится расчет болтов, а наибольшее напряжение в болте