21.4.1 Расчет незатянутого соединения. Стержень болта (винта) нагружен только внешней растягивающей силой

Примером служит резьбовый участок крюка для подвешивания груза (рис. 84). Опасным является сечение, ослабленное резьбой. Площадь этого сечения оценивают приближенно по внутреннему диаметру резьбы .

Рисунок 84 - Схема к расчету незатянутого соединения

Таблица 56 - Алгоритм расчета болта (винта), нагруженного только внешней растягивающей силой

РН	РУ	РФ

21.4.2 Болтовое соединение нагружено силами, сдвигающими детали в стыке

Условием надежности соединения является отсутствие сдвига деталей в стыке. Конструкция может быть выполнена в двух вариантах.

Болт поставлен с зазором (см. рис. 83, б). При этом внешнюю нагрузку уравновешивают силами трения в стыке, которые образуются от затяжки болта. Без затяжки болтов детали могут сдвигаться на значение зазора, что недопустимо.

Болт поставлен без зазора (см. рис. 83,а). В этом случае отверстие калибруют разверткой, а диаметр стержня болта выполняют с допуском, обеспечивающим беззазорную посадку. При расчете прочности соединения не учитывают силы трения в стыке, так как затяжка болта не обязательна. В общем случае болт можно заменить штифтом. Стержень болта рассчитывают по напряжениям среза и смятия.

Алгоритм расчета представлен в табл. 57.

Таблица 57 - Алгоритм расчета болта (винта), нагруженного силами, сдвигающими детали в стыке

Болт поставлен с зазором
РН	РУ	РФ
	;, где - количество болтов. , где - коэффициент, учитывающий напряжения кручения
Болт поставлен без зазора
РН	РУ	РФ
;	;	;

21.4.3 Затянутое соединение под действием осевой силы с учетом упругой податливости болта и фланца

Рисунок 85 - Схема к расчету затянутого соединения с учетом упругой податливости болта и фланца

,

где - внешняя осевая сила;

- сила предварительной затяжки;

- сила остаточной затяжки болтового соединения;

- наибольшая нагрузка на болт.

Расчетное условие - , где - деформация болта и фланца.

Обозначим: - деформация от силы , ; ; .

Тогда расчетное условие запишется:

.

Если - коэффициент податливости, то

,

где ,

где - нормы остаточного давления на стыке.

Значения коэффициентов податливости стыка приведены в табл. 58:

• при отсутствии прокладки ®0;

• при наличии прокладки ®1.

Таблица 58-Коэффициенты податливости стыка

Материал	Сталь-сталь	Сталь-чугун	Асбест, медь, латунь	Картон	Резина
	0,09	0,12	0,15...0,25	0,6...0,8	0,8...0,9

21.4.4 Эффект эксцентричного нагружения болта

Эксцентричное нагружение болта возникает из-за непараллельности опорных поверхностей детали и гайки или головки болта, например вследствие уклона полки швеллера, погрешностей изготовления деталей, болтов, гаек и т. д. (рис. 86). Во всех этих случаях, кроме напряжений растяжения в стержне болта, появляются напряжения изгиба. Таким образом, эксцентричное нагружение может значительно уменьшать прочность болтов (табл. 59). При этом напряжения изгиба в 7,8 раза больше напряжений растяжения.

Таблица 59 - Алгоритм расчета болтового соединения, установленного эксцентрично

РН	РУ

При разработке и изготовлении конструкции соединений необходимо принимать все меры, устраняющие эксцентричное нагружение. Например, неровные поверхности деталей под гайками и головками болтов нужно планировать, подкладывать под гайку косую шайбу и т.п.

Рисунок 86 - Болтовое соединение, установленное эксцентрично