Работа и расчет болтового соединения на сдвиг. Болты грубой и нормальной точности. Этапы работы соединений, страница 2

Следует отметить, что работа соединения на срез сильно осложнена неправильностью формы болта и стенки отверстия, поэтому расчет соединения носит условный характер. В многоболтовом соединении различные зазоры  неизбежно приводят к неравномерной работе болтов в соединении, что учитывается при расчете соответствующим коэффициентом условия работы:

а) болты в соединении без контролируемого натяжения условно рассчитываются на срез стержня болта и на смятие основного металла.

Расчетное усилие , которое может быть воспринято одним болтом следует определять по формулам:

          на срез -                         ;                                 (9.1)

          на смятие -                     ,                                 (9.2)     

где  и  - расчетные сопротивления болтовых соединений срезу и смятию; d - наружный диаметр стержня болта;  - расчетная площадь сечения стержня болта;  - наименьшая суммарная толщина элементов, сминаемых в одном направлении;  - число срезов одного болта; γ_в- коэффициент условий работы соединения.

Количество болтов n  в соединении при действии усилия N следует определять по формуле:

                                        ,                                          (9.3)

где  - меньшее из значений расчетного усилия, воспринимаемого одним болтом;  - коэффициент условия работы конструкции.

б) соединения на болтах с контролируемым натяжением, т.е. на высокопрочных болтах, следует рассчитывать в предположении передачи действующих усилий только через трение, возникающее по соприкасающимся плоскостям соединяемых элементов.

Расчетное усилие , которое может быть воспринято каждой поверхностью трения соединяемых элементов, стянутых одним высокопрочным болтом, следует определять по формуле:

                                       ,                                         (9.4)

где  - расчетное сопротивление растяжению высокопрочного болта;  - коэффициент трения, определяемый по таблице в нормах проектирования в зависимости от способов обработки поверхности соединяемых элементов;  - коэффициент надежности, зависящий от характера нагрузки и величины зазора ;  - площадь сечения болта по внутреннему диаметру резьбы;  - коэффициент условий работы высокопрочных болтов, принимаемый по рекомендациям норм.

Количество высокопрочных болтов в соединении определяется по формуле:

                                                 ,                                         (9.5)

где k - количество поверхностей трения в соединении.

Натяжение высокопрочного болта следует производить осевым усилием .

При выполнении проверки соединяемых элементов, ослабленных отверстиями под высокопрочные болты, следует учитывать, что часть усилия, приходящаяся на каждый болт в рассматриваемом сечении, передается силами трения. Требования при определении площади поперечного сечения с учетом ослабления отверстиями изложены в нормах проектирования.

          2. Работа и расчет болтового соединения на растяжение

При работе болтового соединения на растяжение (рис. 9.2) качество отверстий и поверхности болта не влияют на работу соединения. Расчет на растяжение выполняется одинаково для болтов нормальной и повышенной точности, а также для высокопрочных болтов.

Рис. 9.2. Работа болтового соединения на растяжение

Важно отметить, что начальные натяжения болтов не сказываются на их несущей способности при работе на растяжение. Объясняется это тем, что начальное натяжение болта, полученное им при затягивании гайки, является внутренним усилием, уравновешенным силой обжатия пакета соединяемых элементов. Внешняя сила, приложенная к соединению, первоначально должна погасить усилия обжатия (сжатия), и только после этого растягивающее усилие в болте начнет увеличиваться. Таким образом, прочность соединения определяется прочностью материала болтов, их количеством и диаметром и не зависит от величины начального натяжения.

Усилие, которое может быть воспринято одним болтом, определяется по формуле:

                                       ,                                                     (9.6)

где  - расчетное сопротивление болтового соединения растяжению.

Необходимое количество болтов определяется по (9.3).

Расчетное сопротивление материала анкерных (фундаментных) болтов растяжению несколько понижено по отношению к номиналу, что объясняется наличием эксцентриситетов усилий и неравномерной нагрузкой на болты.

Конструирование болтовых соединений