Расчет болтовых соединений, воспринимающих сдвигающую силу в плоскости стыка.

Условием надежности соединения является отсутствие сдвига деталей в стыке. Конструкция может быть собрана по двум вариантам.

1. Болт поставлен с зазором. В этом случае болт ставится с зазором в отверстие деталей. При затяжке болта на стыке деталей возникают силы трения F,которые препятствуют относительному их сдвигу. Внешняя сила F непосредственно на болт не передается, поэтому его рассчитывают по силе затяжки F. Рассматривая равновесие детали 2, получим условие отсутствия сдвига деталей.

 

 

 

 

 

 

Силу F_{1 max} ^∑ , действующую на наиболее нагруженный болт, определяют так же, как и для болта, поставленного без зазора.

Условие отсутствия сдвига (несдвигаемости) имеет вид

F_1тр = к_сц * F_{1 max} ^∑ , (3.1)

где F_1тр – сила трения, созданная при затяжке одного болта (винта, шпильки); к_сц – коэффициент запаса сцепления (запаса по несдвигаемости), принимают к_сц ≥ 1.5.

В свою очередь,

F_1тр =F_зат * f * i , (3.2)

где F_зат - сила затяжки одного болта; f –коэффициент трения на стыке (см. далее табл. 3.5); i – число рабочих стыков.

При нагружении соединения только центральной сдвигающей силой F условие отсутствия сдвига может быть записано в более простой форме:

F _тр =F _зат * f * i * z = к_сц * F , (3.1’)

где F_тр – суммарная сила трения на стыке деталей.

При нагружении соединения только сдвигающим моментом Т условие отсутствия сдвига имеет вид

Т_тр = к_сц * Т * 10 ³ , (3.1’’)

где Т_тр – суммарный момент сил трения на стыке деталей.

Силы трения в стыке с некоторым приближением относят к осям болтов во всех случаях за исключением тех, когда одна из стыкующихся деталей обладает большой податливостью или когда болты расположены вне стыка деталей. Пример такой конструкции показан на рис. 3.6, где средний диаметр трения (стыка)

D_тр.ср = D₁ + D₂ / 2

 

При необходимости получения высокой точности расчета, а также для стыков иных форм см. работы [1, 2, 3].

Из условий (3.1) и (3.2) находят необходимую силу затяжки каждого из болтов.

На болт (винт, шпильку) внешняя нагрузка не передается. Необходимую площадь А₁ поперечного сечения болта по диаметру d₁ и необходимый диаметр d₁ (а по нему и номинальный диаметр резьбы d) при проектном расчете определяют из условий прочности стержня болта при затяжке с силой F_зат

σ = 1,3 * F_зат / A₁ = 1,3 * F_зат / (π * d₁² / 4)

где [σ]_р – допускаемое напряжение растяжения стержня болта (см. далее табл. 3.3 и п. 3.6).

При затягивании в стержне болта за счет трения в резьбе возникают касательные напряжения кручения, что учитывают введением коэффициента перед силой F_зат в зависимости (3.3). для стандартных крепежных деталей при средних

 

2. Без зазора. условиях трения в резьбе этот коэффициент равен 1.3.

В расчете полагают, что фланцы соединяемых деталей весьма жесткие и можно пренебречь их деформациями в плоскостях, параллельных плоскости стыка.

Несдвигаемость обеспечивается за счет сопротивления:

а) срезу стержня болта, б) смятию боковой поверхности болта и соединяемых деталей.

Расчет ведут полагая, что силы F_i^F , приходящиеся на болты от действия центральных внешних сил, одинаковы

F_i ^F = F₁ ^F =F/z ,

где z = число болтов.

 

Силы, нагружающие болты из-за действия момента Т, пропорцианальны расстояниям p_i от болтов до центра масс. Более нагружены наиболее удаленные, на которые действует сила F₁^Т.

F₁^T = T * 10³ * ρ_max / ∑ ρ_i²

где р_max – расстояние до наиболее удаленного болта.

Расчет ведут в такой последовательности:

1. Определяют силы, приходящиеся на болты от действия отдельных силовых факторов;

2. Для наиболее нагруженного болта геометрическим сложением находят суммарную действующую силу F_{1 max} ^∑ (см. рис. 3.3; 3.12; п. 3.7);

3. Из расчета болта на срез определяют необходимый диаметр гладкой части болта (проектный расчет) или проверяют пригодность заданного диаметра (проверочный расчет) (см. рис 3.4);

4. Полученное значение диаметра стержня d_c округляют до стандартного (ГОСТ 7817-80);

5. Рассчитывают длину болта: а) полную, l , б) нарезанной части, (l – l₂), в) минимальную, сопротивляющуюся смятию, h_см ;

6. Правильность принятых размеров проверяют расчетом на смятие.

Напряжение смятия σ_см условно считают равномерно распределенными по площади, являющейся проекцией поверхности смятия на плоскость, перпендикулярную действующей силе (см. далее п. 3.7).

⇐ Предыдущая12345Следующая ⇒

Поделиться: