10.2.2. Срезные соединения на болтах нормальной точности

В многоболтовых соединениях при действии продольной силы, проходящей через центр тяжести соединения, распределение этой силы между всеми болтами неравномерно. Однако в пластической стадии за счет текучести материала усилия в болтах выравниваются и расчет каждого болта производится на одинаковое усилие (рис. 10.38, а). Неравномерная работа отдельных болтов нормальной точности учитывается снижением расчетных сопротивлений материала болтов.

Рис. 10.38. Распределение усилий между болтами:

а– продольной силы;б– изгибающего момента

При недостаточной прочности разрушение обычных болтов происходит в результате их среза по плоскости, совпадающей с поверхностью соприкосновения соединяемых элементов.

При недостаточной толщине соединяемых элементов давление, возникающее между болтами и стенками отверстий, приводит к смятию последних. Расчет на смятие носит условный характер и ведется не по цилиндрической поверхности контакта, а в предположении равномерного распределения перпендикулярно поверхности контакта, т.е. по диаметральной плоскости болта.

Если внешняя сила, действующая на соединение, направлена параллельно продольной оси болтов, то они будут работать на растяжение. При статической работе такого соединения качество отверстий и поверхности болта не играют роли и болты нормальной и повышенной точности работают на растяжение одинаково. Прочность соединения будет определяться прочностью материала болтов на растяжение. В соединениях, работающих на растяжение, применяются болты из тех же сталей, что и для соединений, работающих на сдвиг.

Расчетное усилие N_b, которое может быть воспринято одним болтом, в зависимости от вида напряженного состояния определяется по формулам:

– при срезе

N_bs= R_bs γ_b A n_s;

– при смятии

N_bp= R_bp γ_b dΣ t;

– при растяжении

N_bt= R_bt A_bn,

где R_bs, R_bp, R_bt– расчетные сопротивления болтовых соединений определяемые по табл. 10.24 и 10.25;

d– наружный диаметр стержня болта (табл. 10.26);

A =πd²/4 – расчетная площадь сечения стержня болта;

A_bn– площадь сечения болта нетто (табл. 10.26);

Σ t –наименьшая суммарная толщина элементов, сминаемых в одном направлении;

n_s – число расчетных срезов одного болта;

γ_b – коэффициент условий работы болтового соединения при работе на срез и смятие, учитывающий качество обработки поверхности отверстий для болтов и их расположение в соединяемых элементах (см. табл. 10.27).

Количество nболтов в соединении при действии продольной силыN, приложенной в центре тяжести соединения, в предположении работы всех болтов нормальной точности одинаковой определяется по формуле

n = N/ (γ_cN_min),

где γ_c= коэффициент условий работы;

N_min – меньшее из значений расчетного усилия для одного болта (из условия среза или смятия).

Расчет самих соединяемых элементов на прочность ведется с учетом ослабления сечения отверстиями по площади нетто A_n.

Таблица 10.24