Файл: Федеральное агентство по образованию иркутский государственный технический университет.doc

При действии на соединение момента, вызывающего сдвиг соединяемых элементов, распределение усилий на болты следует принимать пропорционально расстояниям от центра тяжести соединения до рассматриваемого болта (см. рис. 10.38, б). Усилие в наиболее нагруженном болте N_b,max не должно превышать меньшего из значений N_bs или N_bp.
Таблица 10.26

Площади сечения болтов согласно СТ СЭВ 180-75,

СТ СЭВ 181-75 и СТ СЭВ 182-75

d, мм	16	18*	20	22*	24	27*	30	36
Ab, см2	2,01	2,54	3,14	3,80	4,52	5,72	7,06	10,17
Abn,см2	1,57	1,92	2,45	3,03	3,52	4,59	5,60	8,26

* Болты указанных диаметров применять не рекомендуется.
Таблица 10.27

Коэффициенты условий работы соединения

Характеристика соединения	Коэффициент условий работы соединения b
1. Многоболтовое в расчетах на срез и смятие при болтах: класса точности А классов точности В и С, высокопрочных с нерегулируемым натяжением	1,0 0,9
2. Одноболтовое и многоболтовое в расчете на смятие при a= 1,5d и b = 2dв элементах конструкций из стали с пределом текучести, МПа: до 285 св. 285 до 380	0,8 0,75

Обозначения, принятые в таблице:

a – расстояние вдоль усилия от края элемента до центра ближайшего отверстия;

b – то же, между центрами отверстий;

d– диаметр отверстия для болта.

Примечания: 1. Коэффициенты, установленные в поз. 1 и 2, следует учитывать одновременно.

2. При значениях расстояний a и b, промежуточных между указанными в поз. 2 и в табл. 2.2, коэффициент 

---

_b следует определять линейной интерполяцией.

При одновременном действии на болтовое соединение силы и момента, действующих в одной плоскости и вызывающих сдвиг соединяемых элементов, определяют равнодействующее усилие в наиболее нагруженном болте (рис. 10.39), которое не должно превышать меньшего из значений N_bs или N_bp.


Рис. 10.39. Усилия в болтах при одновременном действии N и M

При одновременном действии на болтовое соединение усилий, вызывающих срез и растяжение болтов, наиболее напряженный болт наряду с проверкой на растяжение проверяется по формуле



где N_s иN_t– усилия, действующие на болт, срезывающее и растягивающее соответственно;

N_bs и N_bt – расчетные усилия (с заменой в формулах A_bn на А_b).

Болты, работающие одновременно на срез и растяжение, проверяются отдельно на срез и растяжение.

Болты, работающие на срез от одновременного действия продольной силы и момента, проверяются на равнодействующее усилие.

В соединениях внахлестку и посредством односторонних накладок возникает не учитываемый расчетом дополнительный изгибающий момент, поэтому количество болтов в соединении увеличивается на 10% сверх расчетного. То же относится к соединениям, где передача усилия осуществляется через прокладки.

При креплении выступающих полок уголков или швеллеров с помощью коротышей количество болтов, прикрепляющих одну из полок коротыша, должно быть увеличено против расчета на 50%.

Пример 10.11. Рассчитать и законструировать болтовое соединение двух центрально-растянутых листов сечением b×t = 300×20 мм посредством двусторонних накладок. Расчетное усилие N = 1000 кН (рис. 10.40). Материал листов и накладок – сталь С255 с расчетным сопротивлением R_y = 240 МПа и нормативным сопротивлением R_un = 370 МПа. Болты класса прочности 5.6.



Рис. 10.40. Соединение на болтах нормальной точности

---

Назначаем толщину каждой накладки t_н = 12 мм (из условия равнопрочности со стыкуемыми листами принимается не менее половины толщины листов t).

Число срезов n_s = 2.

Наименьшая толщина элементов, сминаемых в одном направлении, Σt_min = t= 20 мм.

Принимаем болты с наружным диаметром d = 20 мм и отверстия под них d_о = 23 мм. Площадь болта А = 3,14 см².

Определяем расчетные сопротивления болтов:

– срезу R_bs = 190 МПа = 19 кН/см² (см.табл. 10.24);

– смятию элементов из стали класса С255 R_bp= 450 МПа = 45 кН/см² (см. табл. 10.25).

Коэффициент условий работы соединения γ_b = 0,9 (см. табл. 10.27).

Требуемое количество болтов:

– из условия среза

n ≥ N/ (R_bs γ_b А n_s) = 1000 / (16 · 0.9 · 3,14 · 2) = 11,06;

– из условия смятия

n ≥ N/ (R_bp γ_bd Σt_min) = 1000 / (45 · 0.9 · 2 · 2) = 6,17.

Принимаем количество болтов из условия среза n = 12.

Располагаем болты в рядовом порядке. Минимальное расстояние между болтами в любом направлении

a = 2,5d_о = 2,5 · 23 = 57,5 мм.

Принимаем a = 70 мм (k = 4 – по ширине листа).

Минимальные расстояния от центра болта до края элемента:

– вдоль усилия c ≥ 2 d_o= 2 · 23 = 46 мм, принимаем c = 50 мм;

– поперек усилия c₁ ≥ 1,5d_o= 1,5 · 23 = 34,5 мм.

Принимаем c₁ = (b– 3a) / 2 = (300 – 3 · 70) / 2 = 45 мм.

Проверяем прочность листа по ослабленному отверстиями сечению, для чего определяем площадь сечения листа нетто:

A_n = (b – kd_o) t= (30 – 4 · 2,3) · 2 = 41,6 см².

Проверка прочности по нормальным напряжениям:

σ = N/ A = 1000 / 41,6 = 24,04 кН/см² = 240,4 МПа ≈ R_y γ_c = 240 МПа.

Определяем длину накладки:

l_н = 2 (2a+ 2c +Δ) = 2 (2 · 70 + 2 · 50 + 10) = 490 мм.

10.2.3. Фрикционные соединения на высокопрочных болтах

Прочность соединений на высокопрочных болтах зависит от сил трения, величина которых определяется натяжением болта P и коэффициентом трения μ.

Осевое усилие натяжения Pвысокопрочного болта определяют из выражения:

P = R_bhA_bn

---

,

где – расчетное сопротивление растяжению высокопрочного болта;

R_bun – наименьшее временное сопротивление (браковочный минимум по σ_u) высокопрочного болта разрыву (табл. 10.28);

– площадь сечения болта нетто (см. табл. 10.26).

Контролируют натяжение болтов при помощи специальных динамометрических ключей (с контролем крутящего момента М) или тарированным гайковертом (с контролем угла поворота гайки )

Для изготовления высокопрочных болтов применяют легированные стали, так как они обладают хорошей прокаливаемостью, что обеспечивает более равномерное распределение механических свойств по сечению болта после его термической обработки (закалки и отпуска).


Таблица 10.28

Механические свойства высокопрочных болтов

по ГОСТ 22356 – 77*

Номинальный диаметр резьбы d, мм	Стали по ГОСТ 4543-71*	Наименьшее временное сопротивление Rbun, H/мм2
От 16 до 27	40Х "селект"	1100
	З0Х3МФ 30Х2НМФА	1350
30	40Х "селект"	950
	30Х3МФ, 35Х2АФ	1200
36	40Х "селект"	750
	30Х3МФ	1100
42	40Х "селект"	650
	30Х3МФ	1000
48	40Х "селект"	600
	30Х3МФ	900

Диаметры болтов во фрикционном соединении принимают не менее толщины наиболее толстого из соединяемых элементов. При большом количестве болтов в соединении их диаметр назначают возможно большим.

Расчетное усилие Q_bh, которое может быть воспринято каждой поверхностью трения соединяемых элементов, стянутых одним высокопрочным болтом, определяется по формуле

---

где – коэффициент трения, принимаемый по табл. 10.29 в зависимости от способа обработки поверхности (огневую обработку поверхности разрешают применять при толщинах металла не менее 5 мм);

– коэффициент надежности соединения (табл. 10.29), зависящий от характера нагрузки, воспринимаемой соединением, разности номинальных диаметров отверстий и болтов, способов контроля натяжения болтов и обработки поверхностей соединяемых деталей;

_b – коэффициент условий работы соединения, зависящий от количества n болтов, необходимых для восприятия расчетного усилия, и принимаемый равным 0,8 при n< 5; 0,9 при 5  n< 10; 1,0 при n  10.
Таблица 10.29

Коэффициенты трения  и надежности _h

Способ обработки (очистки) соединяемых поверхностей	Способ регулирования натяжения болтов по	Коэффициент трения 	Коэффициенты h при нагрузке и при разности номинальных диаметров отверстий и болтов , мм
			динамической и при  = 3…6; статической и при  = 5…6	динамической и при  = 1; статической и при  = 1…4
1. Дробеметный или дробеструйный двух поверхностей без консервации	М 	0,58 0,58	1,35 1,20	1,12 1,02
2. Дробеметный или дробеструйный двух поверхностей с консервацией	М 	0,50 0,50	1,35 1,20	1,12 1,02
3. Дробью одной поверхности с консервацией полимерным клеем и посыпкой карборундовым порошком, стальными щетками без консервации – другой поверхности	М 	0,50 0,50	1,35 1,20	1,12 1,02
4. Газопламенный двух поверхностей без консервации	М 	0,42 0,42	1,35 1,20	1,12 1,02
5. Стальными щетками двух поверхностей без консервации	М 	0,35 0,35	1,35 1,25	1,17 1,06
6. Без обработки	М 	0,25 0,25	1,70 1,50	1,30 1,20

---