Розрахунок і конструювання болтових з’єднань

Робота на зрушення є основним видом роботи болтових з'єднань. При цьому звичайні болти (грубої, нормальної і підвищеної точності) працюють на зріз, а стінки отворів у з'єднують елементах - на зминання (малюнки нижче).

Болти 1 і 2-ї груп при згуртовуванні працюють на зріз і зминання. Розподіл поздовжньої сили N, що проходить через центр ваги з'єднання, між болтами приймається рівномірним. Розрахункове зусилля, яке може бути сприйнято одним болтом з умови міцності зрізу, визначається за формулою

розрахункове зусилля, яке може бути сприйнято одним болтом на зминання:

при дії зовнішньої сили, спрямованої паралельно поздовжньої осі болтів їх робота відбувається на розтягнення (малюнок нижче). Розрахункове зусилля, яке може бути сприйнято одним болтом при роботі на розтяг:

Схема роботи звичайних болтів

а - односрсзнос з'єднання; 6 - двухсрсзнос з'єднання; в - на розтягнення; 1 - площина зрізу; 2 - смятие стінок отворів

У формулах нижче Rbs. Rbp. Rbt - розрахункові опори болтових з'єднань зрізу, зім'яту і розтягування (наведені в таблиці); d- зовнішній діаметр болта; А = πd 2/4 - розрахункова площа перерізу стержня болта; АЬn - площа перетину болта нетто (по різьбі), таблиця нижче; Σt - найменша сумарна товщина елементів, м'ятих в одному напрямку; ns - число розрахункових зрізів одного болта; γb - коефіцієнт умов роботи з'єднань, що приймається за таблицею СНиП, для болтів грубої і нормальної точності в многоболтовом з'єднанні γb = 0,9, для болтів підвищеної точності γb = 1,0.

Розрахункові опори зрізу і розтяганню болтів

* Болти зазначених діаметрів застосовувати не рекомендується

Необхідна кількість n болтів у з'єднанні при дії поздовжньої сили визначається за формулою:

де Nbmin - менше із значень розрахункових зусиль для одного болта, обчислених на зминання, зріз, розтягнення за формулами нижче; γc - коефіцієнт умов роботи.

Вирішальне значення в роботі з'єднання на високоміцних болтах мають сила натягу болта і якість поверхонь тертя.

Розрахункове зусилля, яке може бути сприйнято кожної поверхнею тертя з'єднувальних елементів, стягнутих одним високоміцним болтом (малюнок нижче), визначають за формулою

де Rbh = 0,7Rbun - розрахунковий опір розтягуванню високоміцного болта (Rbun - найменший тимчасовий опір матеріалу болта, таблиці нижче); γb - коефіцієнт умов роботи з'єднання, що залежить від кількості болтів, необхідних для сприйняття розрахункового зусилля, і що дорівнює: 0,8 при n <5; 0,9 при 5 ≤ n <10; 1,0 при n ≥ 10; Аbn —площадь сечения болта нетто по таблице ниже; μ — коэффициент трения, зависящий от характера обработки поверхностей соединяемых элементов, принимаемый по таблице ниже; γh — коэффициент надежности, зависящий от вида нагрузки (статическая или динамическая), способа регулирования натяжения болтов и разности номинальных диаметров отверстий и болтов, принимаемый по таблице ниже.

Схема роботи з'єднання на високоміцних болтах

Кількість високоміцних болтів у з'єднанні при дії поздовжнього зусилля визначають за формулою:

де k - кількість поверхонь тертя, що з'єднуються.

Натяг високоміцних болтів виробляють осьовим зусиллям Р = Rbh Abn (малюнок нижче).

Кількість болтів по одну сторону стику в робочому елементі конструкції приймається, як правило, не менше двох. У стиках і вузлах прикріплень (для економії матеріалу накладок) відстань між болтами має бути мінімальним. У слабоработающіх (сполучних, конструктивних) з'єднаннях відстань повинна бути максимальною, щоб зменшити число болтів.

Механічні властивості високоміцних болтів

Діамером болтів d, мм

Примітка. М- регулювання натягу по моменту закручування; а - той же, по куту повороту гайки.

Розміщення болтів в листах і прокатних профілях може бути рядове і в шаховому порядку. Лінії, що проходять по центрам отворів, називають ризиками. Відстань між ризиками уздовж зусилля називають кроком, а поперек зусилля - доріжкою (малюнок нижче).

Розміщення отворів

а - в листовому матеріалі; б - в прокатних профілях; 1 - ризики; l- крок; е-доріжка

Мінімальні відстані між центрами болтів в сталевих конструкціях визначаються умовою міцності основного металу, максимальні відстані - умовами стійкості елементів, що з'єднуються в проміжку між болтами або заклепками при стисненні.