Расчет стержня болта на растяжение

Расчет болтовых соединений заключается в определении величины, направления и вида нагрузки, действующей на болт, выборе допускаемого напряжения и диаметра болта.

Основной недостаток резьбовых соединений — концентрация напряжения в резьбе, снижающая их прочность, особенно при циклических нагрузках.
Причиной выхода из строя резьбовых соединений является, как правило, разрушение стержня болта (винта, шпильки) или резьбы.
Стандартные резьбовые соединения (за исключением применения низких гаек) рассчитывают по наименее прочному элементу — стержню болта (винта, шпильки). По найденному диаметру болта d подбирают другие детали резьбового соединения: гайки, шайбы и др. Длину болта принимают в зависимости от толщины соединяемых деталей.
Расчет болтов зависит от характера нагружения и технологических особенностей сборки резьбовых соединений (затянутые, незатянутые, с зазором между болтом и отверстием соединяемых деталей и без зазора). По характеру нагружения болты подразделяют на статически или циклически нагружаемые, воспринимающие осевую или поперечную (сдвигающую детали в стыке) нагрузку.

Расчет статически и повторно-статически нагруженных болтов.

При осевом нагружении условие прочности на растяжение:

Тогда расчетный внутренний диаметр резьбы:

где Fp — расчетное усилие в стержне болта; [σ] — допустимое напряжение растяжения для болта: Здесь σt — предел текучести материала болта); St — коэффициент запаса прочности, зависящий от материала, характера нагрузки и диаметра резьбы d, которым в начале расчета ориентировочно задаются.

Если в результате расчета получится значение d, которое не лежит в ранее принятом интервале диаметров, то задаются другим значением и расчет повторяют.

При контролируемой затяжке болтов из углеродистых сталей [σ] ≈ 0,6σt,
легированных [σ] ≈ 0,5σt.
Для незатянутых резьбовых соединений из сталей:
углеродистых [σ] = (0,5...0,6)σt;
легированных [σ] = (0,4...0,55)σt.