Деталь по стыку

Условием надежности соединения является отсутствие сдвига деталей в стыке. Конструкция может быть выполнена в двух вариантах:

1. Болт поставлен с зазором. При этом внешнюю нагрузку F уравновешивают силами трения в стыке, которое образуется в стыке от затяжки болта (рис 18.3).

Условие равновесия

или,

где i – число плоскостей стыка деталей;

f – коэффициент трения; F_тр – сила трения; k – коэффициент запаса:

k =1,2¸1,5 - при статической нагрузке;

k =1,8¸2при переменной нагрузке.

Прочность болта оценивают по эквивалентному напряжению (см. выше).

В болтовом соединении с зазором внешняя нагрузка не передается на болт, поэтому болт рассчитывают только на статическую прочность по силе затяжки даже при переменной нагрузке.

2. Болт поставлен без зазора (рис 18.4).

В этом случае отверстие калибруют разверткой, а диаметр стержня болта выполняют с допуском, обеспечивающим посадку типа напряженной (H ₇/ k ₆).

При расчете прочности соединения не учитывают силы трения в стыке, т.к. затяжка болта необязательна. Стержень болта рассчитывают по напряжениям среза и смятия. Условие прочности по напряжениям среза

,

где i – число плоскостей среза.

Закон распределения напряжений смятия по цилиндрической поверхности контакта трудно установить точно. В значительной степени это зависит от величины натяга посадки, а также от точности цилиндрической формы стержня и отверстия. Поэтому расчет на смятие производят по условным напряжениям. Эпюру действительного распределения напряжений (рис. 18.5, а) заменяют условной (рис. 18.5, б) с равномерным распределением напряжений.

Условие прочности по напряжениям смятия

- для средней детали;

- для крайней детали.

Эти формулы справедливы как для болта, так и для деталей.

Из двух значений s_см, в этих формулах расчет прочности выполняют по наибольшему, а допускаемое напряжение определяют по более слабому материалу болта или детали. Сравнивая варианты установки болтов с зазором или без зазора, следует отметить, что первый вариант дешевле второго, т.к. он не требует точных размеров болта и отверстия. Однако условия работы болта, поставленного с зазором, хуже, чем без зазора. Так, например, приняв коэффициент трения в стыке деталей f =0,2, k =1,5, i =1 для болта с зазором получим F_зат =7,5 F. Иначе говоря, расчетная нагрузка болта с зазором в 7,5 раз превышает внешнюю нагрузку. Кроме того, вследствие нестабильности коэффициента трения и трудности контроля затяжки рабо-та таких соединений при сдвигающей нагрузке недостаточно надежна.