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.
а) | б) |
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 Nb, которое может быть воспринято одним болтом, в зависимости от вида напряженного состояния определяется по формулам:
– при срезе
Nbs = Rbs γb A ns;
– при смятии
Nbp = Rbp γb dΣ t;
– при растяжении
Nbt = Rbt Abn,
где Rbs, Rbp, Rbt – расчетные сопротивления болтовых соединений определяемые по табл. 10.24 и 10.25;
d – наружный диаметр стержня болта (табл. 10.26);
A = πd 2/4 – расчетная площадь сечения стержня болта;
Abn – площадь сечения болта нетто (табл. 10.26);
Σ t – наименьшая суммарная толщина элементов, сминаемых в одном направлении;
ns – число расчетных срезов одного болта;
γb – 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 n болтов в соединении при действии продольной силы N, приложенной в центре тяжести соединения,в предположении работы всех болтов нормальной точности одинаковой определяется по формуле
|
|
n = N / (γcN min),
где γc = 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 An.
Таблица 10.24