Расчет болтов при переменных напряжениях

В соединениях, нагружаемых переменными силами, болты должны быть установлены со значительной первоначальной затяжкой.
При расчете на выносливость кручение болта не учитывают

Напряжения в резьбовой части болта вычисляют следующим образом:
амплитуда переменных напряжений

49-4

напряжение затяжки

50-1

постоянное (среднее) напряжение

50-2

наибольшее напряжение

50-3

Первоначальная затяжка должна быть значительной и достигает σ зат = (0,44…0,6)σ т, а в некоторых случаях 0,8 σ т
Прочность болта при действии переменных напряжений оценивают по двум коэффициентам запаса: а) по амплитуде цикла и б) по наибольшему напряжению цикла.
Условие прочности по амплитуде

50-4

где

50-5 -  предел выносливости болта (шпильки);

σ -1р -  предел  выносливости при симметричном цикле растяжения сжатия;
k α —  эффективный коэффициент концентрации напряжений;
σ а — амплитуда переменных напряжений;
[n а] = 2,5 – 4,0 — требуемый коэффициент запаса прочности по амплитуде

Коэффициент запаса прочности по наибольшему напряжению цикла определяют приближенно как отношение предельного напряжения к наибольшему действующему. Обычно этот расчет сводится к расчету на статическую прочность и тогда σпред = σт, что объясняется значительной асимметрией цикла
Условие прочности по наибольшему напряжению

51-1

где [n]= 1,25…2,5 — требуемый коэффициент запаса прочности по наибольшему напряжению.
Для повышения усталостной прочности болтового соединения следует стремиться к уменьшению коэффициента основной нагрузки.
Этого можно достигнуть, применяя мало податливые стыки и возможно более податливые болты. С этой целью диаметр стержня болта уменьшают до d1 и даже до 0,8d1

Болт с повышенной податливостью

51-2

Материал σ -1р, Н/мм2 Нарезанная резьба
σ -1рк, Н/мм2
Накатанная резьба
σ -1рк, Н/мм2
Нарезанная резьба
k α
Накатанная резьба
k α
Сталь 35 180 50 65 3,6 2,8
Сталь 45 220 60 80 3,7 2,8
38ХА 300 75 100 4,0 3,0
30ХГСА 300 75 100 4,0 3,0
40ХНМА 440 95 125 4,6 3,5
18Х2Н4ВА 450 100 130 4,5 3,5

Примечания
Данные таблицы относятся к метрической резьбе d < 16 мм и радиусом закругления у основания профиля r = 0,108S и соответствуют соединению типа болт-гайка. Для резьб d > 16 мм значения σ -1к уменьшают на 20 – 30% при d = 24 ÷ 42 мм, при d > 48 мм – на 40 ÷ 60%