Расчет группы болтов
При расчете группы болтов устанавливают закон распределения внешней нагрузки между всеми болтами и определяют силу, действующую на наиболее нагруженный болт. Определяют диаметр этого наиболее нагруженного болта; остальные болты группы не рассчитывают — их принимают того же диаметра, что и наиболее нагруженный
В простейших случаях, когда все болты группы нагружены одинаково, приходящуюся на один болт нагрузку определяют путем деления общей нагрузки на число болтов
Нагрузка действует в плоскости стыка и проходит через его центр тяжести
Болты поставлены с зазором или без зазора. Все болты нагружены одинаково
Болты, поставленные без зазора, проверяют на срез
где Q — нагрузка, действующая на болтовое соединение;
z — число болтов;
τср — расчетное напряжение на срез, Н/мм2;
i — число плоскостей среза;
d б — диаметр ненарезанной части болта, мм
Для болтов, поставленных с зазором, определяют необходимую силу затяжки
где Q — сдвигающая сила;
i — число стыков;
f — коэффициент трения для стыка
Затем проверяют прочность поставленных болтов или выбирают необходимый диаметр болтов, пользуясь таблицей
Допускаемые осевые нагрузки [P] в кН
| Материал | Ст 3 | Сталь 35 | Сталь 45 | 12ХН2 | 40Х |
|---|---|---|---|---|---|
| σ т, Н/мм2 | 210 | 320 | 360 | 600 | 800 |
| М6 | 0,80 | 1,20 | 1,35 | 1,75 | 2,30 |
| М8 | 1,45 | 2,20 | 2,50 | 3,20 | 4,20 |
| М10 | 2,55 | 3,90 | 4,40 | 5,50 | 7,30 |
| М12 | 3,70 | 5,70 | 6,40 | 8,00 | 10,50 |
| (М14) | 5,75 | 8,80 | 9,90 | 13,00 | 17,50 |
| М16 | 7,90 | 12,00 | 13,50 | 18,00 | 24,00 |
| (М18) | 9,60 | 14,50 | 16,50 | 22,00 | 29,50 |
| М20 | 14,00 | 21,50 | 24,00 | 31,00 | 41,00 |
| (М22) | 20,00 | 31,00 | 35,00 | 43,00 | 58,00 |
| М24 | 23,50 | 36,00 | 40,00 | 50,00 | 67,00 |
| (М27) | 37,00 | 56,00 | 63,00 | 80,00 | 105,00 |
| М30 | 45,00 | 69,00 | 77,00 | 98,00 | 130,00 |
| М36 | 73,00 | 110,00 | 125,00 | 145,00 | 195,00 |
| М42 | 100,00 | 150,00 | 170,00 | 200,00 | 270,00 |
| М48 | 130,00 | 235,00 | 255,00 | 275,00 | 365,00 |
Примечание. Размеры болтов, заключенные а скобки, применять не рекомендуется
Нагрузка действует в плоскости стыка
Соединение нагружено моментом
Полагают, что деформации и усилия болтов пропорциональны их расстояниям от центра тяжести стыка. Эти усилия направлены перпендикулярно радиусам, проведенным из центра тяжести стыка к центрам сечений болтов (аналогия между распределением усилий по болтам и распределением касательных напряжений в поперечном сечении круглого бруса при кручении)
Усилие, приходящееся на наиболее удаленный болт
где, r max — наибольшее расстояние от центра тяжести стыка до центра сечения болта
z — число болтов.
Болты, поставленные с зазором, проверяют на силу «затяжки»
где [Р ] — допускаемая осевая нагрузка.
Для кольцевого стыка все z болтов находятся в одинаковых условиях
Поэтому требуемая сила затяжки и условие прочности
Нагрузка перпендикулярна плоскости стыка и проходит через его центр тяжести
Все болты нагружены одинаково. Находят силу предварительной затяжки
Результирующая сила от предварительной затяжки и от внешней нагрузки и условие прочности
К этому случаю относится нагружение группы болтов, крепящих крышку сосуда, работающего под давлением. [Р] — см. таблицу
Внешняя сила наклонена к плоскости стыка и проходит через его центр тяжести
Болты обычно устанавливают с зазором. Все z болтов находятся в одинаковых условиях. Усилие, перпендикулярное плоскости стыка и приходящееся на один болт
Усилие, действующее в плоскости стыка и приходящееся на один болт
Затяжка болта V, необходимая для того, чтобы не было смещений в плоскости стыка (при этом условии, конечно, не произойдет и раскрытие стыка), может быть найдена из условия, что силу трения на стыке Т создает усилие остаточной затяжки V ост (внешняя сила Q дополнительно растягивает болты и уменьшает силу взаимодействия между деталями стыка).
Усилие остаточной затяжки
В нашем случае Q — это усилие, приходящееся на все болты, поэтому
Сила трения на стыке, вызываемая затяжкой одного болта, должна быть на 20% больше сдвигающей силы
откуда усилие предварительной затяжки
Если сила Q направлена в сторону, противоположную, чем показано на рисунке, то второе слагаемое в двух последних формулах следует брать с минусом.
Условие прочности болта
