Расчет одиночных болтов при постоянной нагрузке

Опасное сечение — сечение по резьбе; диаметр опасного сечения — внутренний диаметр резьбы (табл. П32 Приложения).

1. Расчет незатянутого болта при действии осевой силы. Стержень болта работает только на растяжение (рис. 16.3). Проектировочный расчет болта выполняют по формуле

где d_p — минимальный расчетный диаметр болта; F — внешняя осевая сила.

2. Расчет затянутого болта, нагруженного внешней растягивающей силой. Для обеспечения плотности стыка и жесткости соединения бол­ты (винты, шпильки) затягивают. В затянутом резьбовом соединении полная нагрузка на болт составляет

где F₀ — сила предварительной затяжки; χ — коэффициент внешней нагрузки, учитывающий, какая часть внешней нагрузки при совмест­ной деформации болта и деталей стыка приходится на болт; χ = 0,2...0,3 при соединении деталей без прокладки, χ = 0,4...0,5 при соединении де­талей с упругой прокладкой (резина, картон и др.).

Затянутый болт растянут и скручен за счет трения в резьбе и под го­ловкой болта. Эквивалентное напряжение в стержне по гипотезе фор­моизменения

Для метрической резьбы

Расчет болта при совместном действии растяжения и кручения сво­дится к расчету на растяжение по увеличенной растягивающей силе.

3. Расчет болтов для крепления крышек цилиндров, находящихся после затяжки под давлением (рис. 16.4). Используя формулу для опре­деления полной нагрузки на болт, можно записать окончательную рас­четную формулу с учетом кручения:

где F₀ — сила предварительной затяжки болта, рассчитывается из усло­вия нераскрытия стыка; F — часть внешней силы в расчете на один болт, z — число болтов.

Расчетный диаметр болта определяют по формуле

где [σ_р] = σ_т/[s]; σ_т — предел текучести материала; [s] — коэффициент запаса прочности, зависящий от условий работы, материала и диаметра резьбы.

В начале расчета величина [s] задается ориентировочно, после рас­чета уточняется.

1. Расчет болта под действием поперечной силы, болт установлен без зазора (рис. 16.5, а). Болт установлен в отверстие из-под развертки, работает на срез и смятие.

Условие прочности на срез:

Проверочный расчет на смятие:

2. Расчет болта под действием поперечной силы, болт установлен в отверстие с зазором (рис. 16.5, б).

Необходимая затяжка создает силу трения, препятствующую сдвигу деталей под действием внешней силы. Затянутый болт работает на растяжение и скручен за счет трения в резьбе.

Потребная затяжка

где i — число плоскостей трения; К — коэффициент запаса сцепления, К = 1,3...1,5.

На рис. 16.5, б число плоскостей трения i = 2.

Влияние скручивания болта при затяжке учитывают, увеличивая расчетную нагрузку на 30 %:

3. Формулы для проверочного расчета болтов:

болт растянут и скручен:

болт работает на сдвиг: