Болт нагружен внешней силой F, сдвигающей детали в стыке

Условием надежности соединения является отсутствие сдвига деталей в стыке. Под силой F подразумевается внешняя статическая сила, сдвигающая детали в районе единичного болта. Конструкция резьбового соединения может быть выполнена в двух вариантах: болт поставлен с зазором или без зазора.

Рассмотрим каждый из этих вариантов.

Болт поставлен с зазором (рис. 37, а). При этом варианте установки болта внешнюю сдвигающую силу F уравновешивают силы трения F_тр в стыке, которые образуются от затяжки болта.

Рис.37.Болт нагружен внешней силой F, сдвигающей детали в стыке: а – болт поставлен с зазором;

б - болт поставлен без зазора

Условие отсутствия сдвига деталей в стыке:

Введя коэффициент запаса k (k = 1,3…1,5 при статической нагрузке; k = 1,8…2,0 при переменной внешней нагрузке) и выразив силу трения F_тр через силу затяжки F_зат и коэффициент трения f (f = 0,15…0,2 для сухих стальных и чугунных поверхностей), получим

Отсюда необходимая сила затяжки

(23)

Прочность болта оценивают по эквивалентному напряжению [см. формулу (21)]:

При проектном расчете определяют внутренний диаметр d₁ резьбы стержня болта:

а по нему подбирают наружный диаметр d резьбы.

Болт поставлен без зазора (рис. 37, б). В этом случае отверстие в соединяемых деталях калибруют разверткой, а диаметр d₀ гладкой части стержня болта выполняют с допуском, обеспечивающим беззазорную посадку. Поэтому болт, устанавливаемый без зазора, называют болтом «под развертку».

Несдвигаемость деталей в стыке под действием внешней статической сдвигающей силы F обеспечивает стержень болта диаметром d₀, работающий на срез и смятие. Влияние сил трения на стыке деталей не учитывают, упрощая этим расчет.

Условие прочности стержня болта (его гладкой части диаметром d₀) по напряжениям среза:

(24)

где =(0,2…0,3)σ_Т – допускаемые напряжения среза.

Отсюда диаметр d₀ стержня болта:

Исходя из d₀ по стандарту принимают размеры болта и резьбы, выполняемой на резьбовом участке стержня (для болта «под развертку» d < d₀).

Дополнительно выполняют приближенный проверочный расчет на смятие.

Напряжения смятия в контакте гладкой части стержня болта диаметром d₀ с деталями соединения:

(25)

где σ_СМ = (0,35…0,45)σ_Т – допускаемые напряжения смятия менее прочной из контактирующих стальных деталей; d₀h и d₀h₂ – условные площади смятия (боковая поверхность цилиндра заменена площадью диаметрального сечения болта).

10.4. Болт предварительно затянут при сборке силой затяжки F_зат