Болтовые соединения

Болтовые соединения применяются в конструкциях комбинированного характера. Часть соединений, выполняемых в цеховых условиях, проектируются сварными, другая часть, выполняемая на монтаже, - с применении болтов. Как правило, это болты высокой прочности, изготовляемые из стали 40Х, 40ХФА, имеющие предел прочности при растяжении более 1000 МПа. Распределение усилий в сварном соединении с такими болтами происходит более равномерно, чем в сварном соединении с заклепками.

По точности изготовления болты разделяются на ряд групп: болты повышенной точности изготовляются согласно ГОСТ7805-70, болты грубой точности - согласно ГОСТ15589-70. Болты устанавливаются диаметром от 10 до 48 мм при общей длине от 40 до 200 мм.

Болты повышенной точности могут быть поставлены в отверстие с минимальным зазором 0,3 - 0,5 мм. Это обеспечивает передачу усилия в результате плотного соприкосновения болтов с деталями.

В некоторых случаях усилие передается посредством трения. При этом не требуется плотное соприкосновение со стенками отверстия и, следовательно, упрощаются сборочные операции.

В строительных конструкциях расчет болтовых соединений на срез (рис.4.38) производится по формуле

τ = Р/(іπd²/4) ≤ R^б_ср, (4.48)

где і - число болтов; d - диаметр болтов; Р - усилие.

Расчет на смятие производится по формуле

σ_см = Р/(іds) ≤ R^б_см, (4.49)

где s - наименьшая толщина соединяемых частей;

расчет на растяжение - по формуле

σ^б_р = Р/(іπd²/4) ≤ R^б_р. (4.50)

Расчетные сопротивления на срез R^б_ср в зависимости от марки стали принимаются от 150 до 300 МПа, на растяжение R^б_р - от 170 до 400 МПа, на смятие R^б_см - от 380 до 740 МПа.

Расчет высокопрочных болтов, работающих посредством трения, производится с учетом усилия натяжения болта

Р_б = 0,65σ^б_в F^б_н, (4.51)

где σ ^б_в - предел прочности болта; F^б_н - его площадь сечения по внутреннему диаметру.

Усилия, которые воспринимаются трением, составит

N = Р_б f m, (4.52)

где m = 0,9 - коэффициент условий работы; f - коэффициент трения.

При отсутствии обработки соединяемых поверхностей f = 0,25;

при обработке щетками f = 0,35; при огневой обработке f = 0,40.

Рабочее усилие, воспринимаемое одним болтом,

N = 0,65σ^б_в F^б_н f m. (4.53)

Применение высокопрочных болтов облегчает условие монтажа и нередко оказывается рациональным с позиции повышения работоспособности конструкции при действии переменных и ударных нагрузок.

Высокопрочные болты могут быть рекомендованы не только для стальных конструкции, но и для конструкций из алюминиевых сплавов, например, АМг6, Д1Т, Д16Т и др. Применяют болты из сплавов АВТ1, В94, Д16п и др.

Размещение болтов определяются следующими условиями: минимальное расстояние между центрами 3,5 d максимальное расстояние между центрами в крайних рядах 5d или 10 s, то же в средних 10 d или 14 s; минимальное расстояние от центра болта до края элемента 2,5 d; максимальное - 6 s.

Здесь d - внешний диаметр резьбы болта; s - наименьшая толщина соединяемых частей.