Расчет болтов

Расчет болтов просто необходим при создании ответственного узла, имеющего в своем составе болтовые соединения. Болты могут работать на срез, на смятие и на разрыв. Наиболее часто болты работают на разрыв – так называемые черные болты. В ответственных узлах, при действии статических и динамических нагрузок, часто использую чистые или получистые болты, работающие на срез.

Расчет болтов

Инженер должен уметь осуществить расчет болта на срез, на разрыв и на смятие. Расчет болтов на прочность сводится к определению необходимого количества болтов, определению диаметра болта заданной прочности или к изменению схемы расположения.

Для пояснения составлю простую схему.

Расчет болтов

Две металлические пластины, собранные на 4 болта, нагруженные сдвигающей силой 50 000 Н. В данной ситуации болты с зазором, фиксация соединения обеспечивается силой трения между пластинами. Необходимая сила трения должна быть больше сдвигающей силы в 1,3-1,5 раза при действии статической силы и 1,8 – 2,0 раза при действии динамической силы. Fтр = F*1,3 = 65 000 Н. Теперь необходимо рассчитать силу затяжки одного болта для обеспечения такой силы трения. Fз = Fтр/4f = 65 000/4*0,16 = 101 563 Н. Где f =0,16 – коэффициент трения сталь по стали.

Дальше, исходя из допустимых напряжений, составляем условие прочности болта.

Расчет болта на срез

Зададимся болтами прочность 10.9. В предыдущем уроке «Прочность болтов», мы выяснили, что для прочности 10.9 допустимое напряжение на разрыв 900 МПа, с учетом коэффициента запаса прочности, берем 300 МПа.

расчет болтов на прочность

1, 3 – коэффициент, учитывающий влияние на прочность болта касательных напряжений.

Осталось выразить из формулы d1 и расчет выполнен.

расчет болта на растяжение

Четыре черновых болта М24 обеспечат надежность соединения. Зная, как рассчитывать болты на разрыв, можно изменить количество болтов и уменьшить их диаметр.

Теперь представим, что у нас не черновые, а чистовые болты. То есть болты установлены в отверстия с небольшим натягом и неподвижность соединения обеспечивается устойчивостью болтов к срезу и смятию. В таком случаи на каждый болт действует сила, равная (50 000/4)* 1,3 = 9 750 (Н).

Условие прочности болта:

Расчет диаметра болта

Где i – количество площадей, работающих на срез. Отсюда выражаем d.

Расчет болтов на смятие

Выбираем болт М16. Четыре чистовых болта обеспечат надежность соединения.

Расчет болтов на смятие выполняется аналогично.

Расчет количества болтов

По усилию на смятие подходят болты М10.

На сегодня все. В следующем уроке рассмотрим, что такое затяжка болтов, в каком порядке и с каким моментом ее осуществлять.

Спасибо за внимание!


Комментарии: