Нагруженного нецентрально приложенным сдвигающим усилием

Расчетная схема болтового соединения, нагруженного нецентрально приложенным сдвигающим усилием с установкой болтов в отверстия с зазором, приведена на рис. 2.38.

Рис. 2.38. Расчетная схема болтового соединения, нагруженного

Нецентрально приложенным сдвигающим усилием с установкой болтов

В отверстия с зазором

Расчет соединения сводится к следующему:

По правилам статики сила F_c приводится к центру тяжести болтового соединения с заменой на силу F_c, приложенную в центре тяжести, и сдвигающий момент Т. Сила и момент действуют в плоскости стыка и должны быть уравновешены силами трения, обусловленными затяжкой болтов.

Учитывая принцип независимости действующих сил, рассмотрим болтовое соединение, нагруженное центрально приложенной силой F_с. Исходя из предположения, что детали обладают достаточной жесткостью, положим равномерное распределение нагрузки F_с между болтами.

Так как неподвижность деталей обеспечивается действием сил трения на поверхности их соединения, условие неподвижности деталей соединения может быть представлено в виде

, (2.62)

где F_ТР – сила трения между деталями, Н:

, (2.63)

где F_0F – сила предварительной затяжки болта, Н;

f – коэффициент трения на поверхности сопряжения деталей;

Z – количество болтов;

К_б – коэффициент безопасности по условию сдвига;

К_б = 1,3–1,5 – принимается при постоянной нагрузке;

К_б = 1,8–2,0 – принимается при динамическом нагружении.

Исходя из вышеизложенного сила предварительной затяжки каждого болта соединения, нагруженного центрально приложенной сдвигающей силой F_OF, равна:

. (2.64)

Далее рассмотрим расчёт затянутого болтового соединения, нагруженного сдвигающим моментом.

Расчетная схема болтового соединения, нагруженного сдвигающим моментом в плоскости стыка, приведена на рис. 2.38.

Нагрузка на болты в этом случае, как видно из рисунка, различна.

Условие неподвижности деталей соединения:

Т_ТР = T·K_б,(2.65)

где Т – сдвигающий момент; Т_ТР – момент, создаваемый силами трения от усилия от затяжки болтов; К_б – коэффициент безопасности.

Предполагая, что коэффициент трения зависит от расстояния, на котором расположен болт, момент трения можно записать в виде:

, (2.66)

; … , (2.67)

где F_ОТ – усилие затяжки каждого из Z болтов соединения, нагруженного моментом Т, F_Т1, F_Т2, F_Tn – усилие сопротивления сдвигу под действием момента Т в центрах сечений болтов, расположенных на расстоянии ρ₁, ρ_2,… ρ_{i …} ρ_n от центра тяжести соединения; f₂, f₃,…f_i…f_n – коэффициенты сцепления между деталями в зоне расположения соответствующего болта.

Исходя из положения, что нагрузка на болт пропорциональна удалению болта от центра сдвига, можно записать

,

откуда

. (2.68)

Подставляя значение 2.68 в 2.66 и провидя преобразования

, (2.69)

, (2.70)

, (2.71)

^, (2.72)

получим наибольшее усилие затяжки каждого болта при действии момента T:

. (2.73)

И в общем случае при совместном действии сдвигающей силы F_C и сдвигающего момента Т усилие предварительной затяжки болтов F₀ может быть определено суммой усилий F_0T и F_0F ( ):

. (2.74)

Выбор коэффициента трения f осуществляется исходя из следующих рекомендаций.

Для стальных стыков при механической обработке:

f = 0,10–0,15 – для сухих стыков;

f = 0,06–0,08 – присутствие следов масла на стыках.

Для стыков без механической обработки:

f = 0,3 – при наличии окалины;

f = 0,4 – при обработке газовой горелкой;

f = 0,5 – при пескоструйной обработке.