Конструирование болтовых соединений

При конструировании болтовых соединений следует стремиться к передаче усилия с одного элемента на другой кратчайшим путем при одновременном обеспечении удобства вы­полнения соединения.

Для удобства производства работ центры болтов рас­полагают в соединении по прямым линиям - рискам, параллельным действующему на соединение усилию. Расстояние между двумя со­седними рисками называют дорожкой, а расстояние между соседни­ми по риске болтами - шагом (рис.2). Расстояние между центра­ми болтов нормируется исходя из прочности элементов соединения и удобства выполнения работ (табл. 1). Размещение болтов по рискам может быть рядовым (рис.2, а) или шахматным (рис.2, б).

Минимальное расстояние, указанное в табл. 1, определено из условия прочности основного материала между отверстиями, макси­мальное - из условия обеспечения плотности соединения при его работе на растяжение и устойчивости отдельных элементов соедине­ния в промежутках между болтами - при восприятии сжимающих усилий.

В стыках и узлах прикрепления элементов для уменьшения рас­хода металла на накладки необходимо принимать минимальный шаг болтов. В слабо нагруженных соединениях (связующих или конст­руктивных) расстояние между болтами необходимо назначать мак­симальным для уменьшения их количества.

Рисунок 2 – Схемы размещения болтов

Таблица 1 - Нормы расстановки болтов в болтовых соединениях

Характеристика расстояния	Расстояния при размещении болтов
1. Расстояния между центрами болтов в любом на­правлении: а) минимальное б) максимальное в крайних рядах при отсутствии окаймляющих уголков при растяжении и сжатии в) максимальное в средних рядах, а также в крайних рядах при наличии окаймляющих уголков: при растяжении при сжатии	2,5 d   8 d или 12 t     16 d или 24 t 12 d или 18 t
2. Расстояния от центра болта до края элемента: а) минимальное вдоль усилия б) то же, поперек усилия: при обрезных кромках. при прокатных кромках в) максимальное г) минимальное для высокопрочных болтов при любой кромке и любом направлении усилия	2,0 d   1,5 d 1,2 d 4 d или 8 t   1,3 d

Примечание. В соединениях элементов из стали с пределом текучести свыше 38 кН/см² минимальное расстояние между болтами следует принимать рав­ным 3 d, d - диаметр отверстия для болта; t - толщина наиболее тонкого наружного элемента.

В фасонном прокате (уголки, двутавры, швеллеры) положение рисок и максимальные диаметры отверстий приведены в специаль­ных нормалях исходя из прочности профиля и возможности поста­новки болтов в соединениях. Нормали опубликованы в справочной литературе.

При конструировании болтовых соединений следует стремиться к применению болтов одного диаметра в пределах каждого конст­руктивного элемента и к наименьшему числу диаметров болтов в сооружении.

Стыки и прикрепления листового металла могут выполняться внахлестку и в стык с применением односторонних или двусторон­них накладок (рис.3). Предпочтение следует отдавать соедине­ниям с двусторонними накладками, обеспечивающим симметрич­ный силовой поток при передаче усилия с одного элемента на дру­гой (рис.3, а). Применение стыков с односторонней накладкой, а также соединений внахлестку вызывает отклонение силового потока в одну сторону от оси действия усилия (рис.3, б, в), что приводит к изгибу листов под нагрузкой. Поэтому в таких соединениях коли­чество болтов увеличивают на 10 % против расчета.

Стыки фасонного проката (рис.4) выполняют при помощи накладок. Уголковые соединения, как правило, стыкуются уголковыми накладками тех же профилей (рис.4, а). При этом для плотного прилегания полок обушок стыкового

Рисунок 3 – Стыки листового проката

Рисунок 4 – Стыки фасонных профилей проката

1 – прокладка; 2 – фаска; 3 – стыковые накладки

уголка фрезеруется (снимается фаска). Неравнобокие, а также большие равнобокие уголки можно стыковать листовыми накладками, если на каждой накладке можно поставить болты по двум рискам (рис.4, б). Швеллеры и двутавры стыкуются при помощи листовых накладок (рис.4, в, г).

При постановке болтов в стесненных условиях необходимо обес­печивать минимальные габариты для работы с гаечным ключом или головкой гайковерта (рис.5).

Рисунок 5 – Минимальные габариты

Для нормальной работы соединения на высокопрочных болтах действительная сила трения должна строго соответствовать расчет­ной, что достигается определенной технологией контролируемого натяжения болтов.

После сборки соединения и установки сборочных пробок все свободные отверстия заполняют высокопрочными болтами. Затем пакет собранного соединения предварительно стягивают для закры­тия зазоров между деталями. Так как в процессе постепенного уп­лотнения пакета натяжение ранее поставленных болтов неизбежно будет ослабевать, то гайки на всех болтах подтягивают многократно, пока они не перестанут вращаться с помощью ключа с рукоятью длиной 400...500 мм или легкого гайковерта марки ИП-3103 либо другого с крутящим моментом 0,2 кНм. В результате таких опера­ций в болтах возникает осевое усилие 20...30 кН. Окончательное на­тяжение высокопрочных болтов производят гайковертом марки ИП-306, развивающим крутящий момент 150 кгм, поворотом гайки на угол 180°, отсчитывая угол поворота от исходного, зафиксирован­ного положения гайки, вне зависимости от толщины пакета (до 140 мм) и при числе деталей в нем не более пяти. Для удобства отсчета угла поворота с помощью кернера за один удар наносят метки на торец выступающей части болта и гайку, фиксируя тем самым их взаимное расположение.

При отсутствии гайковерта можно воспользоваться ключом с длинной рукоятью.

После этих операций постепенно заменяют сборочные пробки высокопрочными болтами, натяжение которых ведут также двумя гайковертами: сначала малым марки ИП-3103, а затем тяжелым мар­ки ИП-3106.

Задание по работе

1 Изучить вышеописанные виды болтов и болтовых соединений, зарисовав в отчет по лабораторной работе их схематично.

2 Произвести замеры геометрических параметров болтовых соединений на стенде кафедры.

Литература:

1. Металлические конструкции. Общий курс: Учебник для вузов/Е.И.Беленя, В.А.Балдин, Г.С.Ведеников и др.; Под общ. ред. Е.И.Беленя.-6-е изд., перераб. и доп.-М.: Стройиздат, 1985.-560 с.: ил.

2. СНиП II-23-81. Стальные конструкции. Нормы проектирования.-М.: Стройиздат, 1991.-96 с.