Определение диаметра болта

Диаметр болта d, работающего на срез или растяжение, определяется по ОСТ 1.31100-80 [1], где приводятся соответствующие разрушающие усилия для болтов:

(2)

г де Р_δ и Р_разр - соответственно действующее и разрушающее усилия для болта;

η - коэффициент избытка прочности.

Для варианта на рис. 3.1,а Р_δ = R.

Если болт нагружен одновременно срезающим и разрывающим усилиями, диаметр подбирается по эквивалентной нагрузке по ОСТ 1.31100-80.

Из условия прочности болта:

для варианта на рис. 3.1,б:

(3)

Подчеркнем, что в данном случае Р_разр - разрушающее усилие для болта при растяжении.

Подбор диаметра болта, при сочетании срезающего и разрывающего усилий можно выполнить и по [4].

Ограничения на выбор d:

1) номенклатура диаметров болтов выбранного типа (указывается в соответствующем стандарте или нормали [1]);

2) d ≥ 5 мм – для неподвижных соединений;

3) d ≥ 6 мм – для шарнирных соединений.

Возможны два варианта конструктивного оформления группы болтов:

а) диаметры болтов соответствуют действующим на них усилиям (эффективен в весовом отношении);

б) диаметры болтов одинаковы и соответствуют усилию в самом нагруженном болте (эффективен в производственном плане).

Проверка болта на смятие выполняется для болтов, работающих на срез, в тех редких случаях, когда материал болта менее прочен, чем материал соединяемых деталей:

(4)

где Р_δ^ср - срезающая компонента усилия на болт;

δ - толщина соединяемой детали;

Чаще условие [4] используется для определения δ.

Выбор типа болта

Стандарт (нормаль) определяет форму закладной головки, длину нарезной части, материал и допуск на изготовление болта. Наиболее употребляемые стандарты приведены в табл. 3.1. Все приведенные типы болтов из стали 30ХГСА. Болты из нержавеющей стали 14Х17Н2 применяют в конструкциях из нержавеющих сталей и титановых сплавов. Титановые болты рекомендуется применять только для работы на срез.

Таблица 3.1

Стандартные болты

При назначении посадки болта надо иметь в виду следующее.

Болтовые соединения, работающие на растяжение, не требуют посадки с натягом и высокого класса точности. Обычно применяют Н12/h 12.

Для работы на срез используют болты 2, 3 классов точности по скользящей или плотной посадке:

H 9/h8, H8/p6, H7/p6. Плотная посадка применяется для увеличения ресурса соединения.

Для шарнирных болтов применяют посадку H7/f 7. Длина болта L определяется по соответствующим ОСТам [1]. Для болтов, работающих на срез, в теле пакета соединяемых деталей может располагаться только гладкая часть, сбег резьбы укрывается шайбой. Для болтов, работающих только на растяжение, такого жесткого требования нет. Болт должен выступать из гайки на 1-2 шага резьбы.

Пример обозначения болта для шарнирного соединения:

без отверстия под шплинт: 1 – d - L - ОСТ 1.31133-80;

с отверстием под шплинт на расстоянии 3,5 мм от конца: 2 – d - L - ОСТ 1.31133-80.

Подбор гаек и шайб

Стандарт (нормаль) определяет тип, геометрию, материал и номенклатуру гаек. Наиболее употребляемые гайки приведены в табл. 3.2.

Таблица 3.2

Стандартные гайки

Корончатые и прорезные гайки используются в разъемных соединениях с контровкой шплинтом. Самоконтрящиеся гайки применяются в неразъемных соединениях и не требуют дополнительной контровки.

Для обеспечения сборки с одной стороны используют анкерные и плавающие гайки с винтами или болтами с ходовой посадкой и, как правило, с направляющим конусом.

С болтами из сталей 30ХГСА и 14Х17Н2 применяют гайки из того же материала. С титановыми болтами используются гайки из 14Х17Н2.

Пример обозначения гайки самоконтрящейся высокой с резьбой М6: 6 – ОСТ 1.33055-80.

Шайбу подбирают исходя из ее назначения:

а) укрытие нерабочей части резьбы болта (сбегов, проточек). Шайба ставится под гайку;

б) защита от повреждения антикоррозионного покрытия при затягивании соединения. Для этой цели используют дюралевые шайбы. Шайба ставится под гайку, а если возможна затяжка болтом – и под головку болта;

в) увеличение площади смятия соединяемых деталей. Используют шайбы с увеличенным наружным диаметром. Шайбы ставят под гайку и под головку болта;

г) для выравнивания поверхности. Применяют клиновые, радиусные и сферические шайбы.

Номенклатура шайб приведена в [1].

Пример обозначения шайбы из Д16АТ толщиной δ, под болт диаметром d, с наружным диаметром D: δ – d - D - ОСТ 1. 34509-80.