ВОПРОС 13. РАСЧЁТ НА ПРОЧНОСТЬ БОЛТА ПРИ РАЗЛИЧНЫХ СЛУЧАЯХ НАГРУЖЕНИЯ (БОЛТ НАГРУЖЕН ТОЛЬКО ВНЕШНЕЙ СИЛОЙ, ТОЛЬКО СИЛОЙ ЗАТЯЖКИ, И СИЛОЙ ЗАТЯЖКИ И ВНЕШНЕЙ СИЛОЙ)

Болт нагружен только внешней силой

Примером служит резьбовой участок крюка для подвешивания груза. Опасным является сечение, ослабленное резьбой. Площадь этого сечения оценивают приближенно по внутреннему диаметру d₁резьбы.

Условие прочности по напряжениям растяжения в стержне:

Допускаемые напряжения здесь и далее см. табл. 1.2.

Болт нагружен только силой затяжки

Примером служат болты для крепления ненагруженных герметичных крышек и люков корпусов машин. В этом случае стержень болта растягивается осевой силой , возникающей от затяжки болта, и закручивается моментом сил трения в резьбе .

Напряжение растяжения от силы Ж_ж

Напряжения кручения от момента T_v

Требуемая сила затяжки

где ‑ площадь стыка деталей, приходящаяся на один болт,

‑ напряжение смятия в стыке деталей, величину которого выбирают по условиям герметичности.

Прочность болта определяют по эквивалентному напряжению:

Вычисления показывают, что для стандартных метрических резьб:

Это позволяет рассчитывать прочность болтов по упрощенной формуле:

Болт нагружен и силой затяжки и внешней силой

Примером служат болты для крепления крышек резервуаров, нагруженных давлением р жидкости или газа. Затяжка болтов должна обеспечить герметичность соединения или нераскрытие стыка под нагрузкой.Задача о распределении нагрузки между элементами такого соединения статически неопределима и решается с учетом деформаций этих элементов. Обозначим: F_зат ‑ сила затяжки болта; ‑ внешняя нагрузка соединения, приходящаяся на один болт (z ‑ число болтов).

После приложения внешней нагрузки к затянутому соединению болт дополнительно растянется на некоторую величину , а деформация сжатия деталей уменьшится на ту же величину.

Если обозначим коэффициент внешней нагрузки (учитывает приращение нагрузки болта в долях от силы F), то дополнительная нагрузка болта равна , а уменьшение затяжки стыка ‑ . Величину коэффициента определяют по условию равенства деформаций болта и деталей, возникающих после приложения внешней нагрузки.

где ‑ податливость болта, равная его удлинению при единичной нагрузке;

‑ суммарная податливость соединяемых деталей.

Отсюда

Далее получим приращение нагрузки на болт

,

Расчетная нагрузка болта с учетом силы затяжки:

Остаточная затяжка стыка от одного болта: