5.8. Розрахунок групових болтових з’єднань

Метою розрахунку групових болтових з’єднань є визначення розрахункової сили для найбільш навантаженого болта. Розрахунок цього болта виконується за умовою міцності для розглянутих вище випадків навантаження (пп. 5.7).

При виконанні розрахунків групових з’єднань допускають, що: 1) деталі, які з’єднуються, достатньо жорсткі і поверхні їх стику залишаються плоскими після навантаження з’єднання; 2) усі болти з’єднання мають однакові розміри і однакову затяжку; 3) болти в з’єднанні розміщено симетрично щодо двох взаємно перпендикулярних осей, які проходять через центр ваги площини стику деталей.

5.8.1. Болтове з’єднання навантажене осьовою силою, що проходить через центр ваги площини стику деталей. Типовим прикладом такого з’єднання є кріплення кришок резервуарів, що знаходяться під тиском рідини або газу. У цьому разі результуюча сила F_Σ тиску на кришку рівномірно розподіляється на болти, для одного із них осьова сила (z - кількість болтів у з’єднанні).

Потрібну силу попередньої затяжки кожного болта F_зт вибирають із умови геометричності з’єднання:

, (5.28)

де К_зт - коефіцієнт затяжки, К_зт = 1,25...2 - при постійному навантаженні, К_зт = 2,5...4 - при змінному навантаженні.

Розрахункове навантаження болта F_p в практичних розрахунках беруть таким:

(5.29)

Умова міцності болта в з’єднанні при статичному навантаженні:

(5.30)

5 .8.2. Болтове з’єднання навантажено силами, що зсувають деталі в стику. Цей випадок характерний для болтового з’єднання фланцевих півмуфт, кріплення кронштейнів тощо.

Припустимо, що кронштейн навантажено зовнішньою силою F і закріплений трьома болтами, до того ж середній болт знаходиться у центрі ваги стику (рис. 5.27, а). Довільно направлену силу F замінимо двома її складовими та , які паралельні двом взаємно перпендикулярним осям симетрії з’єднання.

Дію сил F₁ та F₂ замінимо дією таких самих сил, що проходять через центр ваги, і моментом M (рис. 5.27, б):

Рис. 5.27. Схем болтового з’єднання, навантаженого силами, що зсувають деталі в стику

(5.31)

Навантаження на болти F_б1 і F_б2 відповідно від сил F₁ і F₂ беремо рівномірно розподіленими; для трьох болтів:

Навантаження на болти F_бМ від моменту М обернено пропорційне відстані між осями болтів та центром ваги стику:

. (5.32)

Найбільше навантаженим болтом даного з’єднання є верхній болт; його сумарне навантаження:

. (5.33)

Якщо болти в з’єднанні поставлено без зазору, то ­­міцність болтів розраховують за напругою зрізу і зминання (5.26) і (5.27) за навантаженням F_p.

Якщо болти поставлено з зазором, то загальну затяжку визначають по найбільш навантаженому (верхньому) болту. Необхідна сила затяжки визначається за формулою (5.25), а міцність - за формулою (5.23).

Конструктивні рішення різьбових з’єднань машин відрізняються великою різноманітністю, їх розрахунки іноді зв’язані з великою складністю і трудомісткістю, тому їх розгляд зв’язаний з великими затратами учбового часу.