3.1.3.Болтове з’єднання навантажено силами, що зсувають деталі в стику

Умова надійної роботи з’єднання - відсутність зсуву деталей в стику.

Конструктивно з’єднання може бути виконаним у двох варіантах:

1. болти поставлені в отворі з зазором;

1. болти поставлено в отворі з-під розвертки без зазору (підігнано, чиста обробка)

Варіант перший (з зазором): зовнішнє навантаження F повинно врівноважуватись силами тертя ковзання в стику Fтер (зазор повинен зберігатись)

Необхідні при цьому сили тертя виникають під дією осьової сили (нормальної до поверхні тертя) від попереднього затягання болта.

Умова надійної роботи з’єднання (зазор зберігається) буде така:

FFтер (3.1.3.1)

Але

Fтер = f Fзат (3.1.3.2)

тобто ,

Ff Fзат (3.1.3.3)

Звідси необхідна сила затягання гайки:

Fзат = (3.1.3.4)

де - коефіцієнт запасу зчеплення,= 1,2...1,5;

- кількість стиків, тут =2

Розрахунок стержня болта в небезпечному перерізі - на розтяг від сили затягання:

= (3.1.3.5)

З урахуванням кручення стержня болта від затягання:

(3.1.3.6)

Це може бути група болтів, тоді в знаменнику - їх кількість

Далі від беремо стандартну нарізку і стандартний болт.

Варіант другий (без зазору): отвір калібрують розверткою, а гладкий діаметр стержня болта виконують з допуском на посадку типу напруженої.

Затягання болта не обов’язкове, тому сили тертя тут не враховуються.

Умова міцності з’єднання по напруженню зрізу болта:

(3.1.3.7)

де - кількість площин зрізу, тут=1

(3.1.3.8)

Якщо при цьому варіанті болтом з’єднуються тонкі пластини - перевіряють на зминання:

(3.1.3.9)

В рівнянні (3.1.3.9) площа зминання береться з припущенням рівномірного розподілу напруження по дузі кола

, (3.1.3.10)

Коротко проаналізуємо: при з’єднанні за першим варіантом розрахункове навантаження значно більше за корисне (зовнішнє, що передається), бо величина, а коефіцієнт цей - в знаменнику, тому болти застосовуються тут значно більших діаметрів, ніж за другим варіантом. Крім того, величининестабільні. Отже, робота такого з’єднання не надійна. Але його легше виконати і можна застосувати так звані „чорні” болти (без спеціальної обробки)

З’єднання без зазору надійніше, але воно складніше у виготовленні і потребує значно більшої культури виробництва. Вигідне тільки при серійному виготовленні з’єднань.

3.1.4.Різьбова деталь навантажена осьовою силою та згинальним моментом

Таке буває, коли зусилля розміщено ексцентрично:

1. болти з костильною голівкою;

1. нормальні болти при перекосі опорних поверхонь під гайку або головку, а також, якщо вісь болта зміщена в отворі відносно осі отвору (похибка монтажу).

Розглянемо випадок болта з костильною голівкою.

Зовнішнє навантаження - сила прикладена посередині опорної частини голівки болта (взагалі-то навантаження розподілено рівномірно по опорній поверхні, але ми замінюємо його для розрахунку зосередженим вектором - сила).

Вдосконалимо розрахункову схему: вектор сили умовно перенесемо на вісь болта і одночасно (система повинна бути в рівновазі) такий же вектор, з тим же модулем, направимо по осі в протилежному напрямку. Тепер бачимо, що маємо пару сил (момент згинальний) та силу розтягу по осі. Побудуємо епюри напруження.

(3.1.4.1)

- напруження згину (3.1.4.2)

- напруження розтягу (3.1.4.3)

Отже, умова міцності:

(3.1.4.4)

(3.1.4.5)

(3.1.4.6)

При цьому в рівнянні (3.1.4.6) відношенням задаються. Наприклад, якщо=1 (тобто), то по рівнянню (3.1.4.6) виходить:

, що зросте втричі порівняно з чистим напруженням розтягу. Слід приймати

Щоб уникнути при нормальних болтах випадкової появи ексцентриситету , треба точно монтувати болти в отворах (не зміщувати вісь болта), а також уникати перекосів опорних поверхонь. На швелерах, двотаврах тощо під гайки або головки болтів треба ставити косі шайби. Чорнові поверхні під гайки або головки болтів треба обробляти (фрезерування).