Расчет болтов, нагруженных поперечной силой

Примером могут служить крепления различных кронштейнов. Болтовые соединения, нагруженные поперечной сдвигающей силой, могут быть выполнены в двух вариантах постановки болтов: с зазором (рис. 5) и без зазора (рис. 6).

Установка болта с зазором (рис.5)

Соединение нагружено поперечной силой F.

Условием работоспособности болтового соединения, нагруженного силами, действующими в плоскости стыка, является отсутствие сдвига деталей.

Для обеспечения относительной неподвижности соединяемых деталей необходимо затянуть болт такой силой затяжки F_зат, чтобы возникающая при этом между деталями сила трения  была больше внешней сдвигающей силы F, т. е. .

,                                                             (5)

где f – коэффициент трения;  - количество болтов.

Прочность болта определяется по эквивалентным напряжениям:

                     (6)

Для стандартных метрических резьб . Это позволяет рассчитывать болты по упрощенной формуле:

                     (7)

Тогда внутренний диаметр резьбы болта:

     (8)

                   Рис.5. Схема к расчету болта с зазором

Установка болта без зазора (рис.6)

При расчете элементов соединения на прочность не учитывают силы трения в стыке, так как затяжка болта может практически отсутствовать (в общем случае болт можно заменить штифтом, пальцем или осью). Стержень болта рассчитывают по напряжениям среза и смятия.

Условие прочности на срез                       ,                                               (9)

где i – число плоскостей среза (в соединении на рис.6 i = 2).

Условие прочности болта на смятие для средней детали:                          (10)

Для крайних деталей:                                                 ,                      (11)

где , – соответственно толщина средней и крайней деталей.

Формулы (9 – 11) справедливы как для болта, так и для деталей. Расчет производится по наибольшему напряжению смятия , а допускаемое напряжение определяют по менее прочному материалу болта или соединяемых деталей.

 Рис. 6. Схема к расчету болта без зазором

Шпоночные соединения

Шпоночное соединение (рис.7) образуют вал, шпонка и ступица колеса (шкива, звездочки, маховика и т.д.). Шпонка – деталь, соединяющая вал и ступицу. Шпоночное соединение служит для передачи крутящего момента от вала к ступице или наоборот.