Конструирование болтовых соединений

Расстояние между двумя смежными рисками – дорожка, расстояние между двумя смежными по риске болтами – шаг (Рис. 20). Для облегчения сверления отверстий желательно принимать размеры дорожки и шага, кратные 40 мм.

Расстояние а принимается от 2 до 4 диаметров болта d, расстояние b – от 1,5 до 4 диаметров болта d, а также a и bне должны превышать размера , где t – минимальная толщина детали из соединяемого пакета. Размеры шага принимают от 2dдо 8d(12t). Более подробные требования к данным размерам указаны в СНиП, табл. 39.

Рис. 20 – Размещение болтов относительно друг друга и края соединяемых деталей

Различают два вида расположения болтов:

1) Рядовое – болты последующего ряда расположены на одной оси с болтами предыдущего (Рис. 21, а);

2) Шахматное – оси болтов последующего ряда смещены на ½ шага относительно осей болтов предыдущего (Рис. 21, б).

Рис. 21 – Варианты расположения болтов:

а - рядовое; б - шахматное

Также различают типы болтовых соединений:

· Стыки – соединения, выполняемые с помощью накладок. Стыки листового металла осуществляют односторонними и двухсторонними накладками (Рис. 22). Двухсторонние накладки предпочтительнее, так как они обеспечивают симметричную передачу усилия.

Рис. 22 – Стыки листового металла:

а) односторонними накладками; б) двусторонними накладками

Стыки профильного металла выполняют накладками: уголки – уголковыми, двутавры и швеллеры – листовыми (Рис. 23).

Рис. 23 – Стыки прокатных профилей

· Прикрепление элементов друг к другу – соединения внахлестку (Рис. 24). Для работы соединения симметричное прикрепление предпочтительнее несимметричного. Если возможная длина прикрепления элемента ограничена, то часть болтов располагают на специальных коротышах.

Рис. 24 – Прикрепление элементов друг к другу:

а - симметричное; б - несимметричное; в - с использованием коротышей

Особенности расчета болтового соединения рассмотрим на примере, отвечающим общему случаю (Рис. 25). При этом учтем (примем), что соединяемые детали в собственных плоскостях абсолютно жесткие, недеформируемые.

Это важное упрощение. Приняв его за основу, легко понять, что Q и N распределяются между всеми болтами равномерно, т.е.:

= ;  = ,                                            (29)

а М распределяется между парами болтов, равноотстоящих в обе стороны от нейтральной оси, прямо пропорционально их плечам - , т.е.:

                 (30)

Рис. 25 – К расчету болтовых соединений

С учетом прямой (линейной) пропорциональности

                                     (31)

поэтому (31) можно переписать в форме

                   (32)

откуда

;                                                 (33)

в общем виде получим

                         (34)

    По рис. 25 и приведенным рассуждениям, очевидно, что наиболее нагружены крайние, удаленные от нейтральной линии болты. Расчетная нагрузка на них определяется векторной суммой:

;                                            (35)

а условие обеспечения прочности соединения- условием

,                                               (36)

причем из (35) можно естественным образом получить все частные случаи при равенстве нулю (отсутствии) того или иного воздействия.