Расчет болтов в незатянутых резьбовых соединениях

Прочность – основной критерий работоспособности резь­бовых деталей и соединений. В связи с тем, что используемые в автомобилестроении винты, как правило, работают со значительной силой предварительнойза­тяжки (т.е. с затяжкой деталей соединения до приложения внешней нагрузки к нему) для них применяют расчет на статическуюпрочность.

Все стандартные болты, винты и шпильки с крупным шагом резьбы являются равнопрочными на разрыв стержня по резьбе, на срез резьбы и на отрыв головки [1, с. 71]. Поэтому их расчет на прочность выполняют по главному критерию работоспособно­сти – прочности стержня винта на растяжение:

[s _p] ³ s _p.

Резьбовые соединения без предварительной затяжки ключом встречаются в автомобилестроении крайне редко: их не более 15%. После сборки такого соединения ни одна из его деталей не испытывает нап­ряжений.

Если винт устанавливают в отвер­стия соединяемых деталей с зазором, то нагружать такое соединение можно лишь в направлении оси винта, так как попе­речная нагрузка неминуемо вызовет его пластическую деформацию – изгиб. При нагружении такого болтового соединения внешней осевой растягивающей силой (рис. 10) болт испытывает напряжения растяжения.

Расчет незатянутого болта при осевой нагрузке выполняют при допущени­ях, что нагрузка действует строго по оси болта и что напряжения по сечению болта распределены равномерно.  Условие прочности болта (рис. 10):

                                          (8)

	При необходимости проектного расчета по (8) можно вычислить внутренний диаметр резьбы болта:             (9)                   Зная, что для стандартного болта с метрической резьбой крупного шага d 1 ≈ 0,8 d, можно легко определить требуемый типоразмер болта.
Рисунок 10 – Расчетная схема незатянутого болтового соединения

Расчет незатянутого болта при поперечной нагрузке. Если винт устанавливают в отверстия соединяемых деталей без зазора (по посадке в отверстия из-под развертки), то такое болтовое соединение можно нагружать поперечной наг­рузкой без предварительной затяжки соединения ключом. Болт в этом соединении работает как заклепка, т.е. на срез и смятие. Эти напряжения ис­пытывает гладкая (без резьбы) часть стержня болта диаметром d _o (рис. 11).

	Ус­ловия прочности болта:                                 (10)          где F – сила, действующая на один, наиболее нагруженный болт, Н; n – чи­сло поверхностей среза этого болта; h – Высота поверхности гладкой части стержня болта, наиболее нагруженной напряжениями смятия (рис. 11), мм. Проектный расчет болта такого соединения выполняют по условию прочности его на срез:                    (11)
Рисунок 11 – Соединение чистым болтом, поставленным в отверстия деталей из-под развертки (без зазора)

Полученное значение диаметра d ₀ округляют до ближайшего большего по ГОСТ 7817–80.