Расчет групповых болтовых соединений сводится к определению наиболее нагруженного болта и оценке его прочности

Нагрузка действует в плоскости стыка. Примером может служить крепление кронштейна (рисунок 4.34). При расчете силу F заменяем такой же силой, приложенной в центре тяжести сечения всех болтов и моментом Т = Fl. Момент и сила стремятся повернуть и сдвинуть кронштейн. Нагрузка от силы F распределяется между болтами равномерно:

F_F= . (4.43)

Нагрузки от момента (реакции F_T1, F_T2,..., F_Тz) распределяются по болтам пропорционально их деформациям при повороте кронштейна. Деформации пропорциональны расстояниям болтов от центра тяжести сечения всех болтов, который считается центром поворота. Направление реакций болтов перпендикулярно радиусам r₁, r₂,..., r_z. Наиболее нагруженным будет тот болт, который максимально удален от оси поворота. Составим условие равновесия:

T = , (4.44)

где и откуда .

Следовательно:

.

Тогда можно определить максимальную нагрузку от момента Т

. (4.45)

Суммарная нагрузка на каждый болт равна геометрической сумме соответствующих сил F_F и F_Ti.

В данной конструкции соединения болты могут быть поставлены без зазора или с зазором.

Болт поставлен без зазора. Нагрузка воспринимается непосредственно болтами, поэтому наиболее нагруженный болт рассчитывают по напряжениям среза и смятия [см. формулы (4.24) и (4.27)].

Болт поставлен с зазором. Отсутствие сдвига обеспечивается силами трения в стыке, которые образуются в результате предварительной затяжки. По найденной максимальной суммарной силе F₁ определяют усилие затяжки наиболее нагруженного болта. Этим усилием затягивают все болты, а расчет выполняют на растяжение. Необходимая затяжка болтов

,

где К = 1,3 – 2 – коэффициент запаса затяжки; F_max = F₁ –сила, приходящаяся на наиболее нагруженный болт; f – коэффициент трения в стыке деталей (для сухих чугунных и стальных поверхностей f = 0,15 – 0,2).

Нагрузка раскрывает стык деталей. Методику решения рассмотрим на примере рисунок 4.35. Раскладываем силу F на составляющие F₁ и F₂. Переносим эти составляющие в центр стыка, в результате получаем действие сил F₁ и F₂ и момента

. (4.46)

F₁ и М раскрывают стык, a F₂ сдвигает детали. Нераскрытие стыка и отсутствие сдвига обеспечивают усилием затяжки болтов F_зат . Допустим, что при действии момента Мдетали поворачиваются так, что стык остается плоским, тогда напряжения в стыке от М распределяются по линейному закону.

Основные понятия о заклепочном соединении.

Заклёпочное соединение — неразъёмное соединение деталей при помощи заклёпок. Обеспечивает высокую стойкость в условиях ударных и вибрационных нагрузок. Заклепкой называют круглый стержень, имеющий сформированную за­кладную головку на одном конце и формируемую в процессе клепки за­мыкающую головку на другом его конце. Форма и размеры заклепок рег­ламентированы стандартом.

Заклепочным швом называют соединение, осуществляемое группой закле­пок.

Отверстия под заклепки в деталях для получения заклепочного шва просверливают (реже продавливают).

Заклепки поставляются как готовые изделия.

14.3. Достоинства и недостатки заклепочных соединений по сравнению с другими видами неразъемных соединений.

Достоинства:

• высокая надежность соединения;

• удобство контроля качества клепки;

• повышенная сопротивляемость ударным и вибрационным нагрузкам;

• возможность соединения деталей из трудносвариваемых металлов.

Недостатки:

• сравнительно высокая стоимость и трудоемкость получения закле­почного соединения;

• повышенный расход материала для этого соединения (из-за ослабле­ния соединяемых деталей отверстиями под заклепки требуется уве­личение их толщины, применение накладок и т. п.);

• невозможность соединения деталей сложной конфигурации.