Порядок расчета группового болтового соединения, нагруженного в плоскости, перпендикулярной к плоскости стыка

2.1) Конструируют стык.

Основные правила при конструировании изложены ранее. Задаются предварительно числом болтов и другими параметрами стыка (см. рис. 59,д). Не усложняйте конструкцию стыка при первом конструировании. Задачи обычно требуют нескольких приближений, а они связаны, в основном, с конструированием стыка. На рис.59,д показан стык, состоящий из 12 болтов.

а) б) в) г) д)

Рис. 59. Схема нагружения стыка отрывающими силой F_x и моментом M_y:

а) схема нагружения; б) распределение отрывающей силы по болтам стыка;

в) распределение сил от отрывающего момента по болтам стыка; г) распределение суммарного нагружения по болтам стыка; д) план стыка.

2.2) Составляют расчетную схему нагружения. Если действует несколько отрывающих силовых факторов, то удобно привести их к центру тяжести стыка, заменить их главным вектором внешних сил и спроектировать его на ось, перпендикулярную плоскости стыка, и главным моментом M_y относительно оси Y. На рис. 59, а сила F _x – отрывающая сила, момент М_y – отрывающий момент.

2.3) Сделанные предположения о жесткости стыка позволяют считать:

а) отрывающие силы, действующие в центре тяжести стыка, равномерно воспринимаются всеми болтами.

б) отрывающие моменты вызывают поворот сечения относительно осей, проходящих через центр тяжести стыка.

2.4) Определяем нагружение каждого болта.

а) Отрывающая сила F _x распределяется между болтами равномерно. Нагружение произвольно взятого болта , где z – суммарное число болтов в стыке. На рис. 59,б показано распределение внешней отрывающей силы F _x между болтами.

б) Отрывающий момент нагружает болты неравномерно величинами, пропорциональными расстояниям от центра тяжести. Усилие, действующее на произвольный болт, см. рис. 59,г:

где z₁=3 – число болтов ряда на расстоянии l₃ от оси Y, z₂=2 – число болтов ряда на расстоянии l₄ от оси Y.

Из построенных эпюр распределения внешней нагрузки от отрывающего момента (рис. 59,в) видно, что наибольшая нагрузка в болтах 1, 2, 3 растягивающая и в болтах 7, 8, 9 – сжимающая.

в) На рис. 59,г показано суммарное нагружение болтов левого ряда. Наиболее нагружены болты 1, 2, 3.

2.5) Сила затяжки болтов для данного соединения рассчитывается по методике, изложенной в разделе 4.6. Определяется сила затяжки из условия нераскрытия стыка.

2.6) По величине F _{Σ max} будем рассчитывать болт на прочность по методике, изложенной в разделе 2.4 «Расчёт соединения одиночным болтом, нагружённым отрывающей силой».

2.7) Из произведенного расчета определяют необходимый стандартный размер резьбы болта. Если произведенный расчет дает отклонения от предварительно принятого размера резьбы, следует:

а) изменить марку материала болта,

б) изменить конструкцию стыка под другой болт (например, если возможно изменить число болтов в ряду, изменить размеры стыка, например, l₃ и l₄ и т.д.).

После уточнения произвести проверочный расчет болтов до получения приемлемого результата.