2.8.3.2. Расчет стыка стенки на болтах без контролируемого натяжения

Обычно для стыка стенки и полки принимаются одинаковые болты. Поэтому усилие, воспринимаемое одним болтом на срез в стыке стенки, также определяется выражением [9, формула (91)] и принимает значение

.

Однако в стыке стенки усилие, воспринимаемое одним болтом на смятие, оказывается меньше, чем усилие в стыке полки, так как наименьшая суммарная толщина элементов, сминаемых в одном направлении, определяется не толщиной полки, а толщиной стенки, то есть . Поэтому

.

В качестве несущей способности соединения, приходящейся на один болт, принимаем наименьшее из найденных значений, а именно:

.

Как это описано в [9, разд. 2.10.3] болты на полунакладке в стыке стенки расположим по горизонтальным и вертикальным рядам. При этом число горизонтальных рядов примем конструктивно, руководствуясь требованиями с [1, табл. 39*] или [9, прил. 15]. Например, примем 20 горизонтальных рядов, то есть в каждом вертикальном ряду примем 20 болтов, расположенных друг от друга на расстоянии 80 мм. В соответствии со схемой [9, рис. 17] расстояние между парой крайних по высоте болтов . Между следующими парами по убыванию расстояния равны: ; ; ; ; ; ; ; ; ;

Требуемое число вертикальных рядов определяется выражением [9, формула (96)]

.

Таким образом, для обеспечения несущей способности стыка стенки на половине накладки следует болты расположить более, чем в два вертикальных ряда, то есть число 2,04 следует округлить в большую сторону до ближайшего целого. Уменьшить требуемое число вертикальных рядов можно разными способами:

- принять болты большего класса прочности, например 6.6;

- увеличить число болтов в вертикальном ряду, прияв 22 горизонтальных ряда и уменьшив при этом расстояние между болтами;

- увеличить расстояние между болтами в вертикальном ряду, что имеет определенные ограничения, связанные с высотой накладки на стенку балки.

Возможны и другие подходы. Мы для незначительного повышения несущей способности болтового соединения стенки увеличим лишь на 20 мм расстояние между средними рядами болтов, приняв . Расстояния между остальными парами рядов также автоматически увеличатся на 20 мм. Теперь требуемое число вертикальных рядов оказывается равным

.

Окончательно принимаем число вертикальных рядов . Схема расположения болтов в стыке стенки изображена на рис. 2.13.

Рис. 2.13. Схема расположения болтов в стыке стенки

2.8.4. Расчет стыка балки на высокопрочных болтах

2.8.4.1. Расчет стыка стенки на высокопрочных болтах

Для стыка стенки предварительно примем высокопрочные болты М20 из стали 40Х «селект». Площадь сечения болта в его нарезанной части в соответствии с [1, табл. 62*] или [9, прил. 18] .

Наименьшее временное сопротивление болта разрыву определяется по [1, табл. 61*] или [9, прил. 17] и для стали 40Х «селект» . Расчетное сопротивление растяжению высокопрочного болта в соответствии с [1, п. 3.7] определяется выражением

.

Предполагая количество болтов в соединении больше 10, в соответствии с [1, п. 11.13*] принимаем значение коэффициента условий работы .

В качестве способа обработки (очистки) соединяемых поверхностей выберем газопламенный без консервации, а способа регулирования натяжения болта – по моменту закручивания гайки. Тогда в соответствии с [1, табл. 36*] или [9, прил. 16] коэффициент трения , а коэффициент надежности .

Расчетное усилие, которое может быть воспринято одной поверхностью трения соединяемых высокопрочным болтом элементов, определяется выражением [1, формула (131)*] или [9, формула (94)] и принимает значение

.

Несущая способность соединения, приходящаяся на один высокопрочный болт, определяется выражением [9, формула (95)]

,

где - число поверхностей трения между соединяемыми элементами и соединяющими их накладками.

Как это описано в [9, разд. 2.10.3] болты на полунакладке в стыке стенки расположим по горизонтальным и вертикальным рядам. При этом число горизонтальных рядов примем конструктивно, руководствуясь требованиями с [1, табл. 39*] или [9, прил. 15]. Например, примем 20 горизонтальных рядов, то есть в каждом вертикальном ряду примем 20 болтов, расположенных друг от друга на расстоянии 80 мм. В соответствии со схемой [9, рис. 17] расстояние между парой крайних по высоте болтов . Между следующими парами по убыванию расстояния равны: ; ; ; ; ; ; ; ; ;

Требуемое число вертикальных рядов определяется выражением [9, формула (97)]

.

Таким образом, для обеспечения несущей способности стыка стенки на половине накладки следует болты расположить в два вертикальных ряда, то есть число 1,64 следует округлить в большую сторону до ближайшего целого.

Однако для повышения экономичности целесообразно увеличить требуемое число вертикальных рядов, максимально приблизив его к двум.

Изменить требуемое число вертикальных рядов можно разными способами:

- принять болты другого диаметра;

- принять болты из стали другой марки;

- применить другой способ обработки (очистки) соединяемых поверхностей;

- применить другой способ регулирования натяжения болта;

- изменить число болтов в вертикальном ряду;

- изменить расстояние между болтами в вертикальном ряду, что имеет определенные ограничения, связанные с высотой накладки на стенку балки.

В рассматриваемом примере вместо газопламенного способа применим обработку соединяемых поверхностей стальными щетками без консервации, оставив способ регулирования натяжения болта прежний – по моменту закручивания гайки. Тогда в соответствии с [1, табл. 36*] или [9, прил. 16] коэффициент трения .

В этом случае .

Несущая способность соединения, приходящаяся на один высокопрочный болт, составляет .

Требуемое число вертикальных рядов равно

.

Окончательно принимаем два вертикальных ряда, применив при этом более дешевый способ обработки соединяемых поверхностей.

Диаметр отверстия под болт назначим на 2 мм больше диаметра болта, то есть .

Схема расположения болтов в стыке стенки изображена на рис. 2.14. Для изображения высокопрочных болтов на чертежах обычно используется условное обозначение в виде равнобедренного треугольника, обращенного вершиной вверх.

Рис. 2.14. Схема расположения высокопрочных болтов в стыке стенки

Назначенные расстояния между центрами болтов и от их центров до кромок соединяемых элементов соответствуют требованиям [1, табл. 39*] или [9, прил. 15]: расстояния между центрами болтов в любом направлении приняты не менее и не более ; расстояния от центов крайних болтов до кромок накладок и торцов элементов стенки балки приняты не менее .