2. Робота та розрахунок болтів і заклепок, що працюють на розтяг

Найчастіше розтяг спостерігається у фланцевих з'єднаннях (рис. 4.2). При цьому використовують болти нормальної точності, а при значних зусил­лях – високоміцні. Несучу здатність болта, не враховуючи концентрації напружень, можна за­писати:

, (4.27)

де розрахунковий опір матеріалу болта розтягові; площа перерізу стержня болта нетто, визначена за діаметром (рис. 4.17, а).

Рис. 4.2 - Болтове фланцеве з'єднання

Обчислюючи несучу здатність заклепки, у (4.27) підставляють відповідно розрахунковий опір матеріалу заклепки розтягу та площу перерізу стержня, обчислену за діаметром отвору. Значення залежить від матеріалу, з якого виготовлено болт чи заклепку, і визначається згідно з табл. 6 додатка 6. Числове значення роз­рахункового опору болта є меншим, ніж розра­хунковий опір розтягу аналогічного матеріалу в конструкції, що пояснюється наявністю концент­рацій напружень поблизу головки та різьби.

Руйнуються болти чи заклепки у зонах най­більших концентрацій напружень: болти – у міс­ці різьби, а заклепки – у місці з'єднання стержня з головкою (відривання головки).

Для передачі зусилля розтягу N необхідна така кількість болтів:

. (4.28)

Отримане значення заокруглюють до більшого числа.

3. Розрахунок з’єднань на болтах і заклепках під дією різних силових факторів

На з'єднання часто діють такі силові фактори, як згинальні моменти та перерізувальні сили.

Під дією згинального моменту зусилля у бол­тах розподіляються пропорційно відстаням від центра ваги з'єднання до осей болтів (рис. 4.21). Найбільші сили діють у найвіддаленіших болтах.

Кожна пара болтів, розміщених симетрично відносно центра, сприймає частину згинального моменту:

,

а всі болти разом — повний момент:

, (4.36)

де зусилля, які виникають у болтах; відстані між парами болтів, розміщеними симет­рично відносно центра ваги з'єднання (див. рис. 4.21); кількість пар болтів; т – кіль­кість рядів болтів (на рис. 4.21 т = 2).

Виходячи з пропорційності сил відстаням , можемо описати будь-яку з сил через най­більшу :

.

Підставляючи (4.37) у (4.36), отримаємо

. (4.38)

Рис. 4.21 - Розрахункова схема болтового з'єднання, на яке діє

згинальний момент

Звідси, приймаючи та найбільше можливе зусилля у болтах:

. (4.39)

Умову міцності з'єднання на болтах підвище­ної точності можна записати таким чином:

, (4.40)

де несуча здатність болта, прийнята за меншим зі значень, отриманим згідно з (4.29) і (4.30).

При дії перерізувальної сили спрощено вва­жають, що зусилля у болтах розподіляються рівномірно. Таким чином, зусилля, що діє на один болт:

(4.41)

де кількість болтів у з'єднанні.

Несучу здатність з'єднання вважають забез­печеною, якщо сила , яка діє на болт, не пере­вищує його несучої здатності:

(4.42)

Розглянемо випадок одночасної дії на з'єднан­ня осьової N і перерізувальної сил та згиналь­ного моменту М (рис. 4.22). На болти діятимуть сили відповідно .

Силу обчислюють аналогічно :

(4.43)

Рис. 4.22 - Розрахункова схема болтового з'єднання при поєднанні силових факторів

(4.44) Сили і діють в одному напрямку, а перпендикулярна їм (рис. 4.22). Звідси най­більше значення рівнодійної сили і перевірка міцності:

Аналогічно розраховують з'єднання на заклеп­ках чи високоміцних болтах, а найбільше значен­ня чи порівнюють з несучою здатністю заклепки чи високоміцного болта.