Поделиться Поделиться

Формулы расчета болтового соединения

Основные понятия

Расчет болтового соединения с предварительным напряжением. Нагрузка, созданная осевой или касательной силой. Расчет производится с использованием метрических или британских единиц. При использовании стандарта ANSI расчет выполняется в британских единицах, включая размеры соответствующего болта.

Формулы расчета болтового соединения - Инвестирование -  1

Входные параметры

Y Коэффициент плотности — В болтовом соединении с предварительным напряжением наличие определенного расстояния между материалами нежелательно (например, возникающее вследствие низкого качества поверхности), и этот запас прочности необходим для предотвращения таких ситуаций. Коэффициент плотности k = 1 + Y (дополнительный коэффициент плотности Y = 0,5-1,5). Рекомендуемое минимальное значение равно 1,2.
Fa максимальная действующая осевая сила
n коэффициент входящей силы
Ft максимальная касательная сила
f коэффициент трения соединения (между соединяемыми материалами)
z количество болтов
d диаметр резьбы
p шаг резьбы
ds средний диаметр болта
dmin минимальный диаметр болта
Sy Предел текучести
ks запас прочности (значение подбирается в зависимости от требуемого уровня запаса прочности соединения).
pA допустимое давление в резьбе (гайка)
E1 модуль упругости болта
f1 коэффициент трения резьбы между гайкой и болтом
f2 коэффициент трения в поверхности контакта гайки или болта
L ширина смежного материала
E2 модуль упругости смежного материала   Коэффициент входящей силы n Примеры динамической нагрузки Формулы расчета болтового соединения - Инвестирование -  2 где: LF ... ширина материала, к которому приложено рабочее усилие   Коэффициент трения f, f2
Материал без смазки со смазкой
сталь - сталь 0,8 0,16
сталь - чугун 0,4 0,21
сталь - латунь 0,35 0,19
сталь - латунь 0,13 0,16
чугун - чугун 0,15 - 0,20
чугун - бронза 0,25 0,08
бронза - бронза 0,25 0,10
алюминий - алюминий 1,35 0,30
медь - медь 0,08
сталь - плексиглас 0,4 - 0,5 0,4 - 0,5
плексиглас - плексиглас 0,8 0,8

Коэффициент трения в резьбе f1

Поверхность резьбы без смазки со смазкой
черное или фосфатное покрытие 0,14 - 0,21 0,12 - 0,15
покрытие из гальванического цинка 0,13 - 0,18 0,12 - 0,17
кадмиевая листовая обшивка 0,08 - 0,12 0,08 - 0,11

Вычисляемые параметры

Программа рассчитывает геометрические размеры болта, используя указанный номинальный диаметр болта, с помощью следующих формул:

Минимальный диаметр резьбы гайки

D1 = d - 1,082531 p

Диаметр шага резьбы

d2 = d - 0,649519 p

Расчет болтового соединения:

Рабочая сила в соединении, определяемая осевой силой, должна обеспечивать передачу касательной силы путем трения смежных материалов. На эту силу также влияет требование к плотности, выраженное с помощью коэффициента плотности соединения.

Формулы расчета болтового соединения - Инвестирование -  3

Сила предварительного напряжения, которая порождается рабочей силой соединения, учитывает упругую деформацию болтов и фланцев, выраженную константами текучести cn.

Формулы расчета болтового соединения - Инвестирование -  4

Где:

  c1 = c10 + (1 - n) c20
  c2 = n c20
    Формулы расчета болтового соединения - Инвестирование -  5
    Формулы расчета болтового соединения - Инвестирование -  6
  для стали a = 10
  для чугуна a = 8
  для алюминия и его сплавов a = 6

Требуемый момент затягивания, определяемый силой предварительного напряжения, зависит от коэффициента трения в резьбе гайки и болта и коэффициента трения контактной поверхности гайки и болта.

Формулы расчета болтового соединения - Инвестирование -  7

Расчетное напряжение при растяжении в болте

Формулы расчета болтового соединения - Инвестирование -  8

Рассчитанное напряжение при кручении в болте

Формулы расчета болтового соединения - Инвестирование -  9

Приведенное напряжение в болте

Формулы расчета болтового соединения - Инвестирование -  10

Напряжение, вызванное максимальной силой нагрузки болта

Формулы расчета болтового соединения - Инвестирование -  11

Рассчитанное давление в резьбе

Формулы расчета болтового соединения - Инвестирование -  12

Проверка расчета - напряжение в болте во время затягивания соединения и во время работы (с учетом указанного запаса прочности соединения) и проверка допустимого давления в резьбах.

s red≤ Sy / ks и s max≤ Sy / ks и pc≤ pA

← Предыдущая страница | Следующая страница →