5.9. Расчет резьбовых соединений при нагружении силами, сдвигающими детали в плоскости стыка

Расчет винтовых соединений при нагружении силами в плоскости стыка выполняют в зависимости от типа соединения.

Если болт поставлен в отверстие деталей без зазора (рис. 5.15, а), считается, что вся нагрузка передается стержнем болта. При расчете силы трения в стыке не учитываются, так как затяжка болта не обязательна. В данном случае определяется диаметр стержня болта из условия прочности на срез формуле:

,   (5.12)

откуда

, (5.13)

где  – внешняя нагрузка, Η;  – число стыков (плоскостей среза) в соединении (см. рис.5.15, а – показано односрезное соединение, т.е. );  – диаметр стержня болта, мм;  – допускаемое напряжение материала болта на срез, МПа;  – предел текучести материала болта, МПа (см. подразд. 5.13).

После определения диаметра стержня болта  следует проверить соединение на смятие по формуле:

,

откуда

, (5.14)

где  – расчетная площадь смятия, мм2;  – высота участка смятия, мм;  – допускаемое напряжение на смятие, МПа.

Рис.


5.15. Соединение, нагруженное силами в плоскости стыка

Если болт поставлен в отверстие с зазором (рис. 5.15, б), то в этом случае внешняя поперечная нагрузка () должна быть уравновешена силами трения в стыке.

Сила затяжки болта определяется по закону Кулона–Амонтона:

,

или

,   (5.15)

где  – сила трения между соединяемыми деталями, Н;  – число стыков (плоскостей среза) в соединении;  – коэффициент трения в стыке (для сухих чугунных и стальных поверхностей );  – нормальная нагрузка, равная силе затяжки, Н;  – коэффициент запаса по сдвигу деталей (при статической нагрузке ; при переменной нагрузке ).

Из формулы (5.15) получаем зависимость для определения силы затяжки:

. (5.16)

В соединении, в котором болт поставлен с зазором, внешняя нагрузка не передается на болт. Поэтому болт рассчитывают только на статическую прочность по силе затяжки даже при переменной внешней нагрузке. Предварительно найдя значение силы затяжки по формуле (5.16), затем определяют внутренний диаметр резьбы () болта по формуле (5.11).