27. Работа и расчет сдвигоустойчивых соединений на высокопрочных соединениях

Если болтам придать большое предварит. натяжение, то возникающие вследствие значительного сжатия силы трения по контактирующим плоскостям способны полностью воспринять внеш. усилия, прилож. к соед-ю. Создание сильного натяжения в болтах возможно только в том случае, когда болт имеет высокую прочность.

Комплект крепежных деталей для устр-ва соединений на высокопрочных болтах включает болт, гайку и шайбы. В связи с различ. усл. эксплуатации этих деталей для их изг-я прим. разные легированные стали.

Усл-я работы гаек и шайб существенно отличаются от усл-й работы болтов. Наиболее нагруженной частью гайки является резьба, а шайбы - поверхность изделия. Поэтому для изготовления гаек и шайб используют углеродистые марки стали, которые подвергают термической обработке.

В болтовом соединении на высокопрочных болтах необходимо устанавливать две шайбы - под головку болта и гайку, так как основное назначение шайб заключается в уменьшении трения по торцевой поверхности головки болта или гайки при закручивании.

Характерная особенность фрикционного соединения - стабильное напряженное состояние высокопрочных болтов, к-е формируется на стадии начального напряжения. Освобождение болтов от работы на срез и смятие достигается благодаря их свободной постановке в отверстия при соответствующем ограничении деформаций сдвига. Соединения на высокопрочных болтах мало чувствительны к разности в размерах отверстий и болтов, что является одним из важных показателей при выполнении монтажных работ и определяет дополнительные преимущества таких соединений.

Прочность соединений на высокопрочных болтах зависит от сил трения, возникающих по соприкасающимся плоскостям соединения под влиянием натяжения болтов. Соединение будет тем более эффективно, чем выше коэффициенты трения. Повышение коэфф. трения может быть достигнуто за счет тонкой обработки поверхностей (шлифовки), или за счет увеличения сил сопротивления деформациям на поверхностях контакта, что требует повышения шероховатости поверхностей.

Поверхность горячекатаной стали покрыта слоем окалины, она уменьшает силы трения. Резкое ухудшение фрикционных свойств наблюдается также при окраске контактных поверхностей или их случайном загрязнении.

Таким образом, высоких значений коэффициентов трения можно достичь при неокрашенных, чистых, шероховатых и свободных от загрязнений поверхностях. Приведение поверхностей фрикционных соединений в такое состояние осуществляется спец. обработкой.

По степени удаления окалины обработку различают глубокую и поверхностную. Окалина удаляется полностью при пескоструйной, дробеструйной или химической обработке. При поверхностной обработке металлическими щетками удаляются загрязнения, в то время как окалина сохраняется почти полностью. Огневую обработку поверхности соединяемых деталей разрешают применять при толщинах металла не менее 5 мм, при этом перегрев металла не допускается. Наибольшую шероховатость дает пескоструйная обработка; менее эффективными являются химический и особенно огневой методы.

При одинаковых способах обработки поверхностей значения коэффициента трения зависят от прочности стали соединяемых деталей.

Расчет прочности соединения на высокопрочных болтах выполняют в предположении, что внешнее усилие распределяется между болтами равномерно. Расчетное усилие Q_bh, которое может воспринять одна поверхность трения соединяемых элементов, стянутых одним высокопрочным болтом, определяют по формуле 131 СНиПа.

R_bh=0.7R_bun. Значение R_bun в кгс/мм2 наносится на головку высокопрочного болта выпуклыми цифрами;

Необходимое количество высокопрочных болтов в соединении для восприятия продольной силы N определяют по формуле: n>=N/Q_bhk_c, где k - количество плоскостей трения соединяемых элементов;

Усилие натяжения Р высокопрочного болта определяют из выражения Р = R_bhА_bn и контролируют при помощи специальных динамометрических ключей (с контролем крутящего момента) или тарированным гайковертом (с контролем угла поворота гайки). Расчет на прочность элементов, ослабленных отверстиями под болты, следует выполнять с учетом того, что половина усилия, приходящаяся на каждый болт, в рассматриваемом сечении уже передана силами трения. Поэтому проверку следует производить: при действии динамических нагрузок - по площади сечения элемента нетто, при действии статических нагрузок - по площади сечения элемента брутто.