Лабораторная работа №1

Тема: Изучение работы болтового соединения на смятие и срез, болтов нормальной, грубой и повышенной точности.

Цель:

Получить теоретические и практические навыки по проектированию и расчету болтовых соединений, используя нормативную документацию и справочные материалы. Исследовать болтовое соединение на правильность расстановки болтов и провести испытания.

Приборы и материалы:

1. Штангенциркуль; 2. Металлические пластины; 3. Промаркированные болты нормальной точности. 4. Разрывная машина ______;

Для болтовых соединений используются болты класса прочности 5.6, 5.8, 6.6, 8.8, 10.9, классы точности «А», «В», и «С» и высокопрочные болты. На головке болта ставится маркировка, в которой указан класс прочности и логотип производителя. В маркировке класса болта содержится информация о прочностных характеристиках материала. Первая цифра, умноженная на 100, обозначает временное сопротивление стали (σ_в, МПа), а произведение первого на второе и умноженное на 10 – предел текучести материала (σ_т, МПа).

Болты класса точности «А» являются болтами повышенной точности и к ним применяются дополнительные требования по образованию отверстий и изготовлению самого болта. Для болтов класса точности «А» отверстия на 0,25 – 0,3 мм. больше номинального диаметра и образованы только методом сверления, а сам болт изготовлен точением и имеет минусовой допуск на отклонения от номинальных размеров. Данный вид соединений используется в конструкциях, где требуется малая деформативность узлов.

Болты нормальной точности (класс В) используются в большинстве конструкций, таких как: открытые распределительные устройства, линии электропередач, антенных сооружениях, в элементах зданий и т.д. Отверстия для таких болтов образованы как сверлением, так и методом пробивки. Диаметр отверстий 1,5-0,6 мм. больше номинального диаметра, что делает такие соединения более деформативными чем класс точности «А».

Болты класса точности «С» или грубой точности являются не расчетными и используются как монтажные. Постановка болтов производится в отверстия 2 – 3 мм. больше номинального.

К высокопрочным болтам относятся болты от класса 10.9 и выше. Соединения на высокопрочных болтах работают за счет трения между элементами узла.

Работа болтового соединения носит сложный характер. Ее условно можно разделить на 4 этапа (рис. 1). На первом этапе, силы трения не преодолены, сам болт не испытывает сдвигающих усилий. На втором этапе, силы трения преодолены и соединяемые элементы сдвигаются на величину зазора между стержнем болта и отверстием. На третьем этапе сдвигающие усилия в основном передаются на стержень болта; стержень болта и края отверстия обминаются; болт растягивается. Постепенно плотность соединения уменьшается, силы трения уменьшаются, и соединение переходит в 4 – й этап, характеризующийся упругопластической работой.

Рисунок 1 . Работа болтового соединения

а – болты грубой и нормальной точности; б – болты повышенной точности; в – высокопрочные болты и сдвигоустойчивые соединения; 1,2,3 и 4 – этапы работы соединения.

Для определения несущей способности болтового соединения в действующих нормах заложены следующие правила:

Расчет на срез:

N_b = R_bsγ_bA_bn_sγ_с; (1)

где:

N_b – усилие, которое может воспринять один болт;

R_bs – расчетное сопротивление болтового соединения срезу принимается по ДБН В.2.6-163:2010 «Стальные конструкции. Нормы проектирования, изготовления и монтажа» [1] таблица Ж.4 или по приложение «А» таблица 1 методички;

γ_b – коэффициент условий работы соединения, принимается по [1] таблица 1.12.4 или приложение «А» таблице 4 методички;

А_b = 078d_b – площадь поперечного сечения стержня болта;

n_s - число расчетных срезов одного болта (см. рис. 2);

γ_с – коэффициент условия работы, который определяется по [1] 1.1.1 или приложение «А» таблица 5 методички.

3

2

N

N

N

2

Рисунок 2. Работа болтового соединения на срез

1 – соединяемые элементы; 2 – болт; N – усилие; 3 -Плоскость среза.

1

2

Рисунок 3. Работа болтового соединения на смятие

1 – соединяемые элементы; 2 – болт; 3 – поверхность смятия; N – действующие усилие.

На смятие:

N_b=R_bpdΣtγ_сγ_b; (2)

где:

N_b – усилие, которое может воспринять один болт;

R_bр – расчетное сопротивление болтового соединения смятию принимается по ДБН В.2.6-163:2010 «Стальные конструкции. Нормы проектирования, изготовления и монтажа» [1] таблица Ж.4 или по приложение «А» таблица 2 этой методички;

γ_b – коэффициент условий работы соединения, принимается по [1] таблица 1.12.4 или приложение «А» таблице 4 методички;

d_b – наружный диаметр болта;

Σt – наименьшая суммарная толщина элементов, сминаемых в одном направлении;

γ_с – коэффициент условия работы, который определяется по [1] 1.1.1 или приложение «А» таблица 5 методички.