Болтовые и винтовые соединения

Болтовые, как и заклепочные, соединения находят широкое при­менение в самолетостроении. Большинство подвижных и неподвижных разъемных соединений осуществляется при помощи болтов.

В настоящее время часто встречаются соединения, в которых бол­ты работают одновременно на срез, смятие и растяжение.

При проектировании болтового или винтового соединения необхо­димо учитывать следующее:

Рис.4

1) конусные болты следует применять лишь в тех случаях, когда используется натяг. Производство таких болтов и элементов соединений весьма сложно и трудоемко;

2) болты повышенных классов точности рекомендуется применять только в том случае, если такая точ­ность технически и экономически обо­снована;

3) винты следует ставить только в тех случаях, когда нет возможности завернуть гайку на болте. Соединение деталей винтами, работающими на срез и смятие, не рекомендуется;

4) прочностные характеристики материала гайки должны быть ниже или равны прочностным характеристи­кам болта;

5) пустотелые болты рекомендует­ся применять тогда, когда они в основ­ном работают на смятие.

В местах конструкции, где к болтовому соединению нет подхода с двух сторон для постановки болтов, крепление элементов осуществляет­ся с помощью винтов и анкерных гаек (см. рис.4).

Для уменьшения требуемой точности постановки анкерных гаек в настоящее время широко применяют так называемые плавающие гайки (см. рис.5), смонтированные на ленте (профиле), и перемещающиеся на ней в пределах 1,5—2 мм.

Рис.5

Величина перемещения определяется выштампованными на ленте упорами. При креплении обшивки к каркасу несовпадение осей отвер­стий в них компенсируется соответствующим перемещением гаек. Воз­можна групповая (с помощью длинной ленты) (5а) и одиночная ( 5б) постановка плавающих анкерных гаек.

Длина болта определяется по формуле:

,

где — толщина соединяемого пакета; — толщина шайбы; — высота гайки; — запас нарезной части болта (равен примерно удвоенному ша­гу резьбы).

Полученная длина болта округляется до ближайшего большего стандартного значения длины. Напряжение среза болта

где — срезывающая болт сила; — число плоскостей среза;

— разрушающее касательное напряжение материала болта (при отсутствии данных принимается примерно равным 0,65 ).

Болт на смятие должен прове­ряться лишь в том случае, если прочность материала его меньше прочности материала проушин (что бывает редко).

Рис.6

На растяжение болт проверяется в сечении нарезной части по фор­муле:

где — сила, растягивающая болт; — внутренний диаметр резьбы.

Коэффициент учитывает концентрацию напряжений в нарезной части болта (можно принимать =0,7).

Если болт одновременно подвергается растяжению силой и срезу силой , то расчет болта на срез производится по формуле

где — площадь сечения болта; к — коэффициент, определяемый по графику в зависи­мости от отношения , где

Группы болтов, так же как и заклепок, могут быть нагружены си­лой, приложенной в центре жесткости соединения и вне его.

Если сила приложена в центре жесткости болтового соединения, то нагрузка на один( -й) болт

определяется по формуле

где - площадь среза (или смятия, или разрыва болта).

Если сила приложена вне центра жесткости, то возникнет момент этой силы относительно ЦЖ соединения.

В этом случае болты будут работать на срез (смятие) от силы и момента (см.рис.7).

Рис.7

На рисунке 7 показано нагружение болтов крепления кронштейна: вертикальная сила вызывает срез болтов, под действием момента этой силы верхний болт работает на растяжение.

Усилие пропорционально координате болта относительно центра жёсткости соединения. Тогда

Срезающая сила может быть определена по формуле

Болт должен быть проверен на одновременное действие среза и растяжения.