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.
Входные параметры
| Ψ |
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 + Ψ (дополнительный коэффициент плотностиΨ = 0,5-1,5). Рекомендуемое минимальное значение равно 1,2. |
|
F a |
максимальная действующая осевая сила |
|
n |
|
|
F t |
максимальная касательная сила |
|
f |
коэффициент трения соединения (между соединяемыми материалами) |
|
z |
количество болтов |
|
d |
диаметр резьбы |
|
p |
шаг резьбы |
|
d s |
средний диаметр болта |
|
d min |
минимальный диаметр болта |
|
S y |
Предел текучести |
|
k s |
запас прочности (значение подбирается в зависимости от требуемого уровня запаса прочности соединения). |
|
p A |
допустимое давление в резьбе (гайка) |
|
E 1 |
модуль упругости болта |
|
f 1 |
коэффициент трения резьбы между гайкой и болтом |
|
f 2 |
коэффициент трения в поверхности контакта гайки или болта |
|
L |
ширина смежного материала |
|
E 2 |
модуль упругости смежного материала |
Вычисляемые параметры
Программа рассчитывает геометрические размеры болта, используя указанный номинальный диаметр болта, с помощью следующих формул:
Минимальный диаметр резьбы гайки
D 1 = d - 1,082531 p
Диаметр шага резьбы
d 2 = 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.
Сила предварительного напряжения, которая порождается рабочей силой соединения, учитывает упругую деформацию болтов и фланцев, выраженную константами текучести c n .
Где:
|
c 1 = c 10 + (1 - n) c 20 |
|
|
c 2 = n c 20 |
|
|
|
|
|
|
|
|
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.
Расчетное напряжение при растяжении в болте
Рассчитанное напряжение при кручении в болте
Приведенное напряжение в болте
Напряжение, вызванное максимальной силой нагрузки болта
Рассчитанное давление в резьбе
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.
σ red ≤ S y / k s и σ max ≤ S y / k s и p c ≤ p A