Расчет момента затяжки болта онлайн

Таблица 1 — марки стали фундаментных болтов

1. СП 16.13330.2017 «Стальные конструкции»

2. СП 128.13330.2016 (СНиП 2.03.06-85) «Алюминиевые конструкции»

Выбор марки стали болта

Марку стали болтов следует принимать согласно СП 16.13330.2017 «Стальные конструкции», таблицы Г4 «Марки стали фундаментных болтов и условий их применений». Согласно приказа Министерства строительства и жилищно-комумунального хозяйства РФ №126/пр от 27 февраля 2017 года за подписью и.о. министра Л.О. Ставицкогос момента введения в действие СП 16.13330.2017 признать не подлежащим применению СП 16.13330.2011г.

Ст3пс4 ГОСТ 535, 09Г2С-4* ГОСТ 19281 при расчетной температуре меньше -45 град. С

*-допускается применение других сталей по ГОСТ 19281 категории 4.

Рис 1 — расстояние отверстий под болты

Характеристика расстояния и предела текучести соединяемых элементов для болтов

Согласно таблицы 40 (литер.1), расстояние:

— между центрами отверстий для болтов в любом направлении при минимальном расстояние, при Rуп меньше, либо равно 375 Н/мм^2, будет 2,5D, пример 2,5*14= 35 мм., Ф14 — для анкерного крепления диаметром 12мм., на рисунке 122 мм. по конструктивным соображениям.

— от центра отверстия для болта до края элемента при минимальном расстояние, при Rуп меньше, либо равно 375 Н/мм^2, будет 2D, пример 2*14=28мм.,(смотри рисунок)

До 375 Н/мм^2 – предел текучести который следует применять для болтов класса точности В.

Допускается крепить детали одним болтом.

Диаметр отверстий для болта

Диаметр отверстий (D) следует применять для болтов класса точности В (примечание таблицы 40) D=Db+1мм. (+2 или 3мм) , Db – диаметр болта

Рис 2 — выбор длины болта

Выбор длины болта

Длину болта (Lболта) определяем следующим способом:

Lболта = длина соединяемых элементов (L1)+ толщина гайки DIN982 (h= от 4,7 до 28мм.; М10 h=11,5мм.; М12 h=14мм.) + толщина шайбы DIN9021 (S = от 0,8 до 8мм.; М10 S=2,5мм.; М12 S=3мм.; DIN9021 – шайба плоская усиленная) + 0,5Db.

Пример, Lболта = L1+h+S+0,3Db = 66+11,5+2,5+5 = 85мм. – для типового стального кронштейна из стали 6мм. для СПК (светопрозрачные конструкции). Болт М10х90 нерж. А2 DIN933 (полная резьба) или DIN931 болт с шестигранной головкой с (неполной резьбой),

СП 16.13330.2017 резьба болта, воспринимающего сдвигающее усилие, в соединениях при толщине наружного элемента до 8мм., должна находится вне пакета соединяемых элементов; в остальных случаях резьба болта не должна входить вглубь отверстия более чем на половину толщины крайнего элемента со стороны гайки или свыше 5мм.

Читать также:  Оборудование для гибки прутка

Болт М10х90 нерж. А2, DIN931 с длиной резьбы 26мм. не проходит согласно п.14.2.5 описанного выше, поэтому увеличиваем длину болта до 100мм. Болт М10х100 нерж. DIN931 с длиной резьбы 26мм. Резьба болта зайдет в стальную пластину на 1мм., что допустимо по нормам.

В креплениях одного элемента к другому через прокладки или иные промежуточные элементы, а также в элементах с односторонней накладкой число болтов по сравнению с расчетом следует увеличивать на 10% . При креплениях выступающих полок уголков или швеллеров с помощью коротышей число болтов, прикрепляющих коротыш к полке, по сравнению с расчетом следует увеличить на 50% (пункт 14.2.14).

Db=10мм. DIN даны для сведения.

Далее смотрим сортамент и подбираем ближайшую длину. Согласно строительным нормам минимальный вылет шпильки за гайку один виток резьбы, лучше 9-10мм.

Установка нержавеющих втулок под болт

Втулка служит для:

— ограничитель для сминания деталей при установке болта

— возможна установка болта с полной резьбой

Под гайку необходимо устанавливать не более одной шайбы. Под головку болта необходимо устанавливать не более одной шайбы.

Рис 3 — формулы расчета болта

Прочностной расчет болтового соединения

Болтовое соединение можно разделить на:

1) Соединение работающее на срез

2) Соединение работающее на срез и растяжение

3) Соединение работающее на растяжение

4) Фрикционное соединение ( на болтах с контролируемым натяжением)

Согласно пункта 14.2.9 расчетное усилие, которое может быть воспринято одним болтом, в зависимости от вида напряженного состояния.

Ns – число расчетных срезов одного болта (если болт соединяет две пластины, то число срезов один) = 1

Yb = 0,9 согласно примечания таблицы 41 СП 16.13330.2017

Yс = 1 согласно примечания таблицы 1 СП 16.13330.2017

∑t =6 – наименьшая суммарная толщина пластин соединяемых сминаемых в одном направлении. В нашем случаи пластина у кронштейна из 6 мм. стали. Для стенки пластины из алюминия 2мм.

dbn =10 мм. – наружный диаметр болта по резьбе

db=8,1мм. – наружный диаметр болта без резьбы, т.е. стержня (8,1мм. для болта М10)

Ab=(П*db^2)/4 – площадь сечения стержня болта, мм^2

Abn=(П*dbn^2)/4 – площадь сечения резьбовой части болта, мм^2

5.6 (5.8; 8.8; 10.9; 12.9) – класс прочности болта

Расчетное усилие,которое может быть воспринято одним болтом при срезе (5.6) Nbs=Rbs*Ab*ns*Yb*Yc = 210*51,5*1*0,9*1=9733,5 Н

Расчетное усилие, которое может быть воспринято одним болтом при смятии (5.6) при стальной пластине 6мм., Nbp=Rbp*db*∑t*Yb*Yc =475*7,8*6*0,9*1=20007 Н

Читать также:  Самодельный станок для резки пенопласта

Расчетное усилие, которое может быть воспринято одним болтом при смятии (5.6) при алюминиевой пластине 2мм., Nbp=Rbp*db*∑t*Yb*Yc =175*7,8*2*0,9*1=2457 Н

Rbp=175МПа, Ry=120МПа для материала стойки АМг2Н2, АМГ3Н2 согласно таблицы 13 СП 128.13330.2016 (СНиП 2.03.06-85) «Алюминиевые конструкции»

Расчетное усилие, которое может быть воспринято одним болтом при растяжении (5.6), Nbt=Rbt*Abn*Yc =225*78,5*1=17662,5 Н

Болт М8мм, наружный диаметр болта (стержня) db=6,5мм

Болт М10мм, наружный диаметр болта (стержня) db=7,8мм

Болт М12мм, наружный диаметр болта (стержня) db=10,1мм

Болт М16мм, наружный диаметр болта (стержня) db=13,8мм

Болт М18мм, наружный диаметр болта (стержня) db=15,3мм

Болт М20мм, наружный диаметр болта (стержня) db=17,3мм

Болт М16, М18 и до М48 по таблице Г9 «Площади сечений болтов Ab и Abn» (литер 1)

Пункт 14.2.10 СП "Стальные конструкции" , при действии на болтовое соединение силы N, проходящей через центр тяжести соединения, распределение этой силы между болтами следует принимать равномерным. В этом случае число болтов в соединении следует определять по формуле

n>= N/Nbmin, где Nbmin — наименьшее из значений Nbs, Nbp, Nbt

Рис 4 — площади сечения болтов

Рис 5 — расчетное сопротивление смятию алюминиевых элементов

Расчет болтов просто необходим при создании ответственного узла, имеющего в своем составе болтовые соединения. Болты могут работать на срез, на смятие и на разрыв. Наиболее часто болты работают на разрыв – так называемые черные болты. В ответственных узлах, при действии статических и динамических нагрузок, часто использую чистые или получистые болты, работающие на срез.

Расчет болтов

Инженер должен уметь осуществить расчет болта на срез, на разрыв и на смятие. Расчет болтов на прочность сводится к определению необходимого количества болтов, определению диаметра болта заданной прочности или к изменению схемы расположения.

Для пояснения составлю простую схему.

Расчет момента затяжки болта онлайн

Две металлические пластины, собранные на 4 болта, нагруженные сдвигающей силой 50 000 Н. В данной ситуации болты с зазором, фиксация соединения обеспечивается силой трения между пластинами. Необходимая сила трения должна быть больше сдвигающей силы в 1,3-1,5 раза при действии статической силы и 1,8 – 2,0 раза при действии динамической силы. Fтр = F*1,3 = 65 000 Н. Теперь необходимо рассчитать силу затяжки одного болта для обеспечения такой силы трения. Fз = Fтр/4f = 65 000/4*0,16 = 101 563 Н. Где f =0,16 – коэффициент трения сталь по стали.

Читать также:  Диаметр дюбеля и шурупа

Дальше, исходя из допустимых напряжений, составляем условие прочности болта.

Расчет момента затяжки болта онлайн

Зададимся болтами прочность 10.9. В предыдущем уроке «Прочность болтов», мы выяснили, что для прочности 10.9 допустимое напряжение на разрыв 900 МПа, с учетом коэффициента запаса прочности, берем 300 МПа.

Расчет момента затяжки болта онлайн

1, 3 – коэффициент, учитывающий влияние на прочность болта касательных напряжений.

Осталось выразить из формулы d1 и расчет выполнен.

Расчет момента затяжки болта онлайн

Четыре черновых болта М24 обеспечат надежность соединения. Зная, как рассчитывать болты на разрыв, можно изменить количество болтов и уменьшить их диаметр.

Теперь представим, что у нас не черновые, а чистовые болты. То есть болты установлены в отверстия с небольшим натягом и неподвижность соединения обеспечивается устойчивостью болтов к срезу и смятию. В таком случаи на каждый болт действует сила, равная (50 000/4)* 1,3 = 9 750 (Н).

Условие прочности болта:

Расчет момента затяжки болта онлайн

Где i – количество площадей, работающих на срез. Отсюда выражаем d.

Расчет момента затяжки болта онлайн

Выбираем болт М16. Четыре чистовых болта обеспечат надежность соединения.

Расчет болтов на смятие выполняется аналогично.

Расчет момента затяжки болта онлайн

По усилию на смятие подходят болты М10.

На сегодня все. В следующем уроке рассмотрим, что такое затяжка болтов, в каком порядке и с каким моментом ее осуществлять.

Расчет момента затяжки болта онлайн

В большинстве случаев для ответственных резьбовых соединений предусмотрен такой параметр как момент затяжки болтов. Это означает, что каждый конкретный болт или гайка, должны быть затянуты в определённом узле с точно измеренным усилием, для того чтобы можно было гарантировать надёжность его дальнейшей эксплуатации. Определение момента затяжки болтов возможно расчётным путём (что делается при разработке и проектировании оборудования и техники).

Для того, чтобы рядовые пользователи имели возможность без расчета момента затяжки болтов, избежать проблемы "свёрнутой" резьбы (особенно когда дело касается автомобилей, где принято затягивать каждый винт с предельно возможной силой) и, с другой стороны, не допускать самопроизвольного откручивания крепежа применяются динамометрические ключи. С использованием динамометрического ключа момент затяжки болтов головки измеряется с высокой точностью и даёт возможность самостоятельного качественного выполнения работ.

Этот инструмент по своей конструкции может быть измерительным или контрольно-измерительным.

Таблица 1. Практические моменты затяжек болтов из углеродистой стали

Оставить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *