Нагрузки, действующие на крепежные элементы

При внецентренном приложении силы

На практике часто встречается задача определения нагрузок на болты или заклепки крепления разного рода кронштейнов, косынок и накладок. В ряде случаев внешняя нагрузка Р, приложенная к этим элементам, не проходит через центр жесткости сечений болтов (рис. 1.1)

В результате кроме силы среза от действия силы Р возникает дополнительная срезающая нагрузка от крутящего момента, создаваемого силой вокруг центра жесткости (ЦЖ).

Методика расчета соединения при внецентренном

Приложении силы

В общем случае при применении болтов (или заклепок) разных диаметров, выполненных из разных материалов, при определении наиболее нагруженных болтов приходится решать задачу, решение кото-

рой приведено в форме алгоритма, приведенного ниже.

Рис. 1.1. Нагрузка на болты при внецентренном приложении силы

Рассмотрим расчет болтов (или заклепок) крепления кронштейна к стенке в случае приложения силы в точке, не совпадающей с центром жесткости соединения (рис. 1.1, а). В этом случае нагрузка на каждый болт будет складываться из геометрической суммы сил, которую определяют в следующей последовательности.

1. Определяем силу Р _i (приложена к болтам параллельно действующей силе Р (рис. 1.1, б), являющуюся частью приложенной силы Р и воспринимаемую каждым болтом:

, (1.1)

где ̶ площадь среза -го болта; , ̶ модуль упругости 2-го рода; ̶ жесткость болта на срез; п ̶ число крепежных элементов в соединении.

2. Определяем координаты центра жесткости соединения:

(1.2)

3. Вычисляем (аналитически или графически, в масштабе) величину расстояний от центра жесткости соединения до центров сечений болтов:

(1.3)

4. Определяем дополнительную силу от крутящего момента:

(1.4)

где ̶ расстояние от центра жесткости соединения до точки приложения силы Р.

Каждая заклепка воспринимает часть этого момента пропорционально жесткости сечения заклепки на срез (GF), а также пропорционально ее полярному моменту инерции относительно центра жесткости ( FR ² ) всех заклепок, то есть пропорционально произведению ( GFR ² ).

Составляющая силы среза заклепки от момента Р_М _i направлена перпендикулярно радиусу r_f (N ₃ и на рис. 1.1, б), соединяющему центр жесткости с центром сечения каждого болта, а величина силы определяется как

(1.5)

где ̶ крутящий момент, приходящийся на данный болт.

. (1.6)

Прикладываем силу перпендикулярно радиусу . Сила направлена в сторону вращения, если силы к болтам приложены как активные и направлены в сторону действия момента от силы Р.