Работа заклепочных и болтовых соединений под нагрузкой

В заклепочных и болтовых соединениях различают несколько стадий работы. Вначале соединение до пре­одоления сил трения работает упруго, подчиняясь зако­ну Гука. С увеличением нагрузки наступает момент, когда внешние силовые воздействия преодолевают силы трения, происходит сдвиг соединяемых элементов. В обычных болтовых соединениях силы трения меньше, чем в заклепочных, поэтому в них сдвиг происходит раньше.

Стержни заклепок и болтов до сдвига работают только на растяжение под воздействием внутренних сил, возникающих в заклепках при их остывании и в болтах при завинчивании гаек. После сдвига стержни плотно прижимаются к стенкам отверстий, и в них появляются напряжения смятия, среза и дополнительно нормальные напряжения от изгиба. Таким образом, в стержнях за­клепок и болтов возникает сложное напряженное состо­яние.

В соединяемых элементах, особенно в ослабленных отверстиями сечениях, нормальные напряжения в сече­нии распределяются неравномерно (создается концент­рация напряжений), а вдоль действия внешних сил между отверстиями возникают сдвигающие напряжения. Наконец, напряжения достигают предела текучести, и в соединении развиваются значительные пластические деформации. Соединение может разрушиться от разры­ва соединяемых элементов по ослабленному сечению, от среза заклепок или болтов, от выкола материала или от отрыва головок заклепок.

Болты высокой прочности позволяют стянуть соеди­няемые элементы с большой силой. Благодаря этому в соединении на высокопрочных болтах не происходит сдвига, так как приложенная к соединению внешняя на­грузка полностью уравновешивается силами трения, возникающими по плоскостям соединяемых элементов. Ра­бота такого соединения протекает только в упругой стадии.

При проектировании соединений на высокопрочных болтах силу затяжки болтов устанавливают исходя из действующих сил трения, способных полностью компенсировать внешние на­грузки, поэтому работу болтов на срез и смятие не учитывают. Болты работают только на растяжение.

Поверхности соединяе­мых элементов должны быть очищены от ржавчины, мас­ла и грязи, что необходимо для увеличения сил трения.