Болт — это крепёжное изделие в виде стержня с наружной резьбой, как правило, с шестигранной головкой под гаечный ключ, образующее соединение при помощи гайки или иного резьбового отверстия.
Сечение болта — это изображение фигуры, образованной рассечением болта плоскостью в поперечном направлении.
Формула для расчета площади поперечного сечения болта:
S = π * d 2 / 4, где
d — диаметр болта.
Быстро выполнить эту математическую операцию можно с помощью нашей онлайн программы. Для этого необходимо в соответствующее поле ввести исходное значение и нажать кнопку.
На этой странице представлен самый простой онлайн калькулятор расчета площади поперечного сечения болта, если известен диаметр болта. С помощью этого калькулятора вы в один клик сможете рассчитать площадь сечения болта.
Расчет крепежных резьбовых соединений
Основным критерием работоспособности крепежных резьбовых соединений является прочность. Стандартные крепежные детали сконструированы равнопрочными по следующим параметрам: по напряжениям среза и смятия в резьбе, напряжениям растяжения в нарезанной части стержня и в месте перехода стержня в головку. Поэтому для стандартных крепежных деталей в качестве главного критерия работоспособности принята прочность стержня на растяжение, и по ней ведут расчет болтов, винтов и шпилек. Расчет резьбы на прочность выполняют в качестве проверочного лишь для нестандартных деталей.
Расчет резьбы.Как показали исследования, проведенные Н.Е. Жуковским, силы взаимодействиямежду витками винта и гайки распределены в значительной степени неравномерно, однако действительный характер распределения нагрузки по виткам зависит от многих факторов, трудно поддающихся учету (неточности изготовления, степени износа резьбы, материала и конструкции гайки и болта и т.д.). Поэтому при расчете резьбы условно считают, что все витки нагружены одинаково, а неточность в расчете компенсируют значением допускаемого напряжения.
Условие прочности резьбы на срез имеет вид
где Q– осевая сила; Aср– площадь среза витков нарезки; для винта (см. рис.1.9) Aср= πd1kHг,для гайки Аср = πDkHг.Здесь Нг – высота гайки; k– коэффициент, учитывающий ширину основания витков резьбы: для метрической резьбы для винта k≈ 0,75, для гайки k≈ 0,88; для трапецеидальной и упорной резьб (см. рис.1.11, 1.12) k≈ 0,65; для прямоугольной резьбы (см. рис.1.13) k= 0,5. Если винт и гайка из одного материала, то на срез проверяют только винт, так как dl (δ1 + δ2), то в расчет (при одинаковом материале деталей) принимается меньшая величина. Обычно из условия прочности на срез определяют диаметр стержня болта, а затем проводят проверочный расчет на смятие.
Во втором варианте конструкции болтового соединения, нагруженного поперечной силой, диаметр стержня болта получается в два–три раза меньше, чем в первом варианте (без разгрузочных деталей).
Допускаемые напряжения.Обычно болты, винты и шпильки изготовляют из пластичных материалов, поэтому допускаемые напряжения при статической нагрузке определяют в зависимости от предела текучести материала, а именно:
при расчете на растяжение
при расчете на срез
при расчете на смятие
Рис. 2.8. Болтовое соединение без зазора
Значения допускаемого коэффициента запаса прочности [s] зависят от характера нагрузки (статическая или динамическая), качества монтажа соединения (контролируемая или неконтролируемая затяжка), материала крепежных деталей (углеродистая или легированная сталь) и их номинальных диаметров.
Ориентировочно при статической нагрузке крепежных деталей из углеродистых сталей: для незатянутых соединений [s]=1,5. 2 (в общем машиностроении), [s] = 3. 4 (для грузоподъемного оборудования); для затянутых соединений [s]=1,3. 2 (при контролируемой затяжке), [s]=2,5. 3 (при неконтролируемой затяжке крепежных деталей диаметром более 16 мм).
Для крепежных деталей с номинальным диаметром менее 16мм верхние пределы значений коэффициентов запаса прочности увеличивают в два и более раз ввиду возможности обрыва стержня из-за перетяжки.
Для крепежных деталей из легированных сталей (применяемых для более ответственных соединений) значения допускаемых коэффициентов запаса прочности берут примерно на 25% больше, чем для углеродистых сталей.
При переменной нагрузке значения допускаемых коэффициентов запаса прочности рекомендуются в пределах [s] = 2,5…4, причем за предельное напряжение принимают предел выносливости материала крепежной детали.
В расчетах на срез при переменной нагрузке значения допускаемых напряжений берут в пределах [τср]=(0,2…0,3)σт (меньшие значения для легированных сталей).
Калькулятор площади поверхности резьбовых деталей
Данный расчет предназначен для определения площади поверхности резьбовых деталей – болтов, гаек, шпилек. Расчет необходим для определения стоимости гальванического покрытия метизов или определения параметров процесса гальванической обработки — объема гальванической емкости, количества реактивов и площади поверхности анодов при гальваническом цинковании, кадмировании, химическом оксидировании и фосфатировании крепежных деталей.
За основу в данном онлайн калькуляторе взята методика, регламентированная в отраслевом стандарте ГОСТ ISO 10684-2015 «Изделия крепежные. Покрытия, нанесенные методом горячего цинкования». ГОСТ предлагает в качестве исходных данных для расчета использовать значения площади поверхности различных участков болта (резьбы, гладкого стержня, головки болта) на длине 1 мм. Недостаток данной методики заключается в том, что расчет в ГОСТе произведен только для небольшой номенклатуры стандартизированных изделий и не подходит для расчета нестандартных метизов, шпилек, анкерных болтов и других изделий.
Расчеты приведены для стандартного болта с шестигранной головкой для нарезанной резьбы, когда диаметр гладкого стержня приблизительно равен наружному диаметру резьбы (нормальный стержень) или для накатанной резьбы — диаметр гладкого стержня приблизительно равен или среднему диаметру резьбы (уменьшенный стержень).
Примечание: существует еще множество типов болтов и винтов, для расчета, например, винта с цилиндрической головкой и шестигранным углублением можно воспользоваться методикой расчет площади поверхности сложной детали.
Все значения в онлайн калькулятор заносим в миллиметрах, единицу измерения полученного результата выбираем из списка (мм2, см2, дм2, м2). Для расчета площади поверхности партии однотипных изделий меняем количество деталей в поле формы. Для расчета болтов или шпилек с полной резьбой оставляем значения диаметра и длины стержня в полях ввода равные нулю. Из списка выбираем размер резьбы болта или шпильки и длину резьбы. Расчет произведен по ГОСТ ISO 10684-2015.