Бесплатный инженерный инструмент
Калькулятор прочности болта на растяжение & срез
Рассчитайте предельную растягивающую нагрузку метрических болтов по данным классов прочности ISO 898-1, а также упрощенную оценку несущей способности на срез. Выберите размер болта и класс прочности.
Этот калькулятор разработан и проверен инженерной командой Vibromera, производителя портативных балансировочных приборов Balanset.
Результаты
Максимальная нагрузка при растяжении
Максимальное усилие растяжения, которое болт может выдержать до разрушения:
- Rm — предел прочности при растяжении (МПа), по классу свойств
- As — площадь сечения при растяжении (мм²), согласно ISO 898-1 / ISO 261
Несущая способность на срез (упрощенная оценка)
ISO 898-1 определяет характеристики растяжения и пробной нагрузки болтов — он не не являются определяет прочность на срез. Значение, показанное здесь, является широко используемой упрощенной инженерной оценкой, принимающей прочность на срез примерно равной 60% от прочности на растяжение (на основе критерия фон Мизеса, τ ≈ 0.58 σ):
Для двойного среза умножьте на 2 (две плоскости среза).
⚠️ Примечание по расчету на срез: Фактическая несущая способность на срез зависит от того, проходит ли плоскость среза через резьбу или через гладкую часть стержня, от проскальзывания соединения и смятия пластины, а также от усталостной нагрузки. Расчетные нормы задают собственные значения — например, Eurocode 3 (EN 1993-1-8) использует Fv = αv × fub × A with αv = 0.6 для классов 4.6, 5.6 и 8.8, но 0.5 для классов 4.8, 5.8, 6.8 и 10.9, вместе с частными коэффициентами запаса. Всегда проверяйте соединения, работающие на срез, по применимым строительным или машиностроительным нормам проектирования, а не только по этой упрощенной оценке.
Классы свойств в соответствии с ISO 898-1
| Класс | Rm (МПа) | Rp0.2 (МПа) | Типичные области применения |
|---|---|---|---|
| 4.6 | 400 | 240 | Низкопрочная, общего назначения |
| 5.8 | 520 | 420 | Строительные конструкции, без предварительного натяжения |
| 8.8 | 800 | 640 | Автомобилестроение, машиностроение (наиболее распространенные) |
| 10.9 | 1040 | 940 | Высокопрочные строительные конструкции |
| 12.9 | 1220 | 1100 | Максимальная прочность (легированная сталь) |
Практический пример
Дано: Болт M10, класс прочности 8.8, одинарный срез
As = 58,0 мм², Rm = 800 МПа
Ft = 800 × 58,0 = 46 400 Н = 46,4 кН
Fs = 0,6 × 800 × 58,0 = 27 840 Н = 27,8 кН
⚠️ Примечание: Это предельные нагрузки без коэффициентов безопасности. При проектировании следует применять соответствующие коэффициенты безопасности (обычно 2–3 для статических нагрузок и 4–6 для усталостных нагрузок).
Расчётная площадь сечения резьбы на растяжение (As) — это эффективная площадь поперечного сечения резьбового стержня, используемая для расчёта несущей способности крепежа при растяжении. Она меньше номинальной площади гладкого стержня, так как учитывает профиль впадин резьбы. Значения As табулированы в стандарте ISO 898-1.
Предельная разрывная нагрузка рассчитывается как Ft = Rm × As, где Rm — минимальный предел прочности на растяжение (определяется классом прочности), а As — расчётная площадь сечения резьбы. Например, для болта класса прочности 8.8 величина Rm = 800 МПа.
Первое число (8) обозначает 1/100 минимального предела прочности на растяжение в МПа (800 МПа). Второе число (8) равно умноженному на 10 отношению предела текучести к пределу прочности (0.8). Таким образом, предел текучести составляет ≈ 800 × 0.8 = 640 МПа.
Стандарт ISO 898-1 не нормирует прочность на срез — он регламентирует только свойства при растяжении и пробной нагрузке. В инженерных расчётах предел прочности на срез по энергетической теории прочности Мизеса часто оценивают в 60% от предела прочности на растяжение: Fs = 0.6 × Rm × As. Строительные нормы, такие как Eurocode 3 (EN 1993-1-8), вводят собственные коэффициенты (0.6 или 0.5 в зависимости от класса прочности) и частные коэффициенты надёжности. При двухсрезном соединении (две плоскости среза) несущая способность умножается на 2.
Пробная нагрузка — это максимальное усилие, которое болт выдерживает без остаточной пластической деформации (граница упругой работы). Предельная нагрузка на растяжение — это максимальное усилие перед разрушением (разрывом) болта. Напряжение пробной нагрузки составляет около 90% от предела текучести для большинства классов прочности.
Процедуры, описанные на этой странице, были разработаны и опробованы в полевых условиях командой Vibromera с использованием Balanset-1A — портативного двухканального балансировочного прибора и анализатора вибрации для балансировки роторов на месте эксплуатации.
Профессиональные приборы и программное обеспечение для балансировки оборудования в полевых условиях. Используются более чем в 50 странах.
