Нормативные и расчетные сопротивления высокопрочных болтов

Из стали 40Х по ГОСТ Р 52643

Наименьший диаметр резьбы d, мм	R bun, кН/см2	R bh, кН/см2
16.20, (22), 24, (27) 30 36 42 48	107,8 90 80 65 60	75,5 63 56 45,5 42

П р и м е ч а н и е. Размеры, заключенные в скобках, применять не рекомендуется.

Стык осуществляем высокопрочными болтами d _b = 24 мм из стали 40Х «селект», имеющей расчетное сопротивление растяжению высокопрочного болта R _bh = 75,5 кН/см² (табл. 5.12).

Способ регулирования натяжения высокопрочных болтов принимаем по M (моменту закручивания). Расчетное усилие Q _bh, которое может быть воспринято каждой поверхностью трения соединяемых элементов, стянутых одним высокопрочным болтом, определяется по формуле

где A _bn = 3,53 см² – площадь сечения нетто болта d _b = 24 мм, принимаемая по табл. 5.11;

 – коэффициент трения, принимаемый в зависимости от обработки поверхностей (принят газопламенный способ обработки поверхностей, см. табл. 3.15);

γ _h = 1,12 коэффициент надежности, принимаемый при статической нагрузке и разности номинальных диаметров отверстий и болтов  с использованием регулирования натяжения болтов по М при газопламенном способе обработки поверхностей.

Определяем:

Расчет стыков поясов и стенки производим раздельно. Приравнивая кривизну балки в целом 1/ρ = M_max/(EI _x) (здесь r – радиус кривизны) к кривизне ее составляющих – стенки M _w/(EI _w) и поясов M_f /(EI _f), находим изгибающие моменты, приходящиеся на стенку M _w и на пояса M _f, которые распределяются пропорционально их жесткостям, соответственно EI _w и Е I _f.

Момент инерции стенки

I _w = 337500 см⁴.

Момент инерции поясов

Изгибающий момент, приходящийся на стенку

M _w = M_max(I _w/I _x) = 4658,72 (337500 / 1645664) = 955,43 кН∙м.

Изгибающий момент, приходящийся на пояса

M _f = M_max(I _f /I _x) = 4658,72 (1308164 / 1645664) = 3703,29 кН∙м.

Расчет стыка пояса . Расчетное усилие в поясе определяется по формуле

N _f = M _f /h _f = 3703,29 / 152,5 = 2428,39 кН.

Количество болтов n на каждую сторону от центра стыка балки для прикрепления накладок пояса определяем по формуле

n = N _f/(Q _bh k _s g _b g _с) = 2428,39 / (99,94 2 1 1) = 12,15,

где k _s = 2 – количество плоскостей трения соединяемых элементов;

g _b – коэффициент условий работы фрикционного соединения, зависящий от количества n болтов, необходимых для восприятия расчетного усилия, и принимаемый равным:

0,8 при n < 5; 0,9 при 5 £ n < 10; 1,0 при n ³ 10;

g _с – коэффициент условий работы элемента конструкции, определяемый по [4, табл.1].

Принимаем 12 болтов и размещаем их согласно рис. 5.15.

Длину горизонтальных накладок назначаем конструктивно из условия размещения болтов:

l _nf = 2(n₁a + 2c) + δ = 2 (2 70 +2 ∙ 50) + 10 = 490 мм,

где     n₁ = (3 – 1) – количество рядов болтов на полунакладке за минусом 1.

Расчет стыка стенки. Расчетный момент, приходящийся на стенку, уравновешивается суммой внутренних пар усилий, действующих на болты. Максимальное горизонтальное усилие N_max от изгибающего момента, действующее на каждый крайний наиболее напряженный болт, не должно быть больше несущей способности Q _bh k _s.

Условие прочности соединения

N_max = M _w a_max/(mΣa _i²) ≤ Q _bh k _s,

где     а _i  – соответствующее расстояние между парами сил в болтах;

m – число вертикальных рядов болтов на полунакладке.

Для определения числа рядов болтов по вертикали k и назначения их шага а вычисляем коэффициент стыка:

a = M _w/(ma_maxQ _bh k _s) = 95543 / (2 × 135 99,94 × 2) = 1,77.

Принимаем по табл. 5.13 число горизонтальных рядов болтов k = 8.

Таблица 5.13

Коэффициенты стыка стенки балок a

Число рядов по вертикали k	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15
a	1,4	1,55	1,71	1,87	2,04	2,20	2,36	2,52	2,69	2,86

Определяем шаг болтов по вертикали:

а = а_max/(k – 1) = 135 / (8 – 1) = 19,29 см.

Шаг a рекомендуется округлять до 5 мм, он должен укладываться целое число раз в расстояние между крайними рядами болтов a₁. Окончательно принимаем по высоте накладки 8 рядов болтов с шагом а = 200 мм, что меньше конструктивного a_max = 208 мм. Максимальное расстояние между крайними горизонтальными рядами болтов а₁ = (8 – 1) ∙ 200 = 1400 мм, между остальными – а₂ = 1000 мм, а₃ = 600 мм, а₄ = 200 мм (см. рис. 5.14).

Длина вертикальных накладок (при с = 35 мм > с_min = 33,8 мм)

l _nw = (k – 1)a + 2c = (8 – 1) ∙ 200 + 2 ∙ 35= 1470 мм.

Проверяется прочность стыка стенки по наиболее напряженному крайнему болту:

N_max = 955,43 · 1,4 / [2 (1,4² + 1² + 0,6² + 0,2²)] =

= 199,05 кН < Q _bh k _s γ _с = 99,94 · 2 · 1 = 199,88 кН.

Условие выполняется.

При наличии в месте стыка поперечной силы Q стык стенки рассчитывается на совместное действие поперечной силы Q и части изгибающего мо-

мента, воспринимаемого стенкой M _w. Наиболее напряженный крайний болт

рассчитывается на равнодействующую усилий по формуле

где V = Q/n – вертикальная составляющая усилия, действующая на один болт в предположении, что поперечная сила Q полностью передается на стенку и принимается распределенной равномерно на все болты n, расположенные на полунакладке с одной стороны стыка.

Проверяем элементы, ослабленные отверстиями d = 26 мм под болты.

Пояс ослаблен по краю стыка четырьмя отверстиями (n _as = 4) сечением

A _df  = n _as dt _f = 4 · 2,6 · 2,5 = 26 см².

Площадь сечения нетто пояса определится:

A _n,f = A _f – A _df = 45 · 2,5 – 26 = 86,5 см² < 0,85A _f  = 0,85 ∙ 112,5 = 95,63 см².

Проверку ослабленного сечения пояса производим по условной площади A _{c , f}  = 1,18A _{n , f}  = 1,18 ∙ 86,5 = 102,07 см².

Полагая, что половина усилия, приходящаяся на каждый болт, воспринимается силами трения, расчетное усилие в поясе и накладках, ослабленных четырьмя болтами в крайнем ряду, определяется по формуле

Производим проверку прочности ослабленного пояса:

Прочность пояса в месте монтажного стыка обеспечена.

Ослабление накладок четырьмя отверстиями (n _as = 4) по крайнему ряду

A _dn = n _as n _n dt _nf = 4 · 2 · 2,6 · 1,4 = 29,12 см².

Площадь сечения нетто накладок

Условная площадь

A _{c , n} = 1,18A _{n , nf} = 1,18 ∙ 89,88 = 106,06см².

Производим проверку прочности накладок:

Прочность накладок обеспечена.

При необходимости увеличивается толщина накладок t _nf.

⇐ Предыдущая15161718192021222324Следующая ⇒

Поделиться: