5. Расчет элементов стыка.

4.1. Прежде чем определять усилия, воспринимаемые поясными и боковыми накладками,

следует найти распределение внешних усилий М_x и Q_x между полкой и стенкой балки,

имея в виду следующие предположения:

1. Полка воспринимает усилия от момента М_п , являющегося только частью М_x и не воспринимает перерезывающую силу Q_x;

2. Стенка балки полностью воспринимает перерезывающую силу Q_x и М_ст

представляющий собой также только часть общего момента М_x;

3. Величины изгибающих моментов М_ст и М_п пропорциональны величинам

моментов инерции I_ст и I_п , тогда

;

; ,

где I_x - принимается для основного (не изменяемого) сечения балки;

4.2. Определение поперечного сечения поясных накладок.

В первом приближении полагаем, что δ_нп ≈ δ_п , тогда усилие, воспринимаемое поясной накладкой можно найти из простой расчетной схемы, положив h_н ≈ h + δ_п , - плечо внутренней пары сил; h – полная высота балки, тогда N_н = М_п / h_{н .}

Требуемая толщина накладки:

; b_н = b_п ;

N_н

h_н M_п

N_н

За δ_нп принимается ближайшая большая толщина листового проката по сортаменту.

– Одинарная накладка на каждую полку принимается в случае, когда нет конструктивных ограничений на толщину накладки δ_нп . В этом случае имеет место одна плоскость трения.

Поясная накладка

20 мм _{≤ нп} ≤ 40 мм

b_н = b_п , n_тр = 1

поверхность трения

5. Расчет фрикционного соединения на высокопрочных болтах.

Принцип работы фрикционного соединения заключается в том, что сдвигающее усилие между элементами соединения полностью воспринимается силами трения скольжения между ними. Роль высокопрочных болтов – только сжать пакет элементов, при этом сами болты на сдвиг и смятие не работают, т.к. отверстия под болты делаются несколько большего диаметра самих болтов ,см. табл.

Сжатие пакета листов достигается закручиванием гайки болта динамометрическим ключом, либо обычными ключами с контролем по углу поворота гайки (последний случай менее надежен). Момент закручивания гайки должен быть таким, чтобы напряжение растяжения в болте не превосходили бы расчетных R_bh, во избежание разрыва болта, либо релаксации (уменьшение) напряжений с течением времени.

Несущая способность фрикционного соединения, приходящаяся на один болт и одну плоскость трения

, где

R_bh = 0,7 R_bun – расчетное сопротивление растяжению в.п. болта;

R_bun– наименьшее временное сопротивление;

Марка стали	Наим.врем.сопр. Rbun , кг/см^2
40 Х "селект"	11000
38 ХС; 40 Х "селект"	13500

А_бн ∙ R_bh – расчетная (наибольшая) сила обжатия пакета одним болтом;

µ - коэффициент трения скольжения поверхностей контакта листов, зависит от

качества обработки поверхностей и способа контроля натяжения болтов:

µ = 0,25 – без обработки поверхностей;

µ = 0,40 – обработка газопламенным способом;

µ = 0,50 – дробеметный или дробеструйный способ с металлизацией распылением цинка

или алюминия;

γ_в – коэффициент условий работы соединения, зависящий от количества болтов:

n_б ≤ 5 γ_в = 0,8

5 < n_б < 9 γ_в = 0,9

n_б ≥ 10 γ_в = 1,0

γ_h – коэффициент надежности соединения, зависящий от вида внешней нагрузки

(статическая или динамическая), диаметра болта, метода обработки поверхностей

трения, способа контроля затяжки гаек болтов. γ_h = 1,02÷1,7

В курсовом проекте примем γ_h = 1,12 – нагрузка статическая, µ = 0,5; контроль

затяжки по крутящему моменту (динамометрический ключ).

5.1. Расчет стыка по поясу балки.

Требуемое количество болтов по поясной накладке по одну сторону стыка:

, где n_тр – количество плоскостей трения,

n_{тр = 1.}

Окончательно принимаем n_б^пн- ближайшее большее целое, кратное 2 или 4 в зависимости от количества рядов болтов поперёк пояса балки.

5.2. Расчет стыка по стенке балки.

Основная задача этого раздела является определение наибольшего усилия, приходящегося на

наиболее напряженный болт и сравнение этого усилия с несущей способностью.

Во фрикционных соединениях под усилием следует понимать сдвигающие усилия в плоскости трения скольжения.

Под болтовым полем будем понимать совокупность болтов воспринимающих усилия одного направления, в данном случае это болты, воспринимающие M_ст относительно центров, указанных на чертеже, для левой и правой частей стыка. Количество болтов п_бс для

каждого из полей уже определено при компоновке стыка . Полагаем также, что усилие Q_x распределяется между болтами поля равномерно и составляет:

12

ℓ_max ℓ_max 11

2 M_ст

3 10

.

4 9

центр тяжести болтового поля.

5

7

6

М_ст воспринимается болтами неравномерно. Усилие, приходящееся на каждый болт N_i прямо пропорционально расстоянию от центра тяжести болтового поля до "i "-го болта, тогда условие равновесия запишется:

,

о чевидно : ; ;

, или тогда

где, N_max – наибольшее усилие, приходящееся на наиболее напряженный болт болтового поля в только от М_{ст ,}кг, М_ст – кгсм; плечо силы ℓ_i – см – принимается измерением по эскизу с учетом линейного масштаба.

В случае, если болтовое поле "вытянуто" по стенке и соотношение

сторон поля близко к 3 или более

N_max

3 . 3 .

ц.т.болтового поля

1

Общее суммарное усилие в "i"-том болте

Итоговая проверка несущей способности болтов по стенке

где количество плоскостей трения для боковых накладок по стенке балки равно 2 .

При больших запасах болты могут быть поставлены реже

с шагом по вертикали не более 18 δ_о между центрами отверстий.