1 (968749), страница 4
Текст из файла (страница 4)
рис. 3.6); 1О1 „- допускаемое напряжение смятня (табл. 3.5). 3.4. Групповое резьбовое еоелппепие, паарулсеппое в плоскости стыка и в плоскости, перпеплпкуларпой стыку Необходимо обеспечить.' 1) нераскрытие стьпса (см. (3.6)); 2) несдвигаемость (см. (3.1)); 3) прочность болтов (см. (3.9)); 4) прочность основания (см.
(3.10)), если оно неметаллическое. Расчет болтов на прочность ведут по большей из двух сил затяжки, найденных из условия нераскрытия и несдвигаемости. 3.5, Пример выбора овтпмальиого вариаита раеположепил болтов па кольпевом опале Стойку 1 (рис. 3.7) настольного сверлильного станка с помощью фланца 2 крепят шестью болтами 3 к основанию 4. На сверло 23 действует сила резания Р . Определить оптимальный вариант расположения болтов на радиусе Я стыка. Решение. Сила резания Р создает опрокидывающий момент М = Грез .
Х,. Оптимально такое расположение болтов, при котором будет наибольшим отношение (см. подразд. З.З) 2 у ~те Ушах б При равномерном расположении болтов по стыку рассмотрим два возможных варианта их постановки (рис. 3.8). В варианте а (см. рис. 3.8) два болта имеют максимальное расстояние до оси х У16 = У „= А, у остальных четырех болтов расстояние У26 = Я зш30'-о0,5М. Тогда У1 б 2Я2 + 4(0„5Я) Уотал б рис, з.а Вывод: оптимальным является вариант 6 (см.
рис. 3.8). 3.6. Допускаемые напряженки прн статической нагрузке Допускаемые напряжения для расчета болтов на растяжение гсгр ='ттгстэ где с т — предел текучести материала болта (см, табл. 3.2); зт — коэффициент запаса прочности, Для ответственных резьбовых соединений силу затяжки контролируют. В этом случае зт = 1,2...1,5. Значения д, при неконтролируемой затяжке приведены в табл. ЗА. тоа лаз.е зватеивя коаффаииеата завеса е„ври расвете болтов (аиатов, швилел) е вековтролйруеиоа аатлииой ~ Материал болта (вннта ) Диаметр болта 0, ыы Свыше 6 ло 16 Свыше 16 до~50 с~выше 50 до ба — - г- 5-4 4-2,5 ~ 2,5 1 б,~5 1-3,3 ) гДт ,~ углеродистая сталь ,"Легированная сталь В варианте б четыре болта удалены от нейтральной оси на максимальное расстояние У16 у „б = Я зш 60' = 0,867 Я, а два других на У26 = О.
Следовательно, уг6 4(0,867Я) Угнал б Юб™ М~диаа ' Сталь „' Ч5тпи О25 а~ ~(0 55 — О 45)а 22„Я 222~," 5п25-О 55) ал 2 2-2 МП 2 2МП 'БМ ~Бетон ~ Резина Рис. ЗЛО Рис, 3.9 Табл22аа 3,5 Лоитсиасиыс иаиоамсаии ааа расиста ва срез 1с),„и Пистис 1а),м 3.7. Пример расчета грушевого уезьбового соединении, нагруженного в плоскости стмви Блок 1 натяжного устройства абис.
3.9) нагружен силой Г0 = = 12000 Н, созданной массой груза, и силой натяжения горизонтального каната Рк = 12000 Н. Опоры оси блока размещены в корпусах 2. Каждый из корпусов прикреплен двуми болтами 3 к крон- штейнам 4. Кронштейны крепятся к колонне 6 болтами 5. Число болтов крепления каждого кронштейна х = 6. Класс прочности болтов 5.8, онн поставлены с зазором. Кронштейны 4 и колонна 6 изготовлены нз горячекатаной стали Ст.З. Размеры деталей: ае = = 200 мм; 11 =400 мм; 12 =200мм;а= 80мм; Ь=80мм;з~ =аз= = 10 мм.
Требуется определить диаметр болтов 5. Решение. 1. Положение центра масс болтов 5. Центр масс болтов 5 находится в точке С, на пересечении осей симметрии соединения. 2. Перенос нагрузки в центр масс — точку С Нагрузка от блока распределяется между двумя кронштейнами 4. Можно рассмотреть соединение одного кронштейна с колонной, нагруженное половиной внешней нагрузки. При переносе сил Щ2 и Гк/2 в точку С 1рис. 3.10) получаем следующие силовые факторы: вертикальную сдвигающую силу Р, = Р 2=12000Д = 6000 Н; горизонтальную сдвигаюшую силу Рг = Рк/2 = 12000/2 = 6000 Н; сдвигающий момент 12000~ 200~ 12000~ 2001 = — ~400 — — ~ + — ~200+ — ~ = 3600000 Н.мм. 3. Нагрузка на болты от отдельных силовых факторов, Соединение вьшолнено с помощью шести болтов.
Четыре угловых болта удалены от точки С на расстояние , ~г Ь +~-) "ЧЗО 40 =89443 12 Остальные два болта удалены на расстояние о 80 рг =- = — =40 мм. 2 2 Нентральные сдвигающне болтов одинаковыми силами Г1 = а =1000 Н Г ГВ 6000 1в где Р;Г~ — вертикальная сила; силы Г„и Г нагружают все шесть (рис.
3.11): и Г = — '= =10ООН, Г Г, 6000 б Г1, — горизонтальная. Г~ — 1 — ' — 914778 Н 4рг + 2рг 4 8944г + 2 40г Болты, удаленные от центра масс на расстояние р г, нагружены меньшей силой Г" от действия сдвигающего момента. г 4. Нагрузка, приходящаяся на наиболее яагруженяый болт. Наиболее нагруженным будет тот нз угловых болтов, на который действуют составляющие силы, наиболее близкие по направлению.
К силе Г1" наиболее близка по направлению сила Г1Т, действующая на болт .Е (рис. 3.11„б). Эта сила образует с вертикалью угол а: г 0447 рг р~ 8944 а = 26'33'57". Суммарная сила, действующая на болт, Ге (Гр)2 +(Гт)г +2ГГ, Гт, саят 1п 1 1 1 где у = 45'- а = 45'- 26'33'57" =18=2б'3"; Г1 = 1414г +9147,78г+2 1414 9147,78 0,9487 =10498„75 Н, 5. Необходимая сила затяжки нз условия иесдвигаемости (3.1).
Сдвига не будет, если сила трения, созданная при затяжке одного болта (см. (3.2)), ГгтР =7сса ' ~~ анх~ Е В результате сложения сил Г1~~ и Г1,, имеющих для всех болтов одинаковое направление, получим силу У;', направленную под углом 45 к вертикали: Г1~ =ГГ~ Г2=1000 1,414=1414 Н. Нагрузка на болты от момента пропорциональна их расстояниям до центра масс. На угловые болты будет действовать сила где 7с,„- коэффициент запаса сцепления (запаса по несдвигаемости) ~ 15 Г~ — суммарнаясдвнгающаяснла,приходящаяся на наиболее нагруженный болт, Г,х = 10498,75 Н. гдето- коэффзщиент трения, принимаем 7'= 0,2 (см. табл. 3.3); 1 — число рабочих стыков (по условию 1 = 1). Тогда =78741 Н. й, Р' 0,2 1 б.
Необходимый диаметр болта из условия прочности затявутого болта (см. (3.5)). Оно имеет вид а= <[а1р 1,3Г я«(т/4 гле [а)р — допускаемое напряжение растяжения болта. Затяжку болтов не контролируют. Предполагаем, что диаметр болта «(больше 16 мм.
Принимая коэффициент запаса зт = 2,5 (см. табл. 3 4), получаем т — =160 МПа от зт 25 где о = 400 МПа — предел текучести болтов класса прочности 5.8 (см. табл. 3.2). В результате > 4 1,3гм«т 4.1,3 78741 -28,54 мм я[а) 3,14 160 Пригодны болты М36 по ГОСТ 7796-70 (см. табл. 1 приложения 3), у них с(з = 31,10 мм ( см. табл. 3.1). Предположение о том, что И > 16 мм, подтвердилось. Рассмотрим вариант определения диаметра болтов 5 (см. рис. 3.9) при постановке их без зазора. Конструкпня болта показана на рис, 3.3. Опасными для соединения являются напряжения среза для болта и смятия для болта и стенок отверстия.
Условие прочности болта на срез 1™ < [т) я(,' В соответствии с табл. 3.5 [с[ =(02...03)аг. Принимаем [т)ср = 025ат, Согласно табл. 3.2 для класса прочности 5.8 предел текучести о'г = 400 МПа. Тогда =11,56 мм. 3,14 0,25 400 Принимаем по ГОСТ 7817-80 (см. табл. 3 приложения 3; [61) болты М12, у которых ««', = 13 мм. Необходимая длина болта (см. рис. 3.3) Р = з1 + л т + з + Н + (О 4...06) «(, По ГОСТ 6402 — 70 (см, табл. 6 приложения 3; [61) толщина пружинной нормальной шайбы з = 3,0 мм; по ГОСТ 15521-70 (см. табл. 4 приложения 3; [6)) высота гайки Н = 10 мм; запас резьбы над гайкой и высота пяты (ориентировочно) (0,4...0,6)«1; р = 10 + 10 + З,О + 10 + (0,4...0,6)12 = 37,8...40,2 мм. Принимаем по ГОСТ 7817-80 (см.
табл. 3 приложения 3) 1 = = 40 мм, тогда 1 — 12 22 мм; фаска7 = 0,5 мм (см, рис. 3.3). Высота поверхности, на которой действуют наибольшие напряжения смятия асмт * Ьсм =! — (1 — 17) — ( — з1 =40 — 22 -05 — 10 =75 мм. Проверяем соединение на предотвращение смятия по условию ре рт — к[~) и, Асм ««см '««с где А площадь проекшги поверхности смятии; [а[ем допуска емое йапряжение смятия, Согласно табл. 3,5 [а[ем = (0,35...0,45)ат, принимаем [а),м = = 0,4а,.
Для болтов а. = 400 МПа, для материала кронштейна (сталь Ст.З) а, = 220 МПа (см. табл. 1.1). Расчет ведем по наименее прочному материалу, т. е. [а[,~ =О,'4 220=88 МПа; а,м = =107,68 МПа. 10498,75 7,5 13 откуда 1 пмх яИср Условие прочности не выполняется для материала кронштейна, но выполняется для болтов, у которых [а1,м =0,4 400= = 160 МПа. Меняем материал кронштейна на более прочный. Назначаем сталь Ст.б, у которой с«т = 300 МПа, [а), =(14 300 =120 МПа, опяп ст = озст оЗГ.
1«М1(1-у)А т етпт = )'хст ' с 32» 33 Если материал кронштейна по каким-либо причинам нельзя изменить, необходимо увеличить толщину листов кронштейна. После расчета можно определить, что требуемая толщина е1 = = ез = 12 мм, Прн этом длина болта 1= 45 мм, а 1- 1~ = 22 мм. Следует отметить, что при постановке болтов без зазора их диаметр существенно уменьшается (М12 вместо М36).
3,8, Пример расчета группового резьбовето соелипевпя, иагружелвото в плоскости стыка и и плоскости, перпепдпкулярпоо стыку Исходные данные приведены в подразд. 2.8, конструкция показана на рис. 2,4. Требуется определить диаметр болтов 3. Решение. 1. Положение центра масс и действующие иа соединение силовые факторы. Соединение имеет две оси симметрии, центр масс находится на их пересечении в точке О (рис. 3.12). При параллельном переносе внешней силы Г в точку О (рис. 3.13) получаем действующую на соединение центральную сдвигаюппчо силу Р = 10000 Н и отрывающий момент М1 = Г Х, = 10000 200 = = 2.10~ Н.мм. 2. Необходимая сила затяжки болта Р' „из условия несдвигаемости (3.3).
Оно имеет вид .~тр 1«сп ' ~~ где à — сила трения на стыке; йс — коэффициент запаса спепления (запаса по несдвигаемости), 1«сп > 1,5; Г- центральная ане»»»ю» ~ ша»»ю»п«л»ю»»ж р»»» ю » ю» *» т»~ свою очередь',"= " ' "= где т — число болтов„т = 4; 1 - коэффициент трения, 1'= 0,4 для стыка металл — бетон (см. табл. 3.3); 1 — число рабочих стыков, по условию 1 = 1. Тогда 8,„Р' 1,5.10000 5, т.„Г 1 4 04.1 3, Необходимая сила затяжки болта Г,".„из условия (3.6) нераскрытия стыка (см. рис. 3.13, эпюры напряжений). Оно имеет вид опппст «О где ап,«п ст — минимальное напряжение сжатия на стыке после приложения внешней нагрузки.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
