Характеристика расстояния | Расстояние при размещении болтов |
1. Расстояния между центрами болтов в любом направлении: а) минимальное б) максимальное в крайних рядах при отсутствии окаймляющих уголков при растяжении и сжатии в) максимальное в средних рядах, а также в крайних рядах при наличии окаймляющих уголков: при растяжении при сжатии | 2,5 d * 8 d или 12 t 16 d или 24 t 12 d или 18 t |
2. Расстояния от центра болта до края элемента: а) минимальное вдоль усилия б) то же, поперек усилия: при обрезных кромках при прокатных кромках в) максимальное г) минимальное для высокопрочных болтов при любой кромке и любом направлении усилия | 2 d 1,5 d 1,2 d 4 d или 8 t 1,3 d |
* В соединяемых элементах из стали с пределом текучести свыше 380 МПа минимальное расстояние между болтами следует принимать равным 3 d.
Обозначения, принятые в таблице:
d – диаметр отверстия для болта;
t – толщина наиболее тонкого наружного элемента.
Суммарная площадь накладок
Аn = Аnf + 2 А′nf = 63 + 2 ∙ 28 = 119 см2 > Аf = 112,5 см2.
Горизонтальные болты располагаем в 4 ряда на одной полунакладке.
Определяем длину двух вертикальных накладок:
lnw = hw – 2(tnf + Δ) = 1500 – 2 (14 + 10) = 1450 мм.
Ширина вертикальных накладок
bnw = 2 а + δ + 4 c = 2 · 70 + 10 + 4 · 50 = 350 мм,
где δ = 10 мм – зазор между элементами.
Толщину одной вертикальной накладки tnw принимаем равной толщине стенки tw за вычетом 2 мм (tnw = 10 мм).
Максимальное расстояние между крайними горизонтальными рядами болтов (с учетом расстояния до края элемента с = 50 мм)
а 1= 1450 – 2 ∙ 50 = 1350 мм.
Стык осуществляем высокопрочными болтами db = 24 мм из стали 40Х «селект», имеющей наименьшее временное сопротивление
Rbun = 1100 МПа = 110 кН/см2 (табл. 3.19).
Таблица 3.19
Механические свойства высокопрочных болтов по ГОСТ 22356 - 77*
Номинальный диаметр резьбы d, мм | Сталь по ГОСТ 4543-71* | Наименьшее временное сопротивление Rbun, МПа |
От 16 до 27 | 40Х "селект" | |
З0Х3МФ 30Х2НМФА | ||
40Х "селект" | ||
30Х3МФ, 35Х2АФ | ||
40Х "селект" | ||
30Х3МФ |
Способ регулирования натяжения высокопрочных болтов принимаем по M (моменту закручивания). Расчетное усилие Qbh, которое может быть воспринято каждой поверхностью трения соединяемых элементов, стянутых одним высокопрочным болтом, определяется по формуле
где – расчетное сопротивление растяжению высокопрочного болта;
Abn = 3,52 см2 – площадь сечения нетто болта db = 24 мм, принимаемая по табл. 3.17;
– коэффициент трения, принимаемый в зависимости от обработки поверхностей по табл. 3.20 (принят газопламенный способ обработки поверхностей);
– коэффициент надежности, принимаемый при статической нагрузке и разности номинальных диаметров отверстий и болтов δ = (d – db) = 1 – 4 мм с использованием регулирования натяжения болтов по М при газопламенном способе обработки поверхностей;
gb – коэффициент условий работы соединения, зависящий от количества болтов n, 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.
Таблица 3.20
Коэффициенты трения m и надежности gh
Способ обработки (очистки) соединяемых поверхностей | Способ регулирования натяжения болтов по: | Коэффициент трения m | Коэффициенты gh при нагрузке и при разности номинальных диаметров отверстий и болтов d, мм | |
динамической и при d = 3 – 6; статической и при d = 5 – 6 | динамической и при d = 1; статической и при d = 1 – 4 | |||
Дробеметный или дробеструйный двух поверхностей без консервации | М a | 0,58 0,58 | 1,35 1,20 | 1,12 1,02 |
То же, с консервацией (металлизацией распылением цинка или алюминия) | М a | 0,50 0,50 | 1,35 1,20 | 1,12 1,02 |
Дробью одной поверхности с консервацией полимерным клеем и посыпкой карборундовым порошком, стальными щетками другой поверхности без консервации | М a | 0,50 0,50 | 1,35 1,20 | 1,12 1,02 |
Газопламенный двух поверхностей без консервации | М a | 0,42 0,42 | 1,35 1,20 | 1,12 1,02 |
Стальными щетками двух поверхностей без консервации | М a | 0,35 0,35 | 1,35 1,25 | 1,17 1,06 |
Без обработки | М a | 0,25 0,25 | 1,70 1,50 | 1,30 1,20 |
П р и м е ч а н и я: 1. Способ регулирования натяжения болтов по М означает регулирование по моменту закручивания, а по a – по углу поворота гайки.
2. Допускаются другие способы обработки соединяемых поверхностей, обеспечивающие значения коэффициентов трения m не ниже указанных в таблице.
Определяем:
Расчет стыков поясов и стенки производим раздельно. Приравнивая кривизну балки в целом (здесь r – радиус кривизны) кривизне ее составляющих – стенки Mw /(EIw) и поясов Mf /(EIf), находим изгибающие моменты, приходящиеся на стенку Mw и пояса Mf, которые распределяются пропорционально их жесткостям, соответственно EIw и ЕIf.
Момент инерции стенки Iw = 337500 см4.
Момент инерции поясов
Изгибающий момент, приходящийся на стенку:
Mw = M max(Iw / Ix) = 4658,72 (337500 / 1645664) = 955,43 кН/м.
Изгибающий момент, приходящийся на пояса:
Mf = M max(If / Ix) = 4658,72 (1308164 / 1645664) = 3703,29 кН/м.
Расчет стыка пояса. Раскладывая изгибающий момент Mf на пару сил, определяем расчетное усилие в поясе:
Nf = Mf // hf = 3703,29 / 152,5 = 2428,39 кН.
Количество болтов n на каждую сторону от центра стыка балки для прикрепления накладок пояса определяем по формуле
где ks = 2 – количество поверхностей трения соединяемых элементов.
Принимаем 12 болтов и размещаем их согласно рис. 3.21.
Длину горизонтальных накладок назначаем конструктивно из условия размещения болтов:
lnf = 2(n 1 a + 2 c) + δ = 2 (2 ∙ 70 +2 ∙ 50) + 10 = 490 мм,
где n 1 = (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 Qbhks.
Условие прочности соединения:
N max = Mw a max/(m Σ ai 2) ≤ Qbhks,
где аi –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 = Mw /(ma max Qbhks) = 95543 / (2 × 135 × 101,64 × 2) = 1,74.
Принимаем по табл. 3.21 число горизонтальных рядов болтов k = 8.
Таблица 3.21