5.5 Проектирование центрального монтажного узла на высокопрочных болтах
Применение высокопрочных болтов позволяет передать значительно большие усилия через стык и дает ряд преимуществ в производстве работ по монтажу. Внешняя сдвигаемая сила полностью воспринимается силами трения по поверхности сжатых болтами сдвигаемых элементов.
Сварные швы 4 элемента
Накладки воспринимают усилия:
S=1,2(N cosγ)=1,2(-427,83∙cos7,10)=-509,5 кН.
NГ и NВ прямо пропорциональны площадям горизонтальных и вертикальных полок поясных уголков:
NГ=SAГ/A=-509,5∙103∙2,84∙10-3/4,44∙10-3=-325.9кН.
NВ=SAВ/A=-509,5∙103∙1,6∙10-3/4,44∙10-3=-183.6кН,
где AГ и AВ– площади сечения горизонтальных и вертикальных полок пояса соответственно.
Сечение уголков ВП: 140х90х10мм, δф=10мм;
А=4,44∙10-3м2, АВ=(90-10)∙10∙2∙10-6м2=1,6∙10-3м2, АГ=4,44-1,6=2,84∙10-3м2.
Требуемое количество болтов по одну сторону от стыка:
NГтр=NГ/Qbhnтр=325,9∙103/74,43∙103∙1=4.38
NВтр=NВ/Qbhnтр=183,6∙103/66,16∙103∙2=1,39, где:
nтр – количество плоскостей трения рабочих элементов,
Qbh – расчетное сдвигающее усилие, которое может быть воспринято поверхностью трения соединяемых элементов, стянутых одним высокопрочным болтом:
Qbh1 =Rbh∙γb∙Aн∙μ/γh=0,7∙155∙103∙0,9∙2,45∙0,42/1,35=74,43кН,
Qbh2 =Rbh∙γb∙Aн∙μ/γh=0,7∙155∙103∙0,8∙2,45∙0,42/1,35=66,16кН, где:
Aн =2,45мм2 для болтов диметром 20мм,
Rbh=0.7 Rbun, Rbun=155 кН/см2 для стали марки 30Х3МФ, 30Ч2НМФА,
γb=0.8 при количестве болтов меньше 5,
γb=0.9 при n=5-10 болтов,
γb=1 при 10 болтах.
μ=0.42 – коэффициент трения скольжения поверхностей контакта при газопламенной обработке поверхностей.
γh =1.35 – коэффициент надежности из СНиП, зависящий от вида нагрузки, способа натяжения болтов.
Принимаем число болтов по одну сторону от стыка для горизонтальной накладки равное 6, для вертикальной накладки равное 2.
Требуемая толщина горизонтальной накладки:
δГтр= Nг/bгRy=325.9∙103/(280∙10-3∙255∙106)=4,6мм;
Требуемая толщина вертикальной накладки:
δВтр= NВ/2bвminRy=183.6∙103/(2∙70∙10-3∙255∙106)=5.1мм
где bвmin=bу- δу-R=90-10-10=70мм, R≈δy.
Примем толщину горизонтальной накладки 10мм, вертикальной накладки - 10 мм.
Рассчитаем нижний монтажный узел:
Сварные швы 6 элемента
Накладки воспринимают усилия:
S=1,2(N +N12cosα)=1,2(442,88 - 60,59∙cos48)=482,8 кН.
NГ и NВ прямо пропорциональны площадям горизонтальных и вертикальных полок поясных уголков:
NГ=SAГ/A=482,8∙103∙1,236∙10-3/1,92∙10-3=310.8кН.
NВ=SAВ/A=482,8∙103∙0,684∙10-3/1,92∙10-3=172.0кН,
где AГ и AВ– площади сечения горизонтальных и вертикальных полок пояса соответственно.
Сечение уголков НП: 100х63х6мм, δф=10мм;
А=1,92∙10-3м2, АВ=(63-6)∙6∙2∙10-6м2=0,684∙10-3м2, АГ=1,236∙10-3м2.
Требуемое количество болтов по одну сторону от стыка:
NГтр=NГ/Qbhnтр=310,8∙103/66,16∙103∙1=4.69
NВтр=NВ/Qbhnтр=172,0∙103/66,16∙103∙2=1,30, где:
nтр – количество плоскостей трения рабочих элементов,
Qbh – расчетное сдвигающее усилие, которое может быть воспринято поверхностью трения соединяемых элементов, стянутых одним высокопрочным болтом:
Qbh =Rbh∙γb∙Aн∙μ/γh=0,7∙155∙103∙0,8∙2,45∙0,42/1,35=66,16кН, где:
Aн =2,45мм2 для болтов диметром 20мм,
Rbh=0.7 Rbun, Rbun=155 кН/см2 для стали марки 30Х3МФ, 30Ч2НМФА,
γb=0.8 при количестве болтов меньше 5,
γb=0.9 при n=5-10 болтов,
γb=1 при 10 болтах.
μ=0.42 – коэффициент трения скольжения поверхностей контакта при газопламенной обработке поверхностей.
γh =1.35 – коэффициент надежности из СНиП, зависящий от вида нагрузки, способа натяжения болтов.
Принимаем число болтов по одну сторону от стыка для горизонтальной накладки равное 6, для вертикальной накладки равное 2.
Требуемая толщина горизонтальной накладки:
δГтр= NГ/bгRy=310.8∙103/(200∙10-3∙255∙106)=6,1мм;
Требуемая толщина вертикальной накладки:
δВтр= NВ/2bвminRy=172.0∙103/(2∙51∙10-3∙255∙106)=6.6мм
где bвmin=bу- δу-R=63-6-6=51мм, R≈δy.
Примем толщину горизонтальной накладки 10мм, вертикальной накладки - 10 мм.