销轴强度校核.doc
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第三节销轴连接
销轴连接是起重机金属结构常用的连接形式,例如起重机臂架根部的连接(图4-30a)以及拉杆或撑杆的连接等(图4-30b),通常都采用销轴连接。
图4-30销轴连接示例
(a)臂架根部; (b)拉杆。
一、销轴计算
(一)销轴抗弯强度验算
(4-43)
式中 M──销轴承受的最大弯矩;
──销轴抗弯截面模数;
──许用弯曲应力,对于45号钢=360MPa。
(二)销轴抗剪强度验算
(4-44)
式中 Q──把销轴当作简支梁分析求得的最大剪力;
──销轴许用剪应力,45号钢=125MPa。
二、销孔拉板的计算
(一)销孔壁承压应力验算
(4-45)
式中 P──构件的轴向拉力,即销孔拉板通过承压传给销轴的力;
d──销孔拉板的承压厚度;
d──销孔的直径;
──销孔拉板的承压许用应力,。
(二)销孔拉板的强度计算
首先根据销孔拉板承受的最大拉力P求出危险截面(图4-31a中的水平截面b-b及垂直截面a-a)上的内力,然后用弹性曲梁公式求出相应的应力,并进行强度校核。
图4-31销孔拉板计算简图
1.内力计算
拉板承受的拉力P是通过销孔壁以沿孤长分布压力P的形式传给销轴,假定P沿弧长按正弦规律分布,即
(4-46)
由图4-31a,根据拉板的平衡条件可得
则 (4-47)
根据拉板结构和受力的对称性,可知拉板上反对称的内力(即剪力)等于零。
若沿销孔中心线截开拉板,则截面上只有轴力Nb及弯矩Mb,如图4-31b所示。
根据平衡条件,得
(4-48)
由于根据平衡方程解不出Mb,故是一次超静定问题,须根据变形条件求Mb。
为此需列出与水平线成a角的任一截面的弯程方程:
将及代入上式,得
(4-49)
令,即得a-a截面的弯矩:
(4-50)
因为拉板的结构和受力是对称的,故a-a截面的转角qa应等于零,即
将式(4-49)代入上式
则 (4-51)
将式(4-51)代入式(4-50),得
(4-52)
由图4-31b,根据平衡条件,得
(4-53)
2.强度计算
应用弹性曲梁公式求危险截面的应力
(4-54)
式中 A──计算截面积,对于矩形面积;
K──与计算截面形状有关的系数,对于矩形截面
(4-55)
b—b截面:
(4-56)
代入得内侧应力
(4-57)
代入得外侧应力
(4-58)
a—a截面:
(4-59)
代入得内侧应力
(4-60)
代入得外侧应力
(4-61)
例题已知,试求危险截面的应力。
拉板材料为16Mn。
【解】
销孔拉板危险截面上应力的分布如图4-32所示。
图4-32 图4-33
习题
4-1设计图4-33所示桁架杆件与节点板的连接焊缝。
已知杆件由等肢双角钢制成,节点板厚,材料均为Q235,焊条型号E43,焊缝许用应力。
轴心拉力。
图4-34 图4-35
4-2计算图4-34所示周边焊缝的侧焊缝长度a。
设焊脚尺寸,所受力矩,材料Q235,焊条型号E43,焊缝许用应力。
4-3支托与柱焊接(图4-35),材料Q235,焊条型号E43,焊缝许用应力,,支托承受载荷F,偏心距:
(1)支托用贴角焊缝,焊脚尺寸;
(2)支托开坡口焊透,并按焊脚尺寸的角焊缝封底。
试求两种情况的最大允许载荷F。
图4-36 图4-37
4-4试设计计算L型单梁龙门起重机主梁与支腿的连接螺栓(图-36)。
已知:
螺栓均布,螺栓数z=32,采用45#钢精制螺栓。
连接面所受内力:
P=200KN,Mx=400KN·m,My=600KN·m。
4-5如图4-37所示工字钢梁在某截面处拼接,该截面内力Mx=170KN·m,剪力F=140KN,采用45#钢M20摩擦型高强度螺栓连接,接触面喷砂处理,试设计翼缘板螺栓数,并验算腹板螺栓强度。
7
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