Фрикционни стави валцувани стоманени конструкции голяма дебелина

Павлов AB DTS проф.
Bormotov YL Ph.D.
Babushkin VM Ing.

В момента изграждането на високи сгради и използването на лист тип метални изделия колона от легирана стомана с дебелина до 125 mm с якост на опън до 355 МРа и по-горе. Общата дебелина на свързаните елементи (пакет) може да достигне 250 mm. За такива дебелини подходящ фрикционна връзка на болтове с висока якост с диаметър 27-30 мм до клас на якост не по-малко от 12.9. Използването на по-големи болтове диаметър ограничени размери профили чиято ширина не позволява на рафтовете за поставяне върху всяка страна по два надлъжни редове. В тези условия става неизбежно увеличение на броя на напречни реда от 20 или повече.
Елементи фрикционни съединения, произведени в съответствие с изискванията [1], които установяват максималната дебелина допустимото подплата и пакети в зависимост от диаметъра на болтовете. По този начин, M27 болт ограничава дебелината на наслоявания 40 мм, а дебелината на опаковката не трябва да надвишава 140 mm. За болтове на големи диаметри такива ограничения не, а по-скоро се отнася до болтове нит и срязване. конструкции нит (до преодоляване на силите на триене между листовете на пакет) връзката е еластично като триене. След преодоляване на силата на триене, притежава елементи на смени, за да бъдат свързани, нитове пръчки (болтове) са в плътен контакт със стените на дупките и да започнат да работят по парче, мачкаше, свиване и разтягане. Когато съотношението на дължина на винта на нейния диаметър на повече от четири и разлика от диаметри на отвори и болтове до 3 mm са неприемливи условия на експлоатация на съоръжението, по-специално по променлив усилия деформация съединения. В тази връзка, налагането на ограничения по отношение на дебелината на свързаните елементи и съотношението на диаметрите и дължините на нитове (болтове) може да се разглежда като приемлива.
Въз основа на резултатите от по-рано през TsNIIPSK тях. Мелников експериментални изследвания на триене ставите на високоякостни болтове, монтирани накладки влияние на промяната в дебелината на носещата способност на съединенията и естеството на разпределение на напреженията на натиск и срязване напрежения при контактните повърхности на свързаните елементи. Повишаване на нивото на натоварване от 200 до 300 кН напрежение на натиск не променя характера на разпределението, и служи само за увеличаване на техните числови стойности (фиг. 1).
Фиг. 1. Разпределението на натискови напрежения на контактните повърхности на свързаните елементи

Когато дебелината на напрежения компресия облицовка 23 мм се концентрира в обхвата до 40 мм от центъра на отвора и се долива 0-200 МРа при ръба на отвора. С увеличаване на дебелината на подложката 46 до 34.5 mm и напрежението в краищата на отворите се намалява постепенно и да стане по-равномерно разпределение модел в радиус по-голям от разстоянието между болтовете, които се определят за 2,5 d0. или обикновено 80 mm. Разпределението на натискови напрежения на контактните повърхности, показани на фиг. 2.
Фиг. 2. Промяна на натиска, който при контактните повърхности при смяна mnogoboltovyh например свързване дебелина подложка

В съответствие с експериментални резултати определят стойности на клатене ъгли на нормална конус налягане, което е характерно за предаване на сили от главата на болта (гайката) върху повърхността на контакт на съединението. Схемата на разпределение на ъгли и техните числени стойности са показани на фиг. 3.
Фиг. 3. Схемата на наклон ъгли на конуса, които разпределенията на налягането при дебелина на накладки от 11.5 до 46 mm

Таблица 1. Спецификации пръстеновидни подложки ширина от 9 mm в радиус до 90 мм

Както се вижда от таблица. 1, с намаляване на дебелината на лигавицата 46 до 34.5 mm намаляване способността носител съединение е 5% до 23 mm - 8%. По този начин, увеличаването на дебелината на летвите 23 до 46 мм не намалява способността на съединението носител.
Тези резултати дават основание да се смята, че дебелината на лигавицата може да се увеличи до 50-60 mm, с дебелина на свързания пакет - 250 мм без въвеждане на фактор намаляване на номиналната сила Qbh. възприема от всяка повърхност фрикционни елементи да бъдат свързани, затегнат с висока якост болтове. Тя трябва да бъде по-строги отклонения за плоскостта на контактните повърхности на свързаните елементи и подложки за да се осигури плътен контакт между тях. Например, в [1] за заварени греди допустима стойност е гъба 0,01B зони, където В - широчина на рафтовете. В този случай, когато дебелината на летвите 40 mm трябва да се намали до стойност на тази толерантност или 0,001B изпълнява етап променя колани известни методи.
Когато в съединението едновременното действие на нормални стрес напрежение болт и тангенциално от операция на външен товар става възможно преход към пластично състояние. Следователно, състоянието започва в преходен метал пластмаса състояние трябва да се определя от формулата, дадена напрежения

Според таблица. 1 σszh максимално натоварване действа на пръстеновидната област с радиус от 17 mm от центъра на отвора с дебелина 23 мм летви. В този случай, даден напрежение ще бъде:

Максималната стойност на горните напрежения в δnakl = 23 mm по-малка от изчислената устойчивост дори за стомана C245. В по-големи дебелини на покриващите плочи и фактор твърдо вещество безопасност стоманени елементи материал да бъдат свързани, ще бъде дори по-висок, което гарантира нормална работа съединения. Ако дебелината на свързаните елементи надвишава 140 mm, диаметър на болта се препоръчва да не се определя от sootnoshe¬niya т / dσ ≤ 5, и от възможно най-голям брой надлъжни редове и повърхностите на триене.
В триене части, свързани елементи (греди) в екстремни напречни редове и се припокрива в средата редиците на изпитва максималната сила на опън, както и усилията на лигавицата в крайните редици и се присъединява към елементите в средата редиците са минимални. В резултат на неравности на еластичния удължаване може да стане относително движение на свързаните елементи в външната съединение редове.
В случай на достатъчно дълги съединения (в надлъжна ред на болтове 15-20) броят на болтовете се определя от изчислената сила в свързващия елемент или капацитета лагер на удължаване на свързаните елементи и ограничават еластични накладки етап работа стомана, и взаимно преместване на контактните повърхности настъпи главно в екстремни напречни редове съединение. В пръстеновидни зони близки контактни напрежения от опън сили са намалени чрез увеличаване на общата дебелина на секциите, сгъване на дебелината на лигавицата и свързващия елемент (настъпи както за агломериране елемент с едновременно излагане на компресионни сили от болтовете на напрежение и тангенциални напрежения от външно натоварване, което изисква подробно проучване).
Белязана от принципа на работа позволено да влезе в правилата [2], използването на триене на ставите за всички задължени групи и условията на работа, включително и първата група, която включва работата на строителство в тежки условия или са изложени на преките последици от редуващи се, динамични, вибриращи (движещи се) товари, в това число изчислено за издръжливост в климатични зони конструкция с изчислената температурата до -65 ° с
Да разгледаме конструктивен възел разтвор със съединение I-лъч, имащ ширина на фланец 454 mm, 125 mm и височина 569 mm, с две на всеки рафт осветително тяло с дебелина 50 мм. Устойчивостта на дизайн на стомана I-греди Ry = 390 МРа, fasonok Ry = 330 МРа. Броят на напречни реда - 20, четири болта всеки.
Ние изчисляваме прогнозния абсорбционния капацитет на триене връзка:

където п = 80 - броят на болтове в съединението; NF = 1 - брой фрикционни повърхности; γB = 0,95 - коефициент съединение работни условия; Qbh, = 178 кН - силови възприет от един болт М27 клас 12.9 на една равнина триене μ = 0,5. Разстоянието между болтовете на надлъжни и напречни редове е 80 мм. сечение, равно на половината от I-лъч 583 cm 2.
Ние считаме, удължаване на свързващия елемент (половин I-лъч) към дължина 80 mm между първия и втория напречни редове

Удължение осветително тяло δlf = 0.01 mm.
Изчисляване на резултатите от действителните сили в рафта и осветително тяло за I-греда, еластична деформация стойност и осветително тяло за I-лъч и осветителното тяло и разликата на удължения във всяка от I дълги напречни редове винтове са показани в таблица. 2, което показва, че натоварването на проектиране и броя на напречни редове, равна на 20, стойностите на относителните движения колани fasonok ферми и в екстремни редове са съответно 0.46 и 0.43 мм. Това е значително по-малка разлика в номинални диаметри на отвори и болтове от 4 мм.
Ако сравним съединението с редица напречни редове от п = 6, дебели подложки Т = 3 см, Qbh = 178 кН, Ry = 330 МРа, разстоянието между болтовете а = 8 см, ширина на лигавицата а = 14 cm, след това удължението облицовка между двете крайни болтове ще бъде:

подхлъзване в редиците на крайност - 0.144 мм.
По този начин, може да се заключи, че относителното движение на свързващите елементи в еластичен стадий работа стоманата на триене съединения се случи, независимо от броя на напречни реда. Големината на преместването се увеличава пропорционално на брой напречни редове в съединението. От друга страна, броят на напречни редове по силата определя от съотношението на дебелина и широчина търкаляне. Като се има предвид, че след цялостната промяна в фрикционно-creznyh съединенията осигурено фактор редукция, който дава възможност за намаляване на аксиални сили напрежение болтове и, следователно, изчислителна усилие Qbh. когато голям брой напречни редове в триене съединения също така възможно да се въведе коефициент на отслабване или увеличение γh коефициент надеждност във формула (131) [2] с променлив товар, в зависимост от броя на напречни редове в съединението.
Въз основа на резултатите от изследването се направят следните изводи:
• увеличаване на дебелината облицовка до 50-60 mm не води до намаляване на абсорбционния капацитет на съединенията, но изисква по-строги допуски на плоскостта на контактните повърхности на свързаните елементи;
• наличие на зони в интимен контакт нормални натоварвания на опън болтове и тангенциални напрежения от външното натоварване се характеризира с ниски стойности на горните напрежения, които не надвишават величината на силата на проектиране на стомана с дебелина C245 наслагвания повече от 23 mm;
• взаимно преместване на елементи да бъдат свързани в край напречна ги нарежда (когато броят на редовете в едно съединение и 20) е 0.46 mm. С такива измествания, които са значително по-малък от разликата в номинални диаметри на отвори и болтове (3-4 мм) в случай на натоварване съединение възприемане на един знак е практически елиминира парче върховете makrozatsepleny издатини офлайн така наречените увреждане на контактните повърхности, което се случва по време на срязване триене съединения, и следователно, аксиалните сили не са намалени напрежение болтове и носеща способност на съединенията в процеса на експлоатация на съоръжението;
• в случай на променлив фактор за намаляване на усилието може да се въведе или повишен коефициент надеждност γh във формула (131) [2], в зависимост от броя на напречни редове в съединението.
литература
1. SP 53-101-98. Производство и контрол на качеството на метални конструкции.
2. парченце II-23-81 *. Стоманени конструкции.