Групповое болтовое соединение. Диаметр фундаментных болтов, крепящих опорную стойку к бетонному фундаменту с помощью z болтов

Страницы работы

Фрагмент текста работы

                Министерство общего и профессионального образования

Российской  Федерации

Санкт-Петербургский государственный  горный институт им. Г. В. Плеханова

(технический университет)

Кафедра КГМ и ТМ

Групповое болтовое соединение.

Пояснительная записка к расчетно-графической работе № 1

по деталям машин.

СГБ 01.00.ПЗ.

Выполнил: студент гр. ГМ 97-1                             С В.

(подпись)

ОЦЕНКА:

Дата:

ПРОВЕРИЛ:             доцент                                     . Е. С.                        

                                                 (должность)                           (подпись)

                                                                                    

 

 

 

 

 

1999 г.

Задание

1. Определить диаметр фундаментных болтов, крепящих опорную стойку к бетонному фундаменту с помощью z болтов. Внешняя нагрузка действующая на стойку равна F.

2. Проверить на прочность резьбу принятых болтов.

3. Изобразить в масштабе 5:1 фрагмент резьбы данной пары с указанием ее опасных сечений.

Исходные данные:

1 – собственно стойка; 2 – нагрузка (F), кн.; 3 – угол вектора нагрузки относительно горизонтальной оси (a°); 4. – расчетная высота стойки (Н), м.; 5 – расстояние между крайними рядами болтов м., 6 – смещение вектора нагрузки относительно центра тяжести стыка (e), м.; 7 – коэффициент трения стойки о фундамент (f); 8 – число рядов болтов до оси симметрии (n); 9 – число болтов в одном ряду (i); 10 – материал болта (СТАЛЬ 40); 11 – форма стыка (не сплошной), 12 – характер действующей нагрузки (переменная).

Таблица 1.

F, кн

Н, м

l, м

e, м

f

n

i

Сталь

Форма стыка

Характер действующей нагрузки

42

150

0,90

1,30

0,15

0,25

1

4

40

Не сплошной

постоянная

a = L + (50 ¸ 100) мм ,

b = ((1/2)...(1/3)) · a ,

a = 1300 + 100 = 1400 мм,

b = (1/2) · 1400 = 700 мм,

z = 2 n i

z = 8

Допущения :

1. Болты располагаются симметрично;

2. Затяжка каждого болта контролируется;

3. Внешняя нагрузка располагается в плоскости симметрии mm.

 


Рис. 1. Стойка: mm и сс – оси симметрии основания;  - проекция оси симметрии на вертикальную плоскость.

        1. Приведение внешней нагрузки к центру тяжести плоскости стыка

F = S + Q,

S - сдвигающее усилие,

Q - отрывающее усилие,

S = F · cos (180 - a),

Q = F · sina,

S = 42 · 103  = 36,37· 103 н,

Q = 42 · 103 · 0,5 = 21 · 103 н.

Отметим силы, которые будут создавать момент опрокидывающий стойку ;

M = S · H - Q · e,

S ®

Q

M = 36,37 · 103 · 900 + 21 · 103 · 150 = 35883 · 103 н·мм.

2. Определение усилия предварительной затяжки V из условия не раскрытия стыка

A - площадь стыка

А = a · b = 1400 · 700 = 980000 мм2,

V = (sV · A) / z ,

V = (0,17 · 980000) / 8 = 20825 н.

3. Определение напряжений

sV - напряжение от предварительной затяжки

sV = kV· (sQ + sM) = 1,4 (0,017 + 0,117) = 0,187 мПа,

kV - коэффициент предварительной затяжки зависящий от характера действующей нагрузки

kV = 1,4.

sM - напряжение от опрокидывающего момента.

sQ - напряжение от отрывающего усилия

sQ = ( (1-x) · Q) / A = ((1-0,2) · 21 · 103 ) / 980000 = 0,017 мПа,

sM = ( (1-x) · М) /  Wст = (0,8 · 35883 · 103 ) / 228 · 106 = 0,117 мПа,

0

 
Надпись: +. Wст - момент сопротивления подсчитанный для прямоугольной геометрической формы стыка

sV

 

0

 
Wст = ba2 / 6 = 228 · 106  мм2, х - коэффициент основной внешней нагрузки

sQ

 
х = 0,2....0,3

smax

 


0

 
Рис. 2. Эпюры напряжений

4. Определение усилия предварительной затяжки из условия несдвигаемости стойки под действием усилия S

V = (kV· S + f · Q) / f · z

kV = kc

kc -коэффициент запаса по не сдвигаемости

V = (1,4 · 36,54 · 103 + 0,25 · 21 · 103 ) /( 0,25 · 8) = 28203 н.

5. Определение расчетного усилия на фундаментный болт и его расчетного диаметра

FQ = Q / z ,

FQ - нагрузка на болт от силы Q;

FQ = 21 · 103 / 8 = 2,6 · 103 н.

Усилие на болт от опрокидывающего момента М (крайний болт):

F1M = МL1 / 2i (L12 + L22);

L1 = 0,5 · L = 1300 × 0,5 = 650 - расстояние от крайнего болта до оси;

L2 = L1 - 0,05 = 600 мм;

F = (35883· 103 ·650)/ 2 · 4 · (422500+360000) = (36 · 106 · 650) / 6260000 =  3,7·103  н.

Суммарная внешняя нагрузка на наиболее нагруженный болт:

FВН = F + FQ = 3,17·103 + 2,6 · 103 =8,2 · 103 н;

Расчетное усилие на болт

FР = 1,33 · (VMAX + х FВН) = 1,33 · (28· 103  + 0,2· 8,2· 103) = 60 · 103 н;

Допускаемое разрывное напряжение для материала болта

[sр] = sт / [Sт] = 340 / 3 = 113,333 мПа

Расчетный диаметр резьбы болта

dР =( (4· FР )/(p[sр] ))^(1/2) = ((4·60000)/(3,14·113,333))^(1/2) = 26,003мм

Выбираем метрическую резьбу по стандарту  СТ СЭВ 182 – 72

По расчетному диаметру резьбы болта выбираем болт М27

1.  Резьба с крупным шагом

            P = 2,5 мм

d2 = 27,727 мм

d1 =26,211 мм

dР =26,72 мм

AР = 5,61

y = 2°18'

Н = 24

2.  Резьба с мелким шагом

М30

P = 1 мм

d2 = 26,350 мм

d1 =25,918 мм

dР =26,006 мм

AР =5,33

y = 0°42'

Н = 22

6. Проверка резьбы болта на смятие и срез.

Рабочими поверхностями резьбы являются боковые поверхности витков, на них действует контактное напряжение смятия sсм . Оно развивается на боковой поверхности витка и действует наклонно между размерами d и d1.

Расчетное напряжение смятия sсм = FР / AСМ· z ·кН

где AСМ – площадь боковой поверхности витка; AСМ = (p /4)·( d2 – d21 )

AСМ = 0,785(729 – 671,74) = 45 мм2

FР – расчетное усилие на болт, Н

кН – коэффициент неравномерного распределения нагрузки между витками резьбы. Для резьбы мелкого шага КН = 0,65….0,75, КН = 0,7

z – количество витков резьбы гайки, z = НГ / P; где НГ – высота гайки нормальной точности из ГОСТ – 5915-70, Р – шаг резьбы; НГ =22 мм;

sсм = 60· 103 / 45 × 22 × 0,7 = 85,6 мПа

Допустимое напряжение на смятие принять:

sсм £ [sсм ], [sсм ] = 0,8sт, [sсм ] = 272 мПа

Расчетное напряжение на срез tсв= FР / AСМ· z ·кН, tсг= FР / p ·кП·d·Р · z ·кН

где tСВ - напряжение среза для винта, tСГ - напряжение среза для гайки,

AСМ – площадь поверхности среза, AСМ = p ·кП·d1·Р;

где кП – коэффициент полноты резьбы, зависящий от угла профиля. Для метрической резьбы при r = 60°  кП =0,87,

AСМ =0,87·1·25,918·3,14 = 70,8 мм2;

tСВ = 60 · 103 / 70,8·22·0,87 = 44,3 мПа;

tСГ = 60 · 103 / 0,87·1·27 × 0,7·22 × 3,14= 52,8 мПа;


Рис. 3. Эскиз резьбовой пары.

Допустимое напряжение на срез принять

Похожие материалы

Информация о работе