îmbinările de frecare ale structurilor din oțel laminate grosime mare

Pavlov AB dts prof.
Bormotov YL Ph.D.
Babușkin VM Ing.

În prezent, construcția de clădiri înalte și utilizarea de foi tip coloană produse metalice din oțel aliat cu o grosime de până la 125 mm, cu o rezistență la tracțiune de până la 355 MPa și mai sus. Grosimea totală a elementelor conectate (pachet) poate ajunge la 250 mm. Pentru astfel de grosimi adecvate de conectare prin frecare pe bolțurile de înaltă rezistență, cu un diametru de 27-30 mm la clasa de rezistență nu mai puțin de 12,9. Utilizarea șuruburilor cu diametre mai mari dimensiuni profile a căror lățime nu permite rafturi pentru a plasa pe fiecare parte două rânduri longitudinale limitate. În aceste condiții, devine inevitabilă creștere a numărului de rânduri transversale de 20 sau mai mult.
îmbinările elementelor de frecare fabricate în conformitate cu cerințele [1], care stabilesc grosimea maximă admisă căptușire și pachete în funcție de diametrul șuruburilor. Astfel, M27 bolt limitat grosimea suprapunerilor 40 mm și grosimea ambalajului nu trebuie să depășească 140 mm. Pentru baloturi de diametre mari astfel de restricții nu, mai degrabă, se referă la niturilor și forfecare șuruburi. Construcțiile de nit (până la depășirea forțelor de frecare dintre foile de pachete) conexiunea este elastic ca frecare. După depășirea forței de frecare deține elementele de schimbare care urmează să fie conectate, nituri tije (șuruburi) sunt în contact strâns cu pereții găurilor și să înceapă să lucreze pe felie, încrețire, îndoire și întindere. Când raportul dintre lungimea șurubului și diametrul său de mai mult de patru și o diferență de diametre de găuri și șuruburi de 3 mm au fost condiții inacceptabile de funcționare a instalației, mai ales sub alternând eforturilor compusi de deformare. În acest sens, impunerea unor restricții privind grosimea elementelor conectate și raportul dintre diametrele și lungimile de nituri (șuruburi) pot fi considerate rezonabile.
Pe baza rezultatelor anterioare în ele TsNIIPSK. Melnikov studii experimentale ale îmbinărilor de frecare asupra șuruburilor de înaltă rezistență instalate căptușelile influența modificării grosimii capacității portante a compușilor și natura distribuția tensiunilor de compresiune și forfecare la suprafețele de contact ale elementelor conectate. Creșterea nivelului de încărcare de la 200 la 300 kN tensiune de compresiune nu schimbă caracterul distribuției, și servește doar creșterea valorii numerice (Fig. 1).
Fig. 1. Distribuția tensiunilor de compresiune pe suprafețele de contact ale elementelor conectate

Când grosimea tensiunilor de compresiune căptușire 23 mm sunt concentrate în intervalul de până la 40 mm de la centrul găurii și se completează până la 0 la 200 MPa la marginea găurii. Odată cu creșterea grosimii pad 46-34.5 mm și tensiunea la marginile deschiderilor sunt reduse treptat și devin model mai uniformă distribuție în raza mai mare decât distanța dintre șuruburile care este determinat să fie de 2,5 d0. sau în mod tipic de 80 mm. Distribuția tensiunilor de compresiune pe suprafețele de contact prezentate în Fig. 2.
Fig. 2. Modificarea tensiunii de comprimare la suprafețele de contact atunci când schimbă mnogoboltovyh exemplu prin conectarea grosimii pad

În conformitate cu rezultatele experimentale stabilite valorile unghiurilor de înclinare ale conului de presiune normală, care caracterizează transmiterea forțelor din capul șurubului (piulița) pe suprafața de contact a compusului. Schema de distribuire a unghiurilor și valorile numerice sunt prezentate în Fig. 3.
Fig. 3. Circuitul de unghiul de înclinare a conului care formează distribuțiile de presiune, la o grosime de garnituri de la 11,5 până la 46 mm

Tabelul 1. Specificațiile tampoane circulare lățime de 9 mm în raza de 90 mm

După cum se vede din tabelul. 1, cu scăderea grosimii căptușelii 46 la reducerea 34.5 mm compus purtător capacitate este de 5%, până la 23 mm - 8%. Astfel, creșterea grosimii lamelelor 23 până la 46 mm nu reduce capacitatea compusului purtător.
Aceste rezultate dau motive să se creadă că grosimea căptușeală poate fi crescută până la 50-60 mm, o grosime a pachetului conectat - 250 mm, fără a introduce factorul de reducere la Qbh forță nominală. percepută de fiecare element de frecare de suprafață să fie conectate, strânse cu șuruburi de înaltă rezistență. Ar trebui să fie toleranțe mai stricte privind planeitatea suprafețelor de contact ale elementelor și tampoane conectate pentru a asigura un contact strâns între ele. De exemplu, în [1] pentru grinzi sudate valoare admisă este zonele de ciuperci 0,01B unde B - lățimea rafturi. În acest caz, atunci când grosimea lamelelor de 40 mm trebuie să fie redusă la o valoare a acestei toleranțe sau 0,001B efectua etapa de proces se schimba centuri metode cunoscute.
Când în compusul acțiunea simultană a tensiunilor normale de tensiune bulon și tangențială din operația de încărcare externă devine posibilă trecere la o stare plastică. Prin urmare, condiția începe în starea de tranziție de metal din plastic trebuie să fie determinată prin formula dată tensiunile

Conform Tabelului. 1 σszh tensiunea maximă care acționează pe suprafața circulară cu o rază de 17 mm de la centrul găurii cu o grosime de 23 mm șipci. În acest caz, având în vedere tensiunea va fi:

Valoarea maximă a tensiunilor de mai sus la δnakl = 23 mm mai mici decât rezistența calculată chiar pentru C245 oțelului. La grosimi mai mari de plăci de acoperire și un factor de siguranță din oțel solid al elementelor materiale care trebuie conectate va fi chiar mai mare, ceea ce asigură compușii normale de funcționare. În cazul în care grosimea elementelor conectate depășește 140 mm, diametrul șurubului, se recomandă să nu se atribuie la sootnoshe¬niya t / dσ ≤ 5, și de cel mai mare număr posibil de rânduri longitudinale și suprafețele de frecare.
În elementele secțiuni de frecare conectate (I-grinzi) în rânduri transversale extreme și se suprapune în rândurile de mijloc de a experimenta forța de tracțiune maximă, și eforturile în căptușeala din rândurile extreme și sa alăturat elementele din rândurile de mijloc sunt minime. Ca rezultat, denivelarea lungirea elastică poate avea loc o deplasare relativă a elementelor conectate în compusul rânduri exterior.
În cazul îmbinărilor suficient de lungi (în rândul longitudinal de șuruburi 15-20) numărul de șuruburi este determinată de forța calculată din elementul de legătură sau capacitatea portantă a alungirii elementelor conectate și căptușelile elastice limitate pas oțel de lucru și deplasarea reciprocă a suprafețelor de contact apar în principal în extreme compus rânduri transversale. În zonele inelare apropiate tensiunilor de contact din forțele de tracțiune sunt reduse prin creșterea grosimii totale a secțiunilor, plierea din grosimea căptușelii și elementul de conectare (acesta se produce atât elementul sinter cu expunerea simultană la forțe de compresiune prin șuruburile de tensionare și tensiunile tangențiale de încărcare externă care necesită detaliate studiu).
Marcat de principiul de funcționare permis să intre în normele [2], utilizarea îmbinărilor de frecare pentru toate grupurile supuse și condiții de operare, inclusiv primul grup, care include lucrările de construcție în condiții severe sau expuse la efectele directe ale alternante, vibrante (în mișcare) sarcinile dinamice, inclusiv calculat pentru rezistenta in zonele climatice de construcție cu temperatura calculată la -65 ° C,
Luați în considerare soluția de asamblare constructivă cu compus I-beam având o lățime de flanșă 454 mm, 125 mm și o înălțime de 569 mm, cu câte două pe fiecare corp de iluminat raft 50 mm grosime. Rezistența de calcul a oțelului I-grinzi = 390 MPa Ry, fasonok = 330 MPa Ry. Numărul de rânduri transversale - 20, patru bolțuri fiecare.
Se calculează capacitatea estimată contabilă a conexiunii fricțional:

în care n = 80 - numărul de șuruburi de compus; nf = 1 - numărul de suprafețe de frecare; γB = 0,95 - compus coeficient condiții de lucru; Qbh, = 178 kN - forța detectată de către un șurub M27 grad 12.9 pe o frecare plan μ = 0,5. Distanța dintre șuruburile rândurilor longitudinale și transversale este de 80 mm. aria secțiunii transversale egală cu jumătate din I-grinda 583 cm2.
Ne găsim lungirea elementul de legătură (o jumătate de fază I) la o lungime de 80 mm, între prima și a doua rânduri transversale

Elongația de iluminat δlf = 0,01 mm.
Rezultatele calculelor ale forțelor reale în raft și un corp de iluminat cu fascicul I, cantitatea de deformare elastică și un corp de iluminat cu fascicul I și corpul de iluminat și diferența de alungirile în fiecare din-fascicul I rânduri transversale de șuruburi sunt prezentate în tabelul. 2, care arată că sarcinile de proiectare și numărul de rânduri transversale, egal cu 20, valorile mișcărilor relative centuri fasonok ferme și în rânduri extreme sunt, respectiv, 0,46 și 0,43 mm. Acest lucru este considerabil mai mică diferență de diametre nominale ale găurilor și șuruburi de 4 mm.
Dacă comparăm compusul cu un număr de rânduri transversale de n = 6, tampoane groase t = 3 cm, Qbh = 178 kN, Ry = 330 MPa, distanța dintre șuruburile a = 8 cm, o lățime de căptușeală a = 14 cm, atunci alungirea garnitură între cele două șuruburi extreme vor fi:

alunecarea în rândurile extreme - 0,144 mm.
Astfel, se poate concluziona că mișcarea relativă a elementelor de legătură din oțel de lucru etapă elastic în compuși de frecare apar, indiferent de numărul de rânduri transversale. Amplitudinea deplasării este crescut proporțional cu numărul de rânduri transversale din compus. La rândul său, numărul de rânduri transversale de-a lungul forța determinată de raportul dintre grosime și lățime de rulare. Ținând cont de faptul că, după trecerea generală în compușii-creznyh furnizat prin frecare un factor de reducere, ceea ce permite reducerea cantității axiale șuruburile forțelor de tensiune și, în consecință, un efort de calcul Qbh. atunci când un număr mare de rânduri transversale în frecare compuși, de asemenea, posibilă introducerea factorului de reducere sau mărire γh coeficient de fiabilitate în formula (131) [2] cu sarcini alternante, în funcție de numărul de rânduri transversale din compus.
Pe baza rezultatelor cercetării următoarele concluzii:
• creșterea grosimii căptușeală la 50-60 mm, nu conduce la o scădere a capacității de transport a compușilor, dar necesită toleranțe mai stricte privind planeitatea suprafețelor de contact ale elementelor conectate;
• prezența zonelor în contact intim tensiuni normale ale șuruburilor de tensionare și tensiuni tangențiale de sarcina externă se caracterizează prin valori scăzute ale tensiunilor de mai sus nu depășesc mărimea rezistenței de proiectare a oțelului cu o grosime suprapuneri C245 mai mare de 23 mm;
• deplasarea reciprocă a elementelor care trebuie conectate la muchia transversală ele se clasează (când numărul de rânduri dintr-un compus și 20) este de 0,46 mm. Cu astfel de deplasări, care sunt semnificativ mai mici decât diferența de diametre nominale ale găurilor și șuruburi (3-4 mm), în cazul percepției compusului de încărcare a unui semn este practic eliminat vârfuri felie protuberanțe makrozatsepleny off așa numitele uzura prin frecare a suprafețelor de contact, care are loc în timpul de forfecare de fricțiune pe compușii și de aceea, forțele axiale nu sunt reduse bolțuri de tensionare și capacitatea portantă a compușilor în procesul de funcționare a instalației;
• în cazul alternării factor de reducere a efortului poate fi introdus sau creșterea coeficientului de γh fiabilitate în formula (131) [2] în funcție de numărul de rânduri transversale din compus.
literatură
1. SP 53-101-98. Producerea și controlul calității structurilor de construcții din oțel.
2. SNIP II-23-81 *. Structuri metalice.