销轴强度校核

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。二W式中M销轴承受的最大弯矩;(4-43)W芸一一销轴抗弯截面模数;对于45号钢卜=360MPa。t 许用弯曲应力，W（二）销轴抗剪强度验算T _QS Imax IbQ $I兀 d464 J163 nd 2 d(4-44)式中Q把销轴当作简支梁分析求得的最大剪力;口销轴许用剪应力，45号钢U=125MPa。二、销孔拉板的计算（一）销孔壁承压应力验算b广去（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；5销孔拉板的承压厚度；d一销孔的直径；销孔拉板的承压许用应力，、=1花。（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4-31中的水平截面 b-b及垂直截面-）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(4-46)(4-47)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p = p - sin 中由图4-31，根据拉板的平衡条件可得P = 22 p - rdp sin 9 = 2p- r J2 sin2 9 -d中=卬max0max 022 PP =-max 兀 r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及弯矩吃，如图4-31b所示。根据平衡条件y = 0，得(4-48)Nb= P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：M = Mb + N/G - cos a)ja p r. d甲.r sin (a甲)将n = P及p = p sin 中=- sin 中 代入上式，得maxM = M + 2PR(一cosa)- PRjasin中 sin(a 一中).d中=M b + 2 PR( 一 cosa )一 PR (sin a 一 a cosa )（4-49）令以=，即得a-a截面的弯矩: 2M = Mb + 2PR 一-Lpr（4-50）因为拉板的结构和受力是对称的，故a-a截面的转角应等于零，即：3 土空da=0 a 0 EI 0 EI将式（4-49）代入上式-E-f 2 M + 2pr(1 cosa) PRina _a cosa) da f M +1 Pr. 一 -PR = 0 EI LI b 2) 2 _贝V Mb = - 2 PR = 0.095PR将式(4-51 )代入式(4-50)，得(4-51)M =f-4 -) PR = 0.087PR(4-52)a 顷2 )由图4-31b，根据平衡条件x = 0，得N = f 2 p rd里.cos = P f 2 sin 里.cos 里d 中=0.32 P(4-53)2.强度计算(4-54)应用弹性曲梁公式求危险截面的应力b = N+M+4 工y A AR ARK R + y式中A计算截面积，对于矩形面积a = h& ；与计算截面形状有关的系数，对于矩形截面k=R m2Rh-1h2 R - h(4-55)b b = Nb+Mb+_M_y A AR ARK0.5P 0.095P 0.095P h-5h-5 h-5 - Ky = PR + y h -5f0.405 -0.095y)V（4-56）y=-2似得内侧应力Pb b =n h-5f.405 + 罕 2R - h )u（4-57）y=+2似得外侧应力b bw h -50.405 - 0,095V（4-58）aa截面:b a = a + a +a_ -y A AR ARK R + y0.32 P 0.087P 0.087Ph - 5h - 5h - 5kpR + y h -50.087 y )f0.407 +V K R + y)（4-59）y=-2似得内侧应力f0-407 -罕b（4-60）（4-61）y=+!代入得外侧应力f.407 + 罕 2R + h )例题 已知p = 200kN, h = 63mm, 5 = 25mm, R = 73.5mm，试求危险截面的应力。拉 板材料为16Mn。【解】K = - ln2Rh -1 = 735xln2X73.5 + 63 -1 = 0.069 h2R - h632 x 73.5 - 63,P1 0.095h :b b =0.405 +Xn h5kK2 R - h J2000000.09563)0.405 +X63 x 25k0.0692 x 73.5 - 63 )=182.6MPa b=马=263MPa1.33P，一0.095h、bb =0.405 -x-w h5kK2 R + h )200000/一一0.09563、0.405 x63 x 25k0.0692 x 73.5 + 63 )-P L一 一 0.087h .ba 0.407 n h5K2 R - h )200000（一一0.08763、0.407 -x63 x 25k0.0692 x 73.5 - 63 )P0.087h、b a 0.407 +-w h5kK2 R + h )200000上一0.08763、0.407 +x63 x 25k0.0692 x 73.5 + 63 )= -1.02MPa=-68.4MPa=99.7MPa 口= 263MPa销孔拉板危险截面上应力的分布如图4-32所示。图 4-33图 4-32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2Z100x 100x8 制成，节点板厚5 = 10mm，材料均为Q235，焊条型号E43，焊缝许用应力K=100MPa。轴 心拉力N = 500KN。图 4-34图 4-354-2计算图4-34所示周边焊缝的侧焊缝长度 a。设焊脚尺寸hf =5 = 16mm，所受力矩 M = 14kN - m，材料Q235，焊条型号E43，焊缝许用应力th = 100MPa。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t=100MPa，a 1 = 140MPa，支托承受载荷尸，偏心距e = 80mm :h（1）支托用贴角焊缝，焊脚尺寸h. = 6mm ；（2）支托开坡口焊透，并按焊脚尺寸h. = 6mm的角焊缝封底。试求两种情况的最大允许载荷F。图 4-37图 4-364-4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=400KNm, My=600 KNm。 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=170KNm，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。