Металлоконструкции ГПМ. Часть 1. Расчёт соединений МК при их статическом нагружении. Методические рекомендации к практическим работам

МИНИСТЕРСТВО ТРАНСПОРТА РФ

МОСКОВСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ ВОДНОГО ТРАНСПОРТА

МГАВТ

Д.Ю Густов

РАСЧЁТ СОЕДИНЕНИЙ МК ПРИ ИХ СТАТИЧЕСКОМ НАГРУЖЕНИИ

Альтаир - МГАВТ 2006 Москва

МИНИСТЕРСТВО ТРАНСПОРТА РФ

МОСКОВСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ ВОДНОГО ТРАНСПОРТА

Д.Ю Густов

РАСЧЁТ СОЕДИНЕНИЙ МК ПРИ ИХ СТАТИЧЕСКОМ НАГРУЖЕНИИ

Методические указания к практическим работам. Часть 1.

Альтаир - МГАВТ 2006 Москва

1

УДК

Д.Ю. Густов Металлоконструкции ГПМ

Методические рекомендации к практическим работам. Часть 1. Расчѐт соединений МК при их статическом нагружении.

М.: Альтаир - МГАВТ, 2006, - 49 с., ил.3.

Разработано для авторского курса Д.Ю. Густова «Металлоконструкции ГПМ».Предназначен для студентов специальности 190602.65 (150900) «Эксплуатация перегрузочного оборудования портов и транспортных терминалов», в качестве учебно-практического издания.

Рассмотрен и рекомендован к изданию кафедрой ППТМиР МГАВТ (протокол № от . .06г.)

Рекомендован к изданию учебно-методическим советом МГАВТ (протокол № от . .06г.)

Рецензент-

Ответственность за оформление и содержание представленных к изданию материалов несут автор и кафедра ППТМиР.

©МГАВТ, 2006 © Д.Ю. Густов, 2006

2

ВВЕДЕНИЕ

Методические указания включают в себя теоретические положения и примеры расчѐтов по разделам курса «Металлоконструкции подъѐмнотранспортных машин», связанных с расчѐтом и проектирование разборных (болтовых с применением болтов, поставленных без зазора – «чистых», – и высокопрочных, а также заклѐпочных) и неразборных (сварных) соединений.

Для облегчения работы с методичкой отдельно приведены следующие основные буквенные обозначения величин.

А - площадь сечения брутто;

Abn - площадь сечения болта нетто;

Awf - площадь сечения по металлу углового шва;

Awz - площадь сечения по металлу границы сплавления; N - продольная сила;

Q - поперечная сила, сила сдвига;

Rbh - расчѐтное сопротивление растяжению высокопрочных болтов; Rbp - расчѐтное сопротивление смятию болтовых соединений;

Rbs - расчѐтное сопротивление срезу болтов;

Rbt - расчѐтное сопротивление болтов растяжению;

Rbun -нормативное сопротивление стали болтов, принимаемое равным временному сопротивлению σв по государственным стандартам на болты;

Rp - расчѐтное сопротивление стали смятию торцевой поверхности; Rs - расчѐтное сопротивление стали сдвигу;

Ru - расчѐтное сопротивление стали растяжению, сжатию, изгибу по временному сопротивлению;

Run - временное сопротивление стали разрыву, принимаемое равным минимальному значению σв по государственным стандартам на сталь;

Rwf - расчѐтное сопротивление угловых швов срезу (условному) по металлу шва;

Rwu - расчѐтное сопротивление стыковых сварных соединений сжатию, растяжению, изгибу по временному сопротивлению;

Rwun - нормативное сопротивление металла шва по временному сопротивлению;

Rws - расчѐтное сопротивление стыковых сварных соединений сдвигу; Rwy - расчѐтное сопротивление стыковых сварных соединений сжатию,

растяжению и изгибу по пределу текучести;

Rwz - расчѐтное сопротивление угловых швов срезу (условному) по металлу границы сплавления;

Ry - расчѐтное сопротивление стали растяжению, сжатию, изгибу по пределу текучести;

Ryn - предел текучести стали, принимаемый равным значению предела текучести σт по государственным стандартам и техническим

4

βf и βz -коэффициенты для расчета углового шва соответственно по металлу шва и по металлу границы сплавления; коэффициент условий работы соединения; коэффициент условий работы; коэффициент надежности по назначению; коэффициент надежности по материалу;

коэффициент надежности в расчетах по временному сопротивлению.

5

1 ОБЩИЕ ПРАВИЛА ПРОЕКТИРОВАНИЯ МЕТАЛЛОКОНСТРУКЦИЙ ГРУЗОПОДЪЁМНЫХ МАШИН

При проектировании металлоконструкций грузоподъѐмных машин следует:

выбирать оптимальные схемы конструкций и сечения элементов;

применять экономичные профили проката и эффективные стали;

предусматривать технологичность изготовления и монтажа конструкций;

применять конструкции, обеспечивающие наименьшую трудоѐмкость их изготовления, транспортирования и монтажа;

принимать конструктивные схемы, обеспечивающие прочность, устойчивость и пространственную неизменяемость конструкции в целом, а также еѐ отдельных элементов при транспортировании, монтаже и эксплуатации;

рассчитывать конструкции как единые пространственные системы, при разделении которых на отдельные плоские конструкции следует учитывать взаимодействие элементов между собой и с основанием.

выбрать расчѐтные схемы, а также методы расчѐта с учѐтом

эффективного использования ЭВМ.

Расчѐт металлоконструкций выполняют с учѐтом неупругих деформаций стали. В случае статически неопределимых конструкций, для которых методика расчѐта с учѐтом неупругих деформаций стали не разработана, расчѐтные усилия (изгибающие и крутящие моменты, продольные и поперечные силы) следует определять в предположении упругих деформаций стали по недеформированной схеме.

Элементы металлоконструкций должны иметь минимальные сечения, с учѐтом сортамента на прокат и трубы.

При проектировании металлоконструкций, находящихся в особых условиях эксплуатации (например, машины специального назначения, конструкции, подвергающиеся сейсмическим, интенсивным температурным воздействиям или воздействиям химически агрессивных сред) следует соблюдать дополнительные требования, отражающие особенности работы этих конструкций, предусмотренные соответствующими нормативными документами.

2 МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ КОНСТРУКЦИЙ И СОЕДИНЕНИЙ

В зависимости от степени ответственности конструкций, а также от условий их эксплуатации все конструкции разделяются на четыре группы (табл. П.1.1). Свойства материалов приведены в П.1.2.

Используемая технология сварки и сварочные материалы должны обеспечивать:

6

–значение временного сопротивления металла шва не ниже нормативного значения временного сопротивления Run основного металла;

–твѐрдость;

–ударную вязкость;

–относительное удлинение

металла сварных соединений, установленные соответствующими нормативными документами.

Болты следует назначать по табл. П.2.3.

Гайки следует применять: для болтов классов прочности 4.6, 4.8, 5.6 и 5.8 - гайки класса прочности 4; для болтов классов прочности 6.6 и 8.8 - гайки классов прочности соответственно 5 и 6, для болтов класса прочности 10.9 - гайки класса прочности 8.

3 РАСЧЕТНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ МАТЕРИАЛОВ И СОЕДИНЕНИЙ

Расчѐтные сопротивления проката, гнутых профилей и труб для различных видов напряженных состояний следует определять в соответствии с табл. 1.

Значения коэффициентов надежности по материалу проката, гнутых профилей и труб принимается по табл. 2.

Расчѐтные сопротивления при растяжении, сжатии и изгибе листового, широкополосного универсального и фасонного проката приведены в табл. П.1.2. Расчѐтные сопротивления гнутых профилей следует принимать равными расчѐтным сопротивлениям листового проката, из которого они изготовлены, при этом допускается учитывать упрочнение стали листового проката в зоне изгиба.

Расчѐтные сопротивления сварных соединений для различных видов соединений и напряженных состояний следует определять по формулам, приведенным в табл. 3.

Расчѐтные сопротивления стыковых соединений элементов из сталей с разными нормативными сопротивлениями следует принимать как для стыковых соединений из стали с меньшим значением нормативного сопротивления.

Расчетные сопротивления металла швов сварных соединений с угловыми швами приведены в табл. П.2.2.

Расчетные сопротивления одноболтовых соединений следует определять по формулам, приведенным в табл. 5.

Расчетные сопротивления срезу и растяжению болтов приведены в табл. П.2.4, смятию элементов, соединяемых болтами, – в табл. П.2.5.

7

Т а б л и ц а 1 Расчетные сопротивления проката, гнутых профилей и труб

для различных видов напряженных состояний

γm - коэффициент надежности по материалу, определяемый в соответствии с табл. 2

Т а б л и ц а 2

Значения коэффициентов надежности по материалу проката, гнутых профилей и труб

8

Т а б л и ц а 3

Расчетные сопротивления сварных соединений для различных видов соединений и напряженных состояний

П р и м е ч а н и я : 1. Для швов, выполняемых ручной сваркой, значения Rwun следует принимать равными значениям временного сопротивления разрыву металла шва, указанным в ГОСТ 9467-75*.

2.Для швов, выполняемых автоматической или полуавтоматической сваркой, значения Rwun следует принимать по табл. 4.

3.Значения коэффициента надежности по материалу шва γwm следует принимать равными: 1,25 - при значениях Rwun не более 490 МПа; 1,35 -

при значениях Rwun 590 МПа и более.

9