销轴强度校核

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

                                                （4-43）

式中    M──销轴承受的最大弯矩；

        ──销轴抗弯截面模数；

        ──许用弯曲应力，对于45号钢 = 360MPa。

    （二）销轴抗剪强度验算

                            （4-44）

式中    Q──把销轴当作简支梁分析求得的最大剪力；

        ──销轴许用剪应力，45号钢=125MPa。

    二、销孔拉板的计算

    （一）销孔壁承压应力验算

                                                （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；

         ──销孔拉板的承压厚度；

        d──销孔的直径；

        ──销孔拉板的承压许用应力，。

    （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4-31a中的水平截面b-b及垂直截面a-a）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

    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

                                                （4-46）

    由图4-31a，根据拉板的平衡条件可得

则                                                    （4-47）

    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Mb，如图4-31b所示。

    根据平衡条件，得

                                                        （4-48）

    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 角的任一截面的弯程方程：

    将及代入上式，得

                       （4-49）

    令，即得a-a截面的弯矩：

                                        （4-50）

    因为拉板的结构和受力是对称的，故a-a截面的转角 a应等于零，即

将式（4-49）代入上式

则                                            （4-51）

    将式（4-51）代入式（4-50），得

                                            （4-52）

    由图4-31b，根据平衡条件，得

                    （4-53）

    2. 强度计算

    应用弹性曲梁公式求危险截面的应力

                                            （4-54）

式中    A──计算截面积，对于矩形面积；

        K──与计算截面形状有关的系数，对于矩形截面

                                                    （4-55）

    b—b截面：

                （4-56）

    代入得内侧应力

                                    （4-57）

    代入得外侧应力

                                        （4-58）

    a—a截面：

            （4-59）

代入得内侧应力

                                        （4-60）

代入得外侧应力

                                    （4-61）

    例题  已知，试求危险截面的应力。拉板材料为16Mn。

    【解】

销孔拉板危险截面上应力的分布如图4-32所示。

                       图4-32                                     图4-33

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制成，节点板厚，材料均为Q235，焊条型号E43，焊缝许用应力。轴心拉力。

                       图4-34                                     图4-35

4-2  计算图4-34所示周边焊缝的侧焊缝长度a。设焊脚尺寸，所受力矩，材料Q235，焊条型号E43，焊缝许用应力。

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，，支托承受载荷F，偏心距：

    （1）支托用贴角焊缝，焊脚尺寸；

    （2）支托开坡口焊透，并按焊脚尺寸的角焊缝封底。

试求两种情况的最大允许载荷F。

图4-36                                  图4-37

4-4  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=400KN·m，My=600 KN·m。

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=170KN·m，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。