Karimás csatlakozások kiszámítása. Csőkarima csatlakozás: típusok és telepítés

A menetes és a karimás csatlakozások alkalmazni kell modern módszerek mérnöki tervezés. Ez a cikk a karimás csavarok közötti kapcsolat kiszámításának meglehetősen összetett feladatának egyszerűsítésének lehetőségéről szól.

A modell egyszerűsítése és a peremes csavarkötés kiszámításának feladata

Ábra. 1. Csavarkötés (a) és
vázlatos közelítése (b)
a számításokhoz

A legegyszerűbb mérnöki számításnál a csoportos (többcsavaros) összeköttetést (1. ábra a) ábrázoljuk egy kúpos perselyek sorozatával (számban) (1. ábra, b), amelyek egymással egy teljesen merev, nem deformálódó membránnal vannak összekötve, amelynek a részének alakja a tervben van. A külső terhelések a membránból kerülnek a perselyekre.

A leírt számítási modell alapja a következő tény: húzáskor a maximális normál feszültségek (deformációk) a csatlakoztatott részek azon pontjain hatnak, amelyek a karimán lévő szerelési lyuk mellett helyezkednek el (2. ábra, a), és az úgynevezett nyomó kúp (szaggatott vonallal, kék színben). Az összekapcsolható alkatrészek vagy alkatrészeik - karimák - főleg kompressziós deformációkon mennek keresztül, axiális terhelés mellett változó keresztmetszetű rudakként működve (2. ábra, b). Az alkatrészek érintkeznek a gyűrűs platformon - a nyomó kúp alapján.

Feltételezzük, hogy egy külső terhelés hatására a fő deformáció a leírt nyomáskúpban is megtörténik, és az érintkezési terület (a kúp alja) független a terheléstől. Ez lehetővé teszi a meghúzott hézag számítási modelljének általánosítását az 1) meghúzás és 2) külső terhelés egyidejű hatása esetén.

A valódi vegyület egydimenziós alapmodellje, amely elérhető Retscher, Bach stb. Munkáiban, mindazonáltal elég pontos amikor a csatlakoztatható karimadarabok hajlítási deformációi kicsi, például a géptok, lemezek és ágyak összekapcsolása merev alapokkal. Számos tanulmány eredményei azt mutatják, hogy a leírt közelítés elfogadható vékony, rugalmas hajlítású vegyületeknél peremek. Ebben az esetben a számítás kielégítően megfelel a kísérletnek: 1) kellően nagy meghúzási feszültségeknél σ 0 \u003d (0,5 ... 0,7) × σ t hol σ t - az anyag hozamszilárdsága csavarés 2) olyan külső terhelés, amelynél a csukló kissé kinyílik.

A kapcsolat számítási feladatai a következőkből állnak meghatározzuk a csavarban lévő erőket és a meghúzandó alkatrészeket, a meghúzó erő együttes hatására, és tengelyirányú erő .

Csatlakozás kiszámítása egy rögzítővel (csavar vagy csap)

Ábra. 3. Erőminta be
meghúzott menetes csatlakozások.

Nézzük meg egy összeköttetést egy rögzítőelemmel (3. ábra, a), erővel meghúzva F 0, majd külső erővel megterhelve F= F Σ / z ( F Σ a csoport összeköttetésre ható teljes erő a csavarok számával (vagy ), és megegyezzen z) -vel, és határozza meg a csavarra (csapra) ható terhelést a csatlakoztatott alkatrészek fent leírt vázlatának segítségével, membránnal rögzített perselyek formájában.

A probléma megoldásához a vonzott alkatrészeket rugalmassággal egyenértékű perselyekkel cseréljük ki, és a perselyek felső és alsó végére a csavar tengelyéhez képest szimmetrikusan külső terhelést alkalmazunk (4. ábra). teljesítmény F 0 feltételesen ábrázolva; ez a csavar (csap) előzetes deformációja miatt merül fel, amikor meghúzza.

Ábra. 4. Menetes erő számítási áramkörök
karimás csatlakozások csavarokkal vagy csapokkal

Az egyik persely egyensúlyi egyenlete a következő lesz

ahol F b - külső erő hatására fellépő kiegészítő erő a csavarban F. A kereszteződésben lévő erő külső erő alkalmazása után F megjelölt F c.

Az (1) egyenlet két ismeretlen erőt tartalmaz F b és F c. Ezek meghatározásához figyelembe kell venni az elmozdulás kompatibilitási egyenletét karimák és csavarok.

Ha elfogadja ezt δ - a csavar további meghosszabbítása külső terhelés hatására, majd a csavarban lévő teljes erő

ahol λ b - a csavar vagy csap tengelyirányú megfelelősége, amely megegyezik annak meghosszabbításával egyetlen értékű erő hatására; Δ b - csavarhosszabbítás meghúzáskor:

A perselyek rövidítése a mozgások összeegyeztethetősége miatt 10% -kal csökken δ . Csuklós erő a külső terhelés után:

ahol λ d a csatlakoztatott perselyek tengelyirányú megfelelősége, ez megegyezik a tartóvégek kölcsönös megközelítésével, egyetlen értékű nyomóerő hatására.

A közbenső alkatrészek kezdeti rövidítése berakodáskor

Az (1) - (5) egyenletekből nyerjük ki

Extra csavarerő a külső terhelésből

Ábra. 5. Az erőfeszítés függősége
csavar F n külső terheléstől F.

Így egy meghúzott csavarozott csatlakozásnál a külső terhelésnek csak egy része arányos az együtthatóval χ egy csavar által észlelt. A külső terhelés másik része, egyenlő 1 - χ csökkenti az alkatrészek kezdeti tömörítését, azaz

A csavarban (csapban) lévő teljes erő függése a külső terheléstől az 1. ábrán látható. 5. A csatlakozáshoz, amelynek vázlatát az 1. ábra mutatja. A 6. ábrán hasonló kísérleteket kaptunk. A folytonos vonalak a profil egyenetlenségének magasságához tartozó görbéket mutatják. R z \u003d 0,4 ... 0,8 μm a perselyek csomópontján, szaggatott - ugyanaz a R z \u003d 80 ... 160 μm.

Ábra. 6. A csavarban lévő erő függősége F n-től
külső és előhúzó erők.

Az (11) egyenlőség a közös nyilvánosságra hozatalának kezdetéig érvényes. Közös erő külső erő után

F c \u003d F 0 - F d \u003d F 0 - (1 - χ )F

(12)

a F c \u003d 0 az ízület kinyílik (pont B a 5); külső terheléssel

F p \u003d F 0 / (1 - χ )

és teljes csavarerő

F n \u003d F 0 + χ F p \u003d F o.

A hézag kinyílódásának elkerülése érdekében a csavart (vagy más karima rögzítõt) meg kell húzni

F 0 perc ≥ (1 - χ )F.

Így a minimális meghúzási erő karima csatlakozás a külső terhelés és annak kialakítása határozza meg.

A hézag kinyitása után a külső terhelés teljesen átkerül a csavarba, amely váltakozó terhelés esetén további ütközési feszültségek megjelenését eredményezi. Ezért a meghúzási erőt hozzá kell rendelni egy adott külső terheléshez F az ízület szoros maradt.

ahol α b. t b és l b - a rögzítőcsavar vagy csap lineáris tágulási együtthatója, hőmérséklete és hossza; α b. t b és l b - ugyanaz a csatlakoztatotthoz .

Ebben az esetben a csavarra ható teljes erő,

ebben az esetben az átlagos ciklusfeszültség

Irodalom

Iosilevich G. B., Stroganov G. B., Sharlovsky Yu. V. Meghúzás és rögzítés menetes csatlakozások.. - M .: Gépgyártás, 1985. - 224 c.
Gould D., Mikich M. Érintkező területek és nyomáseloszlás csavarozott csatlakozásokban // Tervezési és mérnöki technológia. 1972. No. 3 ... - S. 99.
Retscher F. Gépi alkatrészek: 2 kötetben. - M .: Gosmashmetizdat. 1933-1934g ..

Az oldal elérésével automatikusan elfogadja

Bármely rendszer megbízhatósága a rendszer leggyengébb láncának megbízhatóságától függ. Az acélcsövek hegesztett csatlakozása megbízható, és a legtöbb esetben felhasználásra kerülnek. Vannak olyan helyzetek is, amikor hegesztett csatlakozás használata lehetetlen. Különböző szerelvények összekapcsolása, összecsukható összeköttetés biztosítása, a csőszerelvények és a szerelvények munkaegységeinek megelőzése és javítása, az eltérő csövek összekapcsolása: öntöttvas-műanyag, öntöttvas acél, acél-műanyag, acél-azbesztcement, műanyag-azbesztcement és sok más technológiai probléma megoldása. Az ilyen összeköttetések megbízhatóságának és tartósságának biztosítása érdekében karimás csatlakozással kell ellátni. Általában a karimák kialakítása pár karimát, tömítést és gyűrűket tartalmaz csavarokkal vagy csapokkal.

A termékek egységesítése és a termékeknek a világ különböző országaiban történő további feldolgozás nélküli felhasználása érdekében bevezetésre került a peremes csatlakozások egyértelmű osztályozása. Időnként ugyanazon karima különböző osztályozásokban eltérő megjelöléssel rendelkezik.

A világon alkalmazott főbb osztályozások:

GOST - a Szovjetunióban elfogadott és a posztszovjet térben működő szabvány;
DIN - Európában hatályos német szabvány;
Az ANSI / ASME egy amerikai szabvány, amely az USA-ban, Japánban és Ausztráliában érvényes.
Táblázatok vannak a szabványok fordításához, amelyek jelzik, hogy egy adott karima melyik szabványnak felel meg.

Karimák gyártásához különféle anyagokból:

öntöttvas;
temperöntvény;
szénacélok;
rozsdamentes acélok;
ötvözött acélok;
polipropilén.
A polipropilén karimákat széles körben használják az elmúlt évtizedben. Elsősorban nyomásmentes rendszerek felszerelésére, PE csövek fémhez történő csatlakoztatására és csőszerelvények csatlakoztatására, amelyekre karimás tartó van felszerelve. Öntéssel vagy sajtolással gyártanak karimákat, mint például a fém.

A peremek típusokra vannak osztva:

lapos (GOST 12820-81);
gallér (GOST 12821-81);

laza karimák a hegesztett gyűrűn (GOST 12822-80);

tartályok és készülékek karimái (GOST 28759.2-90);

gyűrűs dugasz (GOST 12836-80).
Megengedett a négyszögletes karimák gyártása, amelyeknek legalább 4 furatuk van csavarokhoz vagy csapokhoz. Az ilyen karimák olyan rendszereken használhatók, amelyek maximális nyomása nem haladja meg a 4,0 MPa-t.

A nómenklatúra és ennek megfelelően a GOST 12815-80 szerint a szelepek és a csővezetékek összekötő részeinek karimái a tömítőfelület kilenc fő változatával rendelkeznek:

app. 1 - összekötő kiemelkedéssel, a karima leggyakoribb változata, speciális összekötő kiemelkedéssel rendelkezik, 45 ° -os szögben, letörés formájában.
App. 2 - végrehajtáshoz hasonlóan, mint az előző modellnél, csak a csatlakozó kiemelkedés 90 ° -os szögben halad;
App. 3 - belsejű üreggel és kívülről kiemelkedéssel 45 ° -os szögben;
App. 4 - egy tüskével;
App. 5 - egy horonyval kör alakú válogatás formájában;
App. 6 - a lencsés tömítés alatt belülről egy kúp van kiválasztva;
App. 7 - ovális szakasz elrendezéséhez egy gyűrű alakú választék elülső oldalán;
App. 8 - tüskével a fluoroplasztikus tömítés alatt;
App. 9 - horonyval a fluoroplasztikus tömítés alatt.
Az edények és készülékek karimáira vonatkoznak a GOST 28759.2-90, a lapos hegesztésű karimákhoz a GOST 28759.390 specifikus teljesítménykövetelmények.

Karimák tervezési jellemzői

A karimák, mint bármely cső vagy elzáró szelep, számos tervezési jellemzővel rendelkeznek. A karimák megnevezésének megválasztásakor és megfejtésekor ezeket a tulajdonságokat ismerni kell.

Feltételes bérlet

A karima feltételes áthaladása a cső, szerelvények vagy szelepek belső átmérője, amelyeken a karima hegesztett. Ezt csak a cső feltételes áthaladása alapján vesszük figyelembe.

Lapos hegesztett karimák esetén, amelyek névleges furata 100, 125, 150, az (A, B, C) betű a konstrukciótól függően van feltüntetve - a cső külső átmérője attól függ, ha a betű nincs megadva, akkor az A betűt alapértelmezés szerint tekintjük.

A karima összes geometriai mérete a feltételes áthaladástól függ. Ugyanaz a karima, azonos feltételes átjárással, kétféleképpen készíthető - az 1. sorban és a 2. sorban. Megkülönböztetik őket a csatlakozó furatok közötti eltérő interaxális távolságoktól, és egyes esetekben a csatlakozó furatok eltérő átmérőjétől is. Alapértelmezés szerint a karimákat a 2. sorban gyártják.

a nyomás

A karimacsatlakozás fontos tulajdonsága, hogy képes a rendszer nyomását szivárgás és rendszer meghibásodás nélkül fenntartani. Ezt a mutatót feltételes nyomásnak nevezzük. A feltételes nyomásmérő a karima geometriai méreteitől, a gyártás anyagától, a kivitelezéstől és a tömítéstől függ.

Fontos: Karimák rendelésekor ne felejtse el, hogy a nyomás különböző méretei vannak: kgf / cm2, Pa (MPa), atm., Bar. Ezért pontosan meg kell jelölni, hogy milyen nyomást kell erre a termékre tervezni.

hőmérséklet

A folyadék üzemi hőmérséklete a karima hőmérsékletévé válik, vegye figyelembe, hogy a nyomás és a hőmérséklet paraméterei egymástól függnek. A hőmérséklet emelkedésével esik a maximális nyomás, amely alatt a peremes csatlakozás működik. A függőség lineáris interpolációval fejezhető ki. Az egyes karimák üzemi hőmérséklete és nyomása közötti függőségeket speciális táblázatokban és GOST-okban adjuk meg.

Karima jelölés

Minden karima típusnak megvan a saját megnevezése, mindegyiket megvizsgáljuk.

Lapos hegesztési karimák

Vizsgáljuk meg például a laposan hegesztett karimák jelölését:

1-65-25 09G2S karima GOST 12821-80

1. lapos hegesztésű karima névleges furattal (DN) - 65 mm, 25 kgf / cm2 névleges nyomásra tervezve, 09G2S acélból, a GOST 12821-80 szerint.

Ha a Du szám után egy fluoroplasztikus tömítés karimáját választja, jelölje meg az F betűt.

Nyakörvek karimái

Karima 1-1000-100 Art. 12x18n10t GOST 12821-80

1-es kivitelű karimát jelöl, amelynek névleges furata 1000, 100 kgf / cm2 nyomásra tervezték, és 12x18n10t acélból készül, amely szerkezeti rozsdamentes acél.

Négyszögletes karimák esetén a névben ezenkívül feltüntetik - négyszögletes karimát.

Mint a sima karimákban, fluoroplasztikus tömítés használata esetén az F betű

Laza hegesztési gyűrű karimák

A szabad karimák, valamint a lapos karimák megnevezése kissé eltér. Mivel ebben a termékben hegesztett gyűrűt használnak, a gyűrű megnevezése magában foglalja a gyűrű megjelölését is, például:

50-6 ST20 GOST 12822-80 karima

1-50-6 ST 35 GOST 12822-80 gyűrű

Itt: 50 - névleges áthaladás, névleges nyomás 6kgf / cm2, a karima st20 acélból, a gyűrű st35 acélból készül.

A 100, 125, 150 feltételes átadáshoz meg kell adnia az (A, B, C) betűt is, alapértelmezés szerint A.

Tömítések a karima csatlakozásokhoz

Az egység vagy ízület tömítése nyomás alatt, gyakran agresszív környezetben, fontos helyet foglal el a peremes csatlakozás kialakításában.

A használt karima vagy csatlakozótípustól függően a kialakítástól, nyomástól, hőmérséklettől, kémiai tulajdonságok tömítésként használt közegek:

KShch (7338-77) - sav-bázisos műszaki gumi;
MB (7338-77) - olaj- és benzinálló gumi;
T (7338-77) - hőálló műszaki gumi;
PON (481-80) - általános célú paronitis;
PMB (481-80) - olaj- és benzinálló paronit;
Azbeszt karton;
PTFE-4.
Karimás csatlakozások meghúzása

A karima illesztéseinek meghúzása a kulcs a karima felszereléséhez. A maximális tömítés elérése érdekében minden alkatrésznek pontosnak kell lennie.

Az elem előkészítése

A karimafelületek megtisztulnak és zsírtalanítják, ellenőrizze, nincs-e karcolás, üregek és horpadások. Ellenőrizze a karima korrózióját és a rögzítőelemeket - csavarokat és anyákat. Távolítsa el a fúrót a menetről, korábban az egyes csavarokat és anyákat a meneten keresztül is meghajthatja. Kenje meg a csavar vagy a csavar menetét. Készítse elő és telepítse a tömítést. Ellenőrizze, hogy megfelelően van-e felszerelve, és középen kell lennie.

Fontos: Ne használjon régi tömítéseket, ha nem lehetséges a tömítés cseréje. Több régi tömítés megengedett.

Meghúzási sorrend

A karima megbízható és megfelelő rögzítése biztosítja a csavarok megfelelő meghúzási sorrendjét. Ehhez kissé árnyékolja az első csavart, válassza ki a következő csavart az ellenkező oldalról, szintén kissé húzza meg. A meghúzott harmadik csavar negyed fordulattal (90 °) elmarad az elsőtől vagy közel van ehhez a sarokhoz. A negyedik szemben van a harmadikkal. Folytassa a sorozatot, amíg az összes csavar meg nem húzódik. Ha a karimákat 4 csavarral rögzíti, akkor használja a technikát - keresztirányban.

Meghúzási nyomaték

A legszorosabb csatlakozás érdekében a csavaroknak meg kell adni a szükséges meghúzási nyomatékot. A feszültséget egyenletesen kell elosztani a karimán. Meghúzáskor a csukló meghúzási erejével ellentétes húzóerő hat a csavarra. Túlzott meghúzási erővel megszakíthatja a csavar menetét vagy maga a csavart.

A meghúzási erő beállításához különféle meghúzási technikákat alkalmaznak:

hidraulikus feszítő mechanizmus;
hidraulikus nyomatékkulcs;
pneumatikus csavarkulcs;
kézi nyomatékkulcs.
Szélsőséges esetekben kézzel is használhat puffaszt, de hasonló módon jobb, ha egy profi dolgozik.

A kiválasztott meghúzási módtól függetlenül az anyák meghúzásának az erőnek meg kell felelnie a termék specifikációjának.

A karima felszerelése és a rendszer elindítása után az első 24 üzemórában a meghúzási nyomaték 10% -kal csökkenhet. Ez a vibráció, a tömítés összehúzódása és a hőmérséklet-változások miatti csavarozott összeköttetésekben rejlik.

Egy vagy két nap múlva húzza meg a menetes csatlakozásokat a megadott pillanatra is, a specifikációnak megfelelően.

__________________________________________________

bevezetés

Jelenleg az acél épületszerkezetek beépítésének legsokoldalúbb és legmegfelelőbb csavarkötései. Alkalmazásuk lehetővé teszi a telepítés rendkívül nagy pontosságának elérését és az "emberi tényező" kizárását. -tól csavarozott csatlakozások a leghatékonyabbak a peremes illesztések. Különböző konstrukciókban történő felhasználásuk jelentősen növeli a munkatermelékenységet a telepítés során és ennek megfelelően a sebességet. A karimás csatlakozások emellett rendkívül kényelmesek az épületszerkezetek javításánál is: lehetővé teszik az elemek gyors leválasztását és a másikra történő cseréjét.

A mai napig meglehetősen nagyszámú tudós tanulmányozta a karima illesztéseit és alkalmazásuk jellemzőit. Között V.V. Kalenova, V.M. Gorpinchenko, A.G. Soskina, O.I. Ganiza, Glauberman V. B. et al.

Alapvetően a fenti tudósok a karima illesztéseinek szilárdsági tulajdonságainak tanulmányozására dolgoztak. A kutatás eredményeként ajánlásokat dolgoztak ki az acél épületszerkezetek karima illesztéseinek kiszámításához, tervezéséhez, gyártásához és beépítéséhez, valamint a tervezési kézikönyv 27. fejezetéhez acélszerkezetek (SNiP II-23-81 * -re). A kézikönyv és az ajánlások nem vonatkoznak a peremes csatlakozásokra:

Váltakozó terhelések elfogadása, valamint többszöri működésű, mobil, vibrációs vagy más típusú terhelések 10 5 feletti ciklusok száma mellett, feszültség-aszimmetria együtthatóval a csatlakoztatott elemekben r \u003d s min / s max ³ 0,8;

Nagyon agresszív környezetben működik. Ezek a csatlakozások tartalmaznak daru gerendák karimás illesztéseit. A darugerendák a nyitott profil elemeinek tulajdoníthatók.

1. fejezet. Nyitott profil elemek karimájának erőssége

A nyitott profilú elemek peremes csatlakozásainak szilárd kérdését Grudev I. professzor vizsgálta.

Fél-empirikus módszert fejlesztett ki egy nyitott profilú elemek karimás illesztéseinek szilárdságának kiszámításához: I-gerendák, márkák, sarkok. A feltevések világosan megfogalmazódtak, amelyek képezték a megoldandó probléma alapját. Zárt egyenletrendszert állít össze, amely számos állítható paramétert tartalmaz. Az oldatot numerikusan állítottuk elő, és az illesztési paramétereket a kísérleti adatok alapján határoztuk meg. A technika használatának megkönnyítése érdekében egy közelítő formulát javasolunk.

A nyitott profilú elemek karimás illesztéseinek szilárdságának és tartósságának meghatározása: I-gerendák, Tauri és sarkok a fő fejletlen kérdés. Ezekben a vegyületekben a különféle csavarok deformációi lényegesen különböznek, mivel a karima komplex módon deformálódik, és ezen túlmenően a csavarok szilárdsága statisztikailag eloszlik, és a meghibásodás valószínűségének sűrűségfüggvénye határozza meg.

A tanulmány a következő rendelkezéseken alapul:

Az összes csavar azonos előfeszítéssel rendelkezik.
Az összekötőben lévő csavarok egyenetlenül működnek, és munkájuk jellege szerint két csoportra oszthatók: a belső zóna csavarjai, amelyek a szekció sarkában helyezkednek el és nagyobb terheléssel vannak ellátva, amelyet az alábbiakban a B index jelöl, és a külső zóna csavarjai, az N mutatóval.
A külső zónát elemi T alakú illesztésekre osztják.
Ez utóbbiakat a sugármodell írja le, figyelembe véve csak a geometriai nemlinearitást.
A belső és a külső zóna csavarjain belüli erők viszonya egy darabonként lineáris függvény, amelyet a kísérleti adatok közelítésével kapunk.
Ha a pusztítás csavarokkal történik, akkor valószínűsítő jellegű, és azt a belső zóna csavarkészletének teherbírási képessége határozza meg.
A csavar hajlítása, a csavarok számára szolgáló furatok jelenléte, az előzetes feszültség egyenetlensége, a külső hajlítónyomatékok jelenléte szükségessé teszi az állítható paraméterek bevezetését.

A peremcsatlakozásban a nyaláb-modellnek megfelelően fellépő erőket a következő összefüggések írják le:

k a csavar merevsége a feszítésben, figyelembe véve az érintkezési elmozdulásokat, az előzetes feszültség értéke. A fennmaradó jelölést a 2. ábra mutatja. 1.

A méret nélküli mennyiségeket a paramétertől és a paramétertől függően a 2. ábra mutatja. A csavar méret nélküli merevségét szintén ábrázolhatjuk

(2)

Ezenkívül tanácsos hagyni a paramétert állíthatóként, mert elméletileg nem lehet meghatározni.

A külső és a belső zóna csavarjain lévő erők közötti kapcsolat a peremen alkalmazott méret nélküli erőtől függ, és a meglévő struktúrák keretein belül más paraméterektől is gyengén függ. A kísérlet alapján határozzuk meg.

A feszültség alatt működő peremes csatlakozások csavarokkal történő megsemmisítése - amint a kísérlet azt mutatja - szinte azonnal megtörténik, ami jelzi a csavarok elpusztulásának lavina jellegét, és a lavina általában az első csavar megsemmisítése után kezdődik, azaz a kapcsolat a leggyengébb elem elve szerint működik.

A kísérleti adatok elemzése azt mutatja, hogy a meghibásodás idején a belső és a külső zóna csavarjain belüli erők közötti különbség körülbelül 20-30% -kal összhangban van, mivel a külső zóna csavarjainál a erő nem haladja meg a 37t-ot. Ugyanakkor nem tudnak jelentősen hozzájárulni a teljes pusztulási valószínűséghez, ezért az utóbbit kizárólag a belső zóna terheltebb csavarok erőssége határozza meg, a külső zóna csavarjai pedig a lavinapusztítás végső szakaszában eltörnek. Az I-szakaszhoz, valamint a széllel rendelkező T-szakaszhoz négy csavar tartozik a belső zónához.

2. fejezet. A peremes csatlakozások feszültség-feszültsége

A. Soskin mérnök tanulmányozta a statikus szakítóerőket érzékelő nyitott profilú elemek karimás illesztéseinek feszültség-feszültség állapotát annak érdekében, hogy kapcsolat legyen a karimák vastagsága és a belső és külső zónák csavarjai által a külső terhelés hatására érzékelt erők aránya között.

A nagy szilárdságú csavarokkal ellátott peremes csatlakozások a leghatékonyabbak az acélépítő szerkezetek elemek más típusú rögzítőcsatlakozásaihoz képest. A hatás elsősorban a feszített csavarok teherbírási képességének szinte teljes kihasználásával érhető el, amely biztosítja a minimális számot az illesztésekben, és ennek eredményeként jelentősen csökkenti a szerkezetek beépítésének költségeit. Ebben a tekintetben a csavarok kiszámítása a tényleges viselkedést tükröző feltevések alapján különösen fontos.

A csavarok viselkedésének szempontjából a húzóelemek karimás csatlakozásainak szerkezeti formái között meg kell különböztetni azokat, amelyekben a csavarok azonos körülmények között vannak ("elemi" T-illesztések, kerek és négyzet alakú csövek FS), és az illesztéseket, amelyekben a csavarok munkakörülményei nem azonosak (karima). egy nyitott profil elemének összekapcsolása: párosított és pár nélküli sarkok, márkák, I-gerendák stb.). A tanulmányok kimutatták, hogy ez utóbbi viselkedése nagyon összetett, amelyet geometriai és fizikai nemlinearitás jellemez.

Az ilyen vegyületek feszültség-feszültség állapotának törvényeinek tanulmányozására a teljes méretű peremes csatlakozások prototípusainak vizsgálatát végezték (1. táblázat):

- tipikus tetőszerkezetek 24 méter átmérőjű, alsó övvel, párosított 110x12, 125x8 és 140x12 mm-es sarkokkal;

- széles polcú márkák 15sht4;

A sarkok, márkák, faoyok, merevítők és peremek anyaga - acél, amelynek tervezési szakítószilárdsága 225 - 400 MPa folyási szilárdság mellett. 20, 25 és 30 mm vastagságú prototípus karimákat hegesztettünk a csatlakoztatott elemekhez vágóélek nélkül, kézzel, az E50A típusú elektródákkal, a GOST 9467-75 szerint. Nagy szilárdságú M24 csavarok acél 40X "Select" 1100 MPa szabványos szakítószilárdsággal. A prototípusokat egy speciális padon tesztelték, amely lehetővé tette a csatlakoztatott elemek húzóerőinek kifejlesztését 4000 kn-ig. A relatív feszültségek mérését a feszültségméréssel 5, 10 és 20 mm alapú érzékelőkkel végeztük. Minden mintát kudarcnak vettek alá, amelynek természetét feljegyezték.

A kísérleti adatok elemzése azt mutatta, hogy a normál feszültségek eloszlása \u200b\u200ba csatlakoztatott elemek karimák közvetlen közelében lévő szakaszaiban szinte egyenletes. Ugyanakkor a csavarok erőfeszítései és a tesztelt csatlakozók karima jellegzetes szakaszaira kifejtett hajlító feszültségek egyenetlenül fejlődnek.

Ábrán A 3. ábra bemutatja a T-4 minta csavarjainak erõinek átlagos diagramját, amely tipikus a kísérleti FS-hez, a 6 és annál nagyobb csavarok számával. -tól a diagram azt mutatja, hogy az erőfeszítés sokkal intenzívebben növekszik az 1,2,3,4-es számú csavaroknál, amelyek a belső zóna karima szakaszaion helyezkednek el - OT (lásd csatlakozási rajz - árnyékolt terület). A karimák belső zóna feltárásának külső terhelése Т Р \u003d 1236 kN, a külső zóna (НЗ) - Т Р Н \u003d 1688 kN. A VZ csavarok erőfeszítésének megfelelő növekedése a V о \u003d 216 kN előfeszítő erőhöz képest ΔВ в \u003d 29 kN. Az ízületek meghibásodásakor T-időben \u003d 1962 kN, a csavarokban levő erő \u003d 392 kN. NC csavarok esetén ezek az értékek megegyeznek: B 0 \u003d 216 kN, ΔB n \u003d 15 kN, B idő \u003d 260 kN. A csavarokkal kísérletileg elért erőfeszítéseket, a megfelelő külső terhelési értékeket és a kísérleti FS törési mintájára vonatkozó adatokat a táblázat tartalmazza. A 2. táblázatból az következik, hogy a T-4 csavarok erőfeszítéseinek feltárt mintája más kísérleti vegyületekben is nyomon követhető.

3. ábra A T-4 kísérleti csatlakozás csavarjain lévő erők diagramja

A VZ karimái korábban megjelennek, mint az NZ (T P in< Т Р Н), а усилия в болтах ВЗ — В в (после раскрытия фланцев) всегда больше В н. Причина этого заключается в различной жесткости внутренней и наружной зоны фланцев. Анализ напряженно-деформированного состояния показал, что изгибные напряжения во ВЗ фланцев развиваются заметно слабее, чем в НЗ, более жесткая на изгиб внутренняя зона фланцев передает на болты большую часть внешней нагрузки — Т в по сравнению с наружной, передающей на болты нагрузку Т н (Т = Т в + Т н). Но этой же причине рычажные усилия — R, действующие на болты ВЗ и НЗ также неодинаковы.

Vegye figyelembe, hogy a ≥ 20 mm vastagságú karimák veszélyes szakaszaiban a feszültségek kísérleti értékei és a csavarokban kiszámított erők elérése - In p-ben nem haladták meg az acél karimák tervezési ellenállási értékét az illesztési szilárdság mentén.

1. táblázat: A kísérleti vegyületek geometriai paraméterei

A kapcsolat megnevezése	Csatlakozási ábra	Profil metszete (jelölése) mmkhmm	Karima vastagsága	Hegesztési láb	Alakú vastagság (bordák)

3. fejezet. A húzóelemek karimás illesztéseinek fáradtsága

A húzószerkezeti elemek karimás illesztéseinek fáradtsági szilárdságát Kalenov V., Soskin A. G. és Evdokimov V. V. tanulmányozta. Bemutatták a szerkezeti elemek rögzítőperem-csatlakozásainak ciklikus tartósságának kísérleti tanulmányait, amelyek ciklikusan változó húzóterheket érzékelnek. Megkapjuk a nagy szilárdságú csavarok és a profilú karimák hegesztett illesztéseinek kiszámított fáradtsági görbéit. Megmutatták, hogy az illesztések ciklikus tartósságát a névleges feszültségek amplitúdójával kell meghatározni. Ugyanakkor a különféle kiviteli alakú és hegesztési hibákkal rendelkező csavarok vagy hegesztett kötéseknél kapott legalacsonyabb tartóssági értéket kell számítani.

Működés közben a peremes csatlakozások mind statikus, mind ciklikus hatásokat érzékelnek.

Az FS fáradtság-ellenállás tulajdonságaival kapcsolatos első tanulmányok egyikében a 12 kettős byte-os T-alakú illesztés teszteinek eredményeit mutatjuk be. Megkapjuk az A325 és A490 csavarok fáradtsági görbéit, amelyeket To - (0,7 + 0,8) Tu előfeszítő erővel kapunk, ahol Tu a feszítés alatt lévő csavarok törési feszültsége. Megállapítottam, hogy a csavarok magas tartósságát magas szint biztosítja. a ceteris paribus jelentősen csökkenti a csavarok váltakozó feszültségeinek amplitúdóját. Fáradtsági vizsgálatokat is végeznek. nagy szilárdságú csavarok M22 típusú F9T és FIIT, az FS részeként működik. A kísérleti vegyületeket 6 + 13 minta sorozatában teszteltük, azonos geometriai jellemzőkkel. Megmutatták, hogy a csavarcsoport tartóssága nagyban függ a csavarok előzetes feszültségének értékétől. Meg kell jegyezni, hogy a vizsgált csavarok mechanikai tulajdonságai és kémiai összetétele jelentősen különböznek a hazai csavaroktól.

Ezekre és más vizsgálatokra jellemző, hogy az FS ciklikus tartósságát főként a csavarok fáradtsági ellenállása határozza meg. Ugyanakkor nyilvánvaló, hogy a profilokkal ellátott karimák hegesztett illesztései nem kevésbé veszélyesek az FS fáradtság-törése szempontjából.

Ebben a tekintetben a tanulmány szerzői egy sor tanulmányt készítettek, amelynek célja a ciklikus szakítóterheléseket érzékelő FS szerkezeti elemek fáradtságállóságának tanulmányozása és egy mérnöki módszer kidolgozása az FS-fáradtság kiszámításához. A kutatás egyrészt a B 0 \u003d 0,9 V p magas előfeszítéssel felszerelt csavarok számított fáradtsággörbéjének felépítését, másrészt a különféle típusú illesztésekkel (hibamentes és hibás) FS hegesztett illesztéseinek kiszámított fáradtsági görbéit készítette. a GOST 5264-69, GOST 14771-76, GOST 8713-70 és SNiP 3.03.01-87 szerint készültek (vágóélekkel és anélkül, aláfúrással, megmunkálással stb.).

Ábrán A 4. ábra a kimerültségvizsgálathoz készített modelleket és a kísérleti FS-ek teljes méretű mintáit mutatja (összesen 6 sorozat). 1 sorozat - 12 egycsavaros FS, a második - 13 T-alakú kettőscsavaros FS. A fal karimával történő hegesztését kézzel, vágóélekkel (letörési szög - 50 °, tompítás - 2 mm) végeztük UONI - 13/55 elektródákkal, a GOST 9467-75 szerint, a harmadik sorozat - 7 minta T-csatlakozókkal hegesztett vágóélek nélkül, a negyedik - ugyanaz a vágóélekkel. Ötödik sorozat - 168x8 mm-es meredek csövek 4 illesztése, 10 mm vastag merevítőkkel megerősítve. 22 és 25 mm vastag karimák. A hatodik sorozat - 6 FS széles választékú, 150x96x13x10 mm méretű, 25 mm vastag karimájú márka. A peremek anyaga és a prototípusok összekapcsolt elemei - acél, amelynek tervezési szakadási ellenállása, összenyomása és hajlítási szilárdsága 225 - 400 MPa (09G2S, 10G2S1, 16G2AF) a GOST 19282-73 szerint,

4. ábra Az FS modelleinek és prototípusainak vázlata.

GOST 19281-73. 40X "Select" acélból készült nagyszilárdságú M24 csavarok, ideiglenes szakítószilárdságuk legalább 1100 MPa. Kézi hegesztés. A hegesztett filchegesztések tervezett ellenállása a hegesztési fém mentén 215 MPa. A reteszelt deformációk (feszültségek) mérését a csavarokban N \u003d 1,5,1000,10000 terhelési ciklusszámmal feszültségméréssel végeztük.

Ábrán Az 5. ábra a különféle kísérleti vegyületek sorozatában lévő csavarok névleges elasztikus feszültségeinek amplitúdója és N ciklikus tartóssága közötti összefüggést mutatja. A kiszámított fáradtsággörbe analitikai kifejezéséhez az átlagos ciklusfeszültség-paraméter \u003d 727 MPa alapján a Weller-egyenletet kell használni. Az FS csavarok háromszoros tartóssági tartományának alsó burkolatának egyenlete a matematikai statisztikai módszerekkel kapott formában a következő:

A log N standard eltérése 0, 256; a korrelációs együttható 0,91. Amint az a grafikonból következik, a B 0 \u003d (0,8 + 1,0) B p erőre előzetesen feszített csavarok fáradtságcsökkenése alacsony ciklusú és korlátozott fáradtsági tartományban 104-től a betöltési ciklusig terjed. Ugyanakkor a maximális külső terhelés a csavarokban kb. VR-vel megegyező erőket okoz.

5. ábra A kísérleti vegyületek nagy szilárdságú csavarjainak ciklikus tartóssági és fáradtsági görbéi.

A 6. ábra a különféle sorozatú prototípusok hegesztett illesztéseinek horonyokkal vagy anélkül hegesztett illesztéseinek ciklikus tartósságától függő függőséget tükrözi a csatlakoztatott elemek névleges feszültségeinek egyenértékű amplitúdóján. Az alkalmazott függőség meghatározása C. In Serensen

(2)

Hol van a ciklus átlagos feszültsége a csatlakoztatott elemekben;

- az anyag érzékenységi együtthatója a terhelési ciklus aszimmetriájával. Alacsony ötvözött acélok esetén ez 0,25-nek felel meg.

6. ábra A különböző sorozatok prototípusainak hegesztett peremeinek ciklikus tartóssági és fáradtsági görbéi;

a - vágóélű csatlakozások, b - vágás nélkül.

Ugyanebben a grafikonban a szaggatott vonal a kísérleti fáradtsági görbéket, a folytonos vonal az FS hegesztett kötéseinek tartósságának lehetséges háromszoros szórási tartományának határait jelöli. A tartományok alsó burkolatait vesszük figyelembe a kiszámított fáradtsági görbékként (7. ábra, 2.4 görbék). Hasonlóképpen, kísérleti vizsgálatok alapján kiszámítottuk az 1,3,5 számú kiszámított fáradtsági görbéket, amelynek matematikai kifejezése a következő

A kutatási eredmények alapján mérnöki módszertant fejlesztettek ki a ciklikus szakítóterheléseket érzékelő FS szerkezeti elemek fáradtságának kiszámítására. A vizsgált szerkezeti formák illesztéseinek ciklikus tartósságát a profilokkal rendelkező csavarok és hegesztett illesztések számított értékei közül a legkisebbnek kell meghatározni. A számítást ajánlott a ciklus névleges feszültségeinek amplitúdója alapján elvégezni, a fenti kiszámított fáradtsági görbék és az (1) - (7) egyenletek felhasználásával.

7. ábra Becsült fáradtsági görbék

hegesztett karimák profilokkal;

1- vágóélekkel és utána

hegesztés megmunkálása;

2 - vágással és anélkül;

3 - ugyanaz az alsó varrásnál;

4 - vágóélek nélkül, nyers varrással.

5 - ugyanaz az alsó varrásnál.

Műszaki tudományok doktora, V. V. Biryulyov mérlegelte a peremes illesztések gerendáinak tervezésének és számításának kérdését.

A rögzítő illesztések mind a hagyományos, mind a könnyű gerendákban három szerkezeti megoldással rendelkeznek: hegesztett (átfedések nélkül és átfedésekkel), nyíróálló (átfedésekkel nyírási ellenálló nagy szilárdságú csavarokon), karima (nagy szilárdságú csavarokon).

Az átfedések nélküli hegesztett kötések a legkevésbé fémigényesek, de a magasan képzett hegesztők jelentős munkaköltségeket igényelnek. Ezen túlmenően, amikor a hideg évszakban hegesztéseket hegesztenek, további intézkedésekre van szükség a hézagok minőségének és megbízhatóságának biztosításához.

A nyíróálló kötések gyártása kevesebb időigényű, nem igényel magas szintű szerelők képzettségét, alacsonyabb hőmérsékleten könnyebben elvégezhetők, megbízhatóbbak dinamikus és ciklikus terhelés mellett, mivel nem hoznak létre feszültségkoncentrációkat és a fennmaradó hőmérsékleti feszültségeket, mint például a hegesztések.

A peremes csatlakozásoknak viszont számos előnyeik vannak a nyíróállóakkal szemben. Karimás illesztéseknél csökken a fém fogyasztás egy illesztésnél, a csavarok száma 3 ... 3,5-szer csökken (nyíróálló kötéseknél a csavarokat mindkét oldalra helyezik és egyenletesen tömörítik a sűrített és feszített zónákban, a nyírási teherbírás kisebb, mint a szakítószilárdság. A csavarok száma a karima illesztéseiben a sűrített terület csökkenthető, mivel ezek nem továbbítják a normál erőket, hanem csak a karimafelületek súrlódása következtében biztosítják a keresztirányú erők továbbítását. nem feszített öv, és a csavarok hatékonyabban működnek, mint a nyírás során, ami azt sugallja, hogy a karimás csatlakozók rögzítésének munkaigényessége 3,5 ... 4-szer csökken. és övek.

A peremes csatlakozók csavarjai azonos távolságra vannak felszerelve, vagy a szíj közelében lévő feszített zónában vannak koncentrálva. A karima vastagsága és szélessége ezen a helyen néha növekszik, és a kinyújtott zónában a karima egy része tartósabb acélból készül, a sűrített, kis terhelésű feszített zónában pedig enyhe acélból készül. Erős szíjakkal a csavarok számát a fal mindkét oldalán egymás után 3 ... 4 darabra kell növelni.

A peremes csatlakozás kiszámításakor az erősségét négy zónában kell ellenőrizni - nagy szilárdságú csavarokban, karimákban, karimákat rögzítő hegesztésekben, a gerendák fő részében, hegesztéseknél. A karimák szilárdságát ellenőrzik hajlítás közben, valamint a felület elválasztását a hőhatás által érintett zónában.

A gerendákban a karimás összeköttetés nagyon hozzávetőleges kiszámítását abból a feltételezésből hajtják végre, hogy a csavarokban levő erők arányosan oszlanak meg a kapott erő alkalmazásának pontjától a sűrített zónában, például a sűrített heveder közepétől a csavarig tartó távolságra. Akkor az erő lesz a leginkább feszített szélső csavarban

ahol a távolság az i-ro sorig és a csavarok végső soráig; - a csavarok száma az i. és a szélső sorban; m - a sorok száma.

Az erők ilyen eloszlása \u200b\u200bcsak nagyon vastag karimákkal lehetséges.

A karimák tényleges működése összetett. Ha egy szalag ki van vágva a karimában, akkor ez egyfajta sugárként ábrázolható a Pf, Nb, V erőrendszer hatása alatt. A Pf erő a gerendából (fal vagy öv) a karimába kerül, Nb az az erő, amely a csavarban külső hatására fellép. betölteni. A V erőt általában karnak nevezik. Ez a két karima egymáshoz való összepréselésének eredménye; az eredményül kapott helyzet számos tényezőtől függ, elsősorban a peremek vastagságától.

Ha elképzeljük, hogy a karima nem deformálódik, akkor terhelés alatt Nbc-vel megegyező hajlítónyomaték keletkezik (a falon vagy a polcon). A tőkeáttétel jelenléte csökkenti ennek a pillanatnak az értékét, tehát a karima kívánt vastagságát. A karima illesztéseinek kiszámításakor figyelembe veszik a tőkeáttétel hatását.

Javaslat van a karimás csatlakozás teherbírási tartalékának felhasználására, ha megengedjük a plasztikus deformációk kialakulását a gerenda szakaszban és a peremekben, és ezek értékelésére alkalmazzuk a végső egyensúly módszerét.

A karima meghatározott vastagsága ebben az esetben minimális. Ezenkívül a karimákban a plasztikus deformációk kialakulása 5 - 15% -kal növeli a gerenda alakváltozását, amint a kísérletek azt mutatják. Ezért a további kísérleti adatok felhalmozása előtt egy ilyen módszer csak a kevésbé felelősségteljes struktúrákban alkalmazható a karimás kapcsolatok kiszámítására.

Feltételezzük, hogy a karima deformálódó felületétől a rá szomszédos gerenda keresztmetszetéig a reaktív erő továbbadódik, amelyet a sűrített zónában a Ru gerenda fémének ellenállása korlátoz, és a kiterjesztett zónában a végső erőt, amely egy műanyag mechanizmus kialakításához szükséges a karima tervezőcsíkjában. Elfogadott tény, hogy a szalag mereven meg van szorítva a csavarok elhelyezési vonalánál, és hogy ezek a szalagok a gerenda falán és polcán egymástól függetlenül működnek.

A számítás előtt meghatározzuk a következőket: a karimák méretei, figyelembe véve a gerendák méretét, a nagy szilárdságú csavarok átmérőjét, a csavarok minimális számát, amely szükséges az I-öv húzóerejének elnyeléséhez. A csavarokat a polcoktól és a falaktól a lehető legkisebb távolságra kell elhelyezni.

A számítási algoritmust a 2. ábra szemlélteti. 8. A 8. ábrán látható jelölésen kívül: - egy I-sugár terhelési tényezője egy hajlítónyomatékkal;

irodalom

Ajánlások acélszerkezetek karimájának kiszámításához, tervezéséhez, gyártásához és telepítéséhez. M., TsBNTI Minmontazhspetsstroy Szovjetunió, 1989, p. 53.
Grudev I. D. A nyitott profilú elemek karimás illesztéseinek szilárdsága. Csavarozott és különleges szerelési csatlakozók acélban épület szerkezetek. Nemzetközi kollokvium. - 1989. - Tranzakciók. T.2 - S. 7-13.
Karimás csatlakozások. Számítás és tervezés. Bugov A.U. - L. Gépgyártás, 1975. - p. 191.
Soskin A. G. A karima csatlakozásainak viselkedésének és kiszámításának jellemzői. Csavarozott és speciális szerelési illesztések acélszerkezetekben. Nemzetközi kollokvium. - 1989. - Tranzakciók. T.2 - S. 24-31.
Kalenov V. V., Soskin A. G., Evdokimov V. V. Szakító szerkezeti elemek karimás illesztéseinek fáradtságának vizsgálata és kiszámítása. Csavarozott és speciális szerelési illesztések acélszerkezetekben. Nemzetközi kollokvium. - 1989. - Tranzakciók. T.2 - S. 41-17.
Fémszerkezetek tervezése: Különleges kurzus. Középiskolák tankönyve / Biryulev V., Koshin I. I., Krylov I. I., Silvestrov. - L .: Stroyizdat, 1990. - 432 p.
Kívánj sikert - kattintson a Google + -ra!