CHƯƠNG 3 Liên kế bulong

liên kết Bulông Chơng 3.1.Khái niệm chung 3.1.1 Phân loại: - Bulông thờng : độ xác trung bình, độ xác cao - Bulông có cờng độ cao - Đờng kính thờng dùng d = 12, 14, 16, 18, 20, 22 - Vật liệu CT3, 12C, 15XCH d (mm) 16 18 20 22 F (cm) 2,01 2,54 3,14 3,8 Fo (cm ) 1,44 1,75 2,25 2,81 Hình 3-1 3.1.2 Hai trạng thái chịu lực bản: - Bulông chịu kéo : dới tác dụng tải trọng hai phân tố đợc nối tách rời (bulông chịu kéo) - Bulông chịu cắt đồng thời chịu ép mặt, dới tác dụng tải trọng hai phân tố đợc nối trợt lên (bulông chịu cắt + ép mặt) Hình 3-2a Hình 3-2b 3.1.3 Cờng độ tính toán khả chịu lực bulông - Cờng độ tính toán bulông Rb (daN/cm2) phụ thuộc vào trạng thái ứng suất, vật liệu phân tố đợc nối, vật liệu làm bulông, chất lợng lỗ đinh bulông Cờng độ tính toán bulông Rb (daN/cm2) (m =1) Loại bulông Bulông có độ xác cao Bulông có độ xác bình thờng Trạng thái ứng suất - Kéo - Cắt - ép mặt - Kéo - Cắt - ép mặt 17 Ký hiệu b k b c b em b k b c b em R R R R R R CT3 1700 1700 3800 1700 1300 3400 - Khả chịu lực bulông: + Khả chịu lực kéo : [ N] bk = Fo R bk = d o2 b Rk + Khả chịu cắt : [ N ] c b = Fc Rc b = nc d Rc b + Khả chịu ép mặt : b b [ N] em = Fem R em b = d. R em Fo : diện tích tiết diện bulông chỗ có ren (ứng với do) Fc : diện tích chịu cắt (ứng với d) nc : số mặt bị cắt bulông Fem : diện tích chịu ép mặt : tổng chiều dày nhỏ phân tố ép vào bên thân bulông 3.2 Tính toán cấu tạo liên kết bulông 3.2.1 Nguyên tắc tính toán - Điều kiện để liên kết không bị phá hoại lực tác dụng vào bulông khả chịu lực bulông : N [ N ]b 3.2.2 Tính toán lực tác dụng vào bulông - Lực tác dụng vào bulông lực dọc N Q :(hình 3.3.a b) N [ N] b nb Q [ N] b NQ = nb NN = : - Giả thiết bulông chịu lực - nb : số bulông chịu lực N Q Hình 3-3 18 Lực tác dụng vào bulông M : Hình 3-4 Giả thiết: - Liên kết quay quanh tâm quay C - Lực tác dụng vào bulông tỉ lệ bậc với khoảng cách từ bulông tới tâm quay C - Phơng thẳng góc với đờng thẳng nối từ bulông tới tâm quay C Ta có: M = N1e1 + N2e2 + + Niei + + NM emax 2 2 i M = NM/emax (e + e + + e + + e rút ra: NM = max N )= M e max nb e i2 i =1 e M n max [ N ] b b e i2 i =1 Lực tác dụng vào bulông liên kết đồng thời chịu momen, lực dọc lực cắt Trờng hợp (hình3.4.a) nội lực NN , NM , NQ gây cho bulông chịu cắt + ép mặt Nmax = N N + N M + N Q [ N ]cb [ N ]emb Trờng hợp (hình 3.4.b) nội lực NN , NM gây cho bulông chịu kéo NQ gây cho bulông chịu cắt + ép mặt Nk = NN + NM [ N ]kb NQ [ N ]cb [ N ]emb 3.2.3 Bố trí bulông: - Bố trí song song, bố trí so le - Thờng bố trí song song (hình 3.5.b) Hình 3.5.a Hình 3.5.b 19 Ví dụ 1: Kiểm tra liên kết cho hình vẽ Biết d = 22mm , R cb = 1700 daN/cm2, cho N=1120 Kn, Remb = 3800 danN/cm2, m =1 Giải: - Nội lực: N = 1120 kN Q=0 M=0 - Xác định lực tác dụng lên bu lông: Hình 3-6 NN = N 1120 = = 124,4kN < [ N ] c b = 129,18 kN nb < [N]emb = 167,20 kN với: .d b 3,14.2,2 R c = .1700 = 12918 daN = 129,18 kN 4 b [N]emb = d. R em = 2,2.2.3800 = 16720 daN =167,20 kN [N]cb = n c Ví dụ 2: Kiểm tra liên kết cho hình vẽ Cho biết d = 18mm, F o = 1,75 cm2, Rkb= 1700, Rcb = 1300 daN/cm2, Remb = 3400 daN/cm2, m = Giải: - Nội lực: N = N2 - N1cos45o = 200 -250.0,7 = 25 kN ( ) Q = N1sin45o = 250.0,7 = 175 kN () M = 0,07N2 = 0,07.200 = 14 kNm ( ) Lực tác dụng lên bulông: - NN = N 25 = = 4,17 kN nb NQ = Q 175 = = 29,17 kN nb NM = M emax e i =1 Hình 3-7 20 i = 14.10 ( 25 = 20 kN + 15 + 25 2 ) [ N ] bk = 1,75.1700 = 2975 daN = 29,75 kN [ N ] bc = 3,14.1,8 [ N ] bem 1300 = 3306 daN = 33,06 kN = 0,8.1,8.3400 = 4896 daN = 48,96 kN - Tổng hợp lực: Nkmax = NN + NM = 4,17+20 = 24,17 kN < 29,75 kN Nmax cắ+ép mặt = NQ = 29,17 kN < 33,06 kN < 48,96 kN ( Liên kết an toàn) Ví dụ 3: Xác định P để liên kết không bị phá hoại Cho biết d = 20, R cb = 1700 daN/cm2, Remb = 3800 daN/cm2, m = 0,85 - Nội lực: ( gây cắt ép mặt) N = 0,7P (kN) () Q = 0,7P (kN) () M = 0,3.0,7P = 0,21P (kNm) ( ) Lực t/d lên bu lông: 0,7 P = 0,175P 0,15 = 0,21P = 0,63 P 0,05 + 0,15 2 NN = Na = NM -Tổng hợp lực: + ép N cắt = max ( ) ( 0,175 + 0,63) + 0,175 P = 0,824P kN = 0,824P [N]minb = 45,37 kN P 45,37 = 55,06 kN 0,824 Hình 3-8 Trong đó: [N]cb = 3,14.1700.0,85 = 4537 daN = 45,37 kN = [N]minb [N]emb = 2.0,8.3800.0,85 = 5168 daN 51,68 kN Bài tập 1: 21 Kiểm tra liên kết sau, biết d = 20mm, F o = 2,25 cm2, Rkb = Rcb = 1700 daN/cm2, Remb = 3800 daN/cm2, m =1 - Nội lực: N=0 Q = P = 180 kN (): cắt + ép mặt M = 0,25.180 = 45 kNm ( ) kéo - Lực t/d lên bu lông: Q 180 = = 22,5 kN (): cắt + ép mặt nb L = M max ( ) : kéo L2i < NQ = NM i =1 = 45.10 ( 35 2 + 15 + 25 + 35 ) = 37,5 kN [ N ] bk = 2,25.1700 = 3825 daN = 38,25 kN [ N ] cb = 3,14.1700 = 5338 daN = 53,38 kN b [ N ] em = 2.0,8.3800 = 6080 daN = 60,80 kN - Kiểm tra : NM = 37,5 kN < 38,25 kN NQ = 22,5 kN < 53,38 kN < 60,80 kN Hình 3-9 Kết luận : Liên kết an toàn Bài tập Xác định lực P để liên kết không bị phá hoại Cho biết d = 20mm, R cb = 1700 daN/cm2, Remb = 3800 daN/cm2, m =1 - Nội lực: (đều gây cắt+ép mặt) N=0 Q = P (kN) () : cắt + ép mặt M = 0,25P ( ... 45.10 ( 35 2 + 15 + 25 + 35 ) = 37 ,5 kN [ N ] bk = 2,25.1700 = 38 25 daN = 38 ,25 kN [ N ] cb = 3, 14.1700 = 533 8 daN = 53, 38 kN b [ N ] em = 2.0,8 .38 00 = 6080 daN = 60,80 kN - Kiểm tra : NM = 37 ,5... kN < 38 ,25 kN NQ = 22,5 kN < 53, 38 kN < 60,80 kN Hình 3- 9 Kết luận : Liên kết an toàn Bài tập Xác định lực P để liên kết không bị phá hoại Cho biết d = 20mm, R cb = 1700 daN/cm2, Remb = 38 00... [N]minb = 45 ,37 kN P 45 ,37 = 55,06 kN 0,824 Hình 3- 8 Trong đó: [N]cb = 3, 14.1700.0,85 = 4 537 daN = 45 ,37 kN = [N]minb [N]emb = 2.0,8 .38 00.0,85 = 5168 daN 51,68 kN Bài tập 1: 21 Kiểm tra liên kết sau,