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

WMW W （4-43）

式中 M──销轴承受的最大弯矩；

Wd332──销轴抗弯截面模数；

W──许用弯曲应力，对于45号钢W = 360MPa。

（二）销轴抗剪强度验算

d3Q12QS16Q maxIbd43d264d （4-44）

式中 Q──把销轴当作简支梁分析求得的最大剪力；

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──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

cPc d （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；

c──销孔拉板的承压许用应力，c1.4。

（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

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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pmaxsin

（4-46）

由图4-31a，根据拉板的平衡条件可得

P220prdsin2pmaxr2sin20drpmax2

（4-47）

则

pmax2P 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Mb，如图4-31b所示。 根据平衡条件Y0，得

NbP 2 （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：

MMbNbR1cos0prdRsin

将NbP及ppmaxsin2Psin代入上式，得

2r

12MMbPR1cosPRsinsind 02

11MbPR1cosPRsincos

2 （4-49）

令，即得a-a截面的弯矩：

2

MaMb11PRPR 2 （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

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a20MdSEI20MRd0 EI将式（4-49）代入上式 R211MPR1cosPRsincosd bEI02 R12EIMb2PR2PR0

则

M41b22PR0.095PR

将式（4-51）代入式（4-50），得

M41a2PR0.087PR

由图4-31b，根据平衡条件X0，得



N2a20prdcosP2sincosdP00.32P 2. 强度计算

应用弹性曲梁公式求危险截面的应力

NyiAMiARMiyARKRy 式中 A──计算截面积，对于矩形面积Ah； K──与计算截面形状有关的系数，对于矩形截面

KRhln2Rh2Rh1 b—b截面：

byNbAMbARMbARKyRy 0.5P0.095P0.095Py0.4050.095yhhhKRyPhKRy 精品资料

（4-51）4-52）

（4-53）4-54）

4-55）

4-56）

（

（（（______________________________________________________________________________________________________________

yh代入得内侧应力 2P0.095h0.405

hK2Rhbn （4-57）

yh代入得外侧应力 2bwP0.095h0.405

hK2Rh （4-58）

a—a截面：

ayNaMaMayAARARKRy

0.087y0.407KR y0.32P0.087P0.087PyPhhhKRyh（4-59）

yh代入得内侧应力 2an

h2P0.087h0.407

hK2Rh （4-60）

y代入得外侧应力

awP0.087h0.407

hK2Rh （4-61）

例题 已知P200kN, h63mm, 25mm, R73.5mm，试求危险截面的应力。拉板材料为16Mn。 【解】

KbnR2Rh73.5273.563ln1ln10.069 h2Rh63273.563P0.095h0.405

hK2Rh

2000000.095630.40563250.069273.563182.6MPas1.33

263MPa精品资料

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bwP0.095h0.405

hK2Rh2000000.095630.4051.02MPa

63250.069273.563P0.087h0.407

hK2Rhan2000000.087630.40768.4MPa

63250.069273.563P0.087h0.407

hK2Rhaw

2000000.087630.40763250.069273.563

99.7MPa263MPa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21001008制成，节点板厚10mm，材料均为Q235，焊条型号E43，焊缝许用应力[h]100MPa。轴心拉力N500KN。

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图4-35

图4-34

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hf16mm，所受力矩

M14kNm，材料Q235，焊条型号E43，焊缝许用应力[h]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[h]100MPa，

[h]140MPa，支托承受载荷F，偏心距e80mm：

（1）支托用贴角焊缝，焊脚尺寸hf6mm；

（2）支托开坡口焊透，并按焊脚尺寸hf6mm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。

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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。

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