Расчет фундаментных болтов
Цель: Научиться определять диаметр фундаментных болтов, глубину их заделки, и угол поворота гайки.
Задание: Определить диаметр фундаментных болтов с отгибом, глубину их заделки в бетон фундамента и угол поворота гайки для обеспечения необходимого усилия предварительной затяжки. Принять, что машина работает в условиях воздействия динамических нагрузок. Бетон фундамента марки М150. Способ установки машины – бес подкладочный.
Ход работы:
Данные для расчета выбираем в таблице.1
Наименование |
Ед. изм. |
Обозначение |
Варианты |
||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
|||
Опрокидывающий момент |
кНм |
М |
1200 |
1300 |
1100 |
1350 |
1400 |
Вес машины |
кН |
G |
100 |
150 |
90 |
200 |
250 |
Горизонтальная сдвигающая нагрузка |
кН |
Q |
40 |
50 |
30 |
45 |
55 |
Отрывающая нагрузка |
кН |
Р0 |
20 |
25 |
15 |
30 |
35 |
Число фундаментных болтов |
шт |
n |
8 |
8 |
8 |
8 |
8 |
Расстояние от оси поворота машины при опрокидывании до двух наиболее удаленных болтов |
м |
Y1,2 |
2 |
2,5 |
2 |
2,2 |
3 |
Расстояние от оси поворота машины при опрокидывании до двух других наиболее удаленных болтов |
м |
Y3,4 |
1,5 |
2 |
1,4 |
2,5 |
2,8 |
Материал болтов |
– |
- |
09Г2С |
10Г2С1 |
ВСт3пс6 |
||
Число циклов нагружения |
– |
– |
2 х106 |
5х106 |
0,8х106 |
0,2х106 |
Болты изготавливают из углеродистых и низколегированных сталей. Расчетные допускаемые напряжения [σp] на растяжение металла болтов принимают следующие: для болтов из сталей марок ВСтЗпс6 н ВСтЗсп5—140 МПа; из сталей марки
09Г2С—170 МПа и марки 10Г2С1 —190 МПа.
1. По формуле 1 находим расчетную вертикальную нагружу, приходящуюся на 1 болт:
(1)
где Ро— расчетная вертикальная отрывающая нагрузка действующая на фундамент от машины. Н;
М — расчетный опрокидывающий момент. Нм;
G — вес машины, Н;
n — число фундаментных болтов;
y1— расстояние от оси поворота машины при опрокидывании до наиболее удаленного болта в растянутой зоне стыка, м;
уi—расстояние от оси поворота до i-того болта в растянутой зоне стыка, м.
2. По формуле 2 определяем усилие Рз.в , кН.предварительной затяжки от действия вертикальной нагрузки; при этом принимаем kст = 2.0; Х = 0,6
(2)
3. Усилие предварительной затяжки от сдвигающей (горизонтальной) нагрузки находим по формуле 3
(3)
где Q— расчетная сдвигающая нагрузка, действующая в плоскости стыка. Н;
f — коэффициент трения; f =0.3 при бес подкладочном способе установки оборудования и f=0,2 при других способах установки.
4. Находим сyммарное усилие предварительной затяжки кН.
(4)
Необходимую площадь сечения болтов по резьбе F, см2; определяем по формуле 5:
(5)
По расчетному сечению болтов выбираем диаметр резьбы по табл.2
5. Проверяем сечение болта на выносливость
По формуле 6 определяем допускаемое напряжение болта на разрыв, при этом принимаем коэффициенты µ,α из таблицы 3
(6)
6. Определяем по формуле 7 площадь сечения болтов из условия выносливости (необходимого сопротивления усталостному разрушению при заданном числе циклов нагружения)
(7)
Болты удовлетворяют условию необходимой выносливости, если Fв ≤ F
7. Для выбранного болта с отгибом находим глубину заделки болтов в фундамент H, мм;
(8)
8. По формуле 9 находим угол поворота гайки для обеспечения необходимого усилия предварительной затяжки болтов
Где S — шаг резьбы, см;
E =2 · 105 — модуль упругости материала болта. МПа;
d – диаметр резьбы, см;
F— площадь сечения болта по резьбе, см2.
9. Сделать вывод о проделанной работе
Справочные данные
Таблица 2 – Диаметр резьбы фундаментных болтов d в зависимости от расчетного сечения F.
d |
F. см2 |
d |
F. см2 |
d |
F. см2 |
М10 |
0.523 |
М36 |
7,59 |
М80х6 |
40.87 |
М12 |
0,768 |
М42 |
10,34 |
М90х6 |
53.68 |
М16 |
1.44 |
М48 |
13.80 |
М100х6 |
67.32 |
М20 |
2,25 |
М56 |
18.74 |
М110х6 |
82.67 |
М24 |
3,24 |
М64 |
25.12 |
М120х6 |
108,56 |
М30 |
5,19 |
М72х6 |
32.23 |
М140х6 |
138.01 |
Таблица 3 – коэффициенты
d |
М10-М12 |
М16 |
М20-М24 |
М30-М36 |
М42-М48 |
|
µ |
1,0 |
1,1 |
1,2 |
1,4 |
1,6 |
|
d |
М56– М72х6 |
М80х6–М90х6 |
М100х6–М125х6 |
М140х6–М90х6 |
||
µ |
1,8 |
2,0 |
2,2 |
2,5 |
||
Число циклов |
0,05х106 |
0,2х106 |
0,8х106 |
2х106 |
5х106 и более |
|
α |
3,15 |
2,25 |
1,57 |
1,25 |
1,0 |
|