Условия возникновения рычажных сил
|
Ранее предполагалось, что на всех стадиях работы Т-образных фланцев между их контактирующими поверхностями возникают рычажные силы VL, препятствующие повороту фланцев в зоне болтов. В этом случае фланец работает как частично защемленная балки, нагруженная посередине сосредоточенной силой, передающейся с полки или стенки соединяемых двутавров. Между тем, при определенных размерах фланцев, диаметре и расстановке болтов и т. п., возможны ситуации, когда рычажные силы не возникнут и фланцы будут работать по консольной схеме. Таким образом, по характеру работы фланцы можно условно разделить на две группы: — гибкие фланцы, работающие по защемленной схеме с возникновением рычажных сил. При этом рычажные силы, возникающие в нагруженном соединении, хотя и увеличивают дополнительные усилия в болтах, играют положительную роль, увеличивая несущую способность фланца; — жесткие фланцы, работающие по консольной схеме. Рычажные силы в этом случае равны нулю.  Защемление фланцев болтами повышает несущую способность гибких фланцев, одновременно снижая расход стали на соединение приблизительно на 25—30 % по сравнению с жесткими фланцами. Отсутствие защемления существенно снижает несущую способность фланцев и может привести к разрушению как самого соединения, так и всей рамы. Для определения условий возникновения рычажных сил рассмотрим работу Т-образного фланца (рис. 1). Очевидно, что рычажный эффект проявляется в том случае, когда при деформировании фланца возникает контакт между фланцами за осями болтов, т.е. при  В противном случае, при z1 > az, фланец свободно поворачивается в зоне болтов и работает по консольной схеме. Расстояние z1 в соответствии с рис. 1 определится следующим образом:  Удлинение болта найдем следующим образом:  Угол поворота 0 в упругой стадии работы фланца найдется как  Нагрузка Pf не должна превышать предельного значения Pfel, при котором во фланце появляется фибровая текучесть, т. е.  При достижении предельного состояния, т.е. при Pf = Pfel, расстояние z1 определится по формуле:  При упругопластической работе фланцев Pf > Pfel, a угол поворота фланца определим, используя данные работы:  Внешнее усилие Pf при упругопластической работе имеет границы  Применяя веденный ранее коэффициент использования несущей способности сечения Т-образного фланца сp, выражение (7) запишем в виде:  Величина z, для упругопластической стадии работы фланца найдется как  При расчетах следует учитывать то, что рычажные силы передаются в виде нагрузки, распределенной на некоторой площадке. Поэтому величина вылета фланца z, должна быть увеличена по сравнению с расчетными значениями, полученными по формулам (6) или (11). Считая, что давление передается по толщине фланца под углом 45°, окончательно вылет фланца при котором возникают рычажные силы, может определятся по формуле:  |
