销轴强度校核

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；

──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

1

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

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。

2

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20prdRsin

将NbP及ppmaxsin2Psin代入上式，得

r

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

211MbPR1cosPRsincos

2 （4—49）

令，即得a—a截面的弯矩：

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

a20MdSEI20MRd0 EI将式（4-49）代入上式

REI2011MPR1cosPRsincosd b2REI12MbPRPR0

22则

41Mb2PR0.095PR

2 （4—51）

将式（4-51）代入式（4-50），得

41Ma2PR0.087PR

 （4-52）

由图4-31b，根据平衡条件X0,得



Na2prdcos02P2sincosd0P0.32P （4—53)

3

2。 强度计算

应用弹性曲梁公式求危险截面的应力

yNiMiMiyAARARKRy (4-54）

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NbMAbMbyARARKRy 0.5Ph0.095Ph0.095PyPhKRyh0.4050.095yKRy yh2代入得内侧应力

bP0.095hnh0.405K2Rh

yh2代入得外侧应力

bwPh0.4050.095Kh2Rh

a—a截面： ayNaAMaMayARARKRy

0.32Ph0.087P0.087PyPhhKRyh0.4070.087KyRy yh2代入得内侧应力

aP0.087nh0.407Kh2Rh

yh2代入得外侧应力 awPh0.4070.087Kh2Rh

4

(4—55)

（4-56）

（4-57)

（4—58）（4-59）

（4—60）(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Rhln2Rh2Rh173.563ln273.563273.56310.069

bPnh0.4050.095Kh2Rh

2000000.09563

63250.4050.069273.563

182.6MPas1.33263MPa bPh0.4050.095wKh2Rh

20000063250.4050.0950.06963273.5631.02MPa

aPnh0.4070.087Kh2Rh

20000063250.4070.0870.06963273.56368.4MPa

aP0.087wh0.407Kh2Rh

200000063250.407.0870.069632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

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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。

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

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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。 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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