2. Połączenia nitowe.doc

POŁĄCZENIA

2. POŁĄCZENIA NITOWE

              Projektowanie połączeń nitowych mocnych (rys. 2.1), obciążonych siłami działającymi wzdłuż osi środków ciężkości elementów łączonych, polega na:

Rys. 2.1. Przykład połączenia nitowego dwurzędowego

·     doborze średnicy nitów,

·     obliczeniu liczby nitów, przenoszących dane obciążenie,

·     doborze lub obliczeniu wymiarów części nitowanych (pasów blach, kształtowników itp.),

·     ustaleniu wszystkich wymiarów projektowanego połączenia.

W obliczeniach wytrzymałościowych połączeń nitowych przyj­mujemy następujące założenia upraszczające:

·     obciążenie rozkłada się równomiernie na wszystkie nity (w rzeczywistości najbardziej obciążone są nity skrajne),

·     w połączeniach nitowanych na gorąco pomija się wpływ zmęczenia materiału, przyjmując przy obciążeniach statycz­nych i zmiennych jednakowe naprężenia dopuszczalne kn.

Nity obliczamy z dwóch warunków wytrzymałościowych:

a)                       Na ścinanie

                                                                      (2.1)

b)                     
Na naciski powierzchniowe

                                                                                                  (2.2)

F - siła zewnętrzna (obciążenie połączenia               nitowego),

do - średnica otworu nitowego (nitu               zakutego),

g - grubość blachy (dla nitów jednociętych -               grubość               blachy cieńszej, a dla               dwuciętych -                grubszej),

m - liczba ścinanych przekrojów w jednym               nicie,

n - liczba nitów, które należy ściąć, aby               rozłączyć               połączenie (w połączeniach               zakładkowych -               wszystkie nity, w połą­              czeniach nakładkowych -               nity łączące               jeden z pasów z nakładkami),

kn - umowne dopuszczalne naprężenia               ścinające               (tnące) dla nitów zamykanych               na gorąco,

ko - dopuszczalny nacisk powierzchniowy               między               powierzch­nią boczną nitu i               ściankami otworu.

We wzorze 2.2 iloczyn g × do przyjmujemy jako pole powierzchni nacisku na ściankę otworu.

Wartości umownych dopuszczalnych naprężeń ścinających dla nitów stalowych, nitowanych na gorąco, można przyjmować w granicach kn = 70 - 170 MPa, zależnie od technologii nito­wania, liczby rzędów nitów i przeznaczenia złącza. W zbiorze zadań przyjęto dla St0 - kn = 90 MPa, dla St3N - 110 MPa oraz dla St44N - 125 MPa.

Dopuszczalne naciski powierzchniowe na ścianki otworów przyj­muje się w zakresie ko = (2 - 4) kn; najczęściej ko » 2,5 kn.

Przy obliczaniu nitów stalowych nitowanych na zimno (d £ 8 mm) wartość naprężeń dopuszczalnych kt przyjmujemy z tabl. 4, a dopuszczalne naciski powierzchniowe – średnio  ko » 2,5 kt.

Porównując warunki wytrzymałościowe 2.1 i 2.2 oraz przyjmując ko = 2,5 kn można wyprowadzić zależność:

                                                                                                                              (2.3)

Jeżeli warunek ten jest spełniony, wystarczy obliczać nity z warun­ku na ścinanie.

W konstrukcjach stalowych najczęściej przyjmuje się d » 2g  i przy takim założeniu nity oblicza się:

a)                       na ścinanie - w przypadku nitów jednociętych,

b)                      na naciski powierzchniowe - w przypadku nitów dwuciętych (jeżeli d/g ³ 1,6).

Według PN-88/M-82952, 82954 i 82957 (nity ze łbem kulistym, płaskim i soczewkowym) zalecane średnice trzpienia nitu wynoszą: d = 1; 1,2; 1,6; 2; 2,5; 3; 4; 5; 6; 8; 10; 12; 16; 20; 24; 30 i 36 mm. Oznaczenie nitów stalowych ze łbem kulistym: NITdxl PN-88/ M-82952.

Dla nitów zamykanych na gorąco (d = 10 - 36 mm) przyjmuje­my d0 = d + 1 mm, a dla nitów zamykanych na zimno (d £ 8 mm) - d0 » d.

Długość trzonu nitu l ustalamy z zależności: l = l1 + l0, w której l1 - łączna grubość części łączonych, l0 - naddatek na spęczanie nitu w otworze i na utworzenie zakuwki. Orientacyjnie przyj­mujemy l0 = (1,3 - l,8)d.

Elementy nitowane (blachy, kształtowniki) obliczamy najczęściej z warunku wytrzymałościowego na rozciąganie, uwzględniając osłabienie rozpatrywanego przekroju przez otwory nitowe

                                                                                                                                                                            (2.4)

gdzie:

b - szerokość płaskownika (pasa blachy),

g - grubość blachy lub kształtownika,

S - pole przekroju kształtownika,

n1 - liczba nitów w obliczanym przekroju                             blachy              (kształtownika),

kr - dopuszczalne naprężenia rozciągające,                             przyjmowane z tabl. 4.

Obliczenia wystarczy wykonać dla przekroju najbardziej narażonego na zniszczenie.

Według rys. 2.1 jest to: dla blach łączonych - przekrój I-I, a dla nakładek - przekrój II-II.

Jeżeli elementy nitowane są narażone na ściskanie, wówczas, zgodnie z zaleceniami podanymi w normie, należy pominąć osłabienie przekroju otworami pod nity.

Przy obliczaniu długich prętów ściskanych, np. w kratownicach, należy uwzględnić wpływ wyboczenia. W tym celu dobiera się (z tabl. 26) wytrzymałość obliczeniową stali fd oraz smukłość po­równawczą lp.

Po obliczeniu nośności obliczeniowej Fobl = S × fd oraz ustaleniu wartości współczynnika wyboczeniowego f (z tabl. 27) w zależności od względnej smukłości pręta l=l/lp sprawdza się nośność (stateczność) pręta ściskanego wg wzoru

                                                                                                  (2.5)

Podczas projektowania połączeń nitowych należy uwzględnić podstawowe zalecenia technologiczno - konstrukcyjne:

a)                       grubość nakładek jednostronnych               powinna wynosić gn ³ l,l g, a każdej               nakładki dwustronnej-  gn³0,65g,

b)                      w skrajnym rzędzie nitów (na rys. 2.1 -               przekrój I-I) należy umieszczać - w               miarę               możliwości - tylko jeden nit,

c)                       w kierunku działania obciążenia               umieszczać maksimum 5 rzę­dów nitów               lub 5 nitów,

d)                      każdy element mocować co najmniej               dwoma nitami.

Rozstawienie nitów należy projektować tak, aby nie osłabiać nad­miernie blach, zapewnić dostateczną wytrzymałość połączenia w pozostałych przekrojach niebezpiecznych oraz swobodny dostęp narzędzi przy nitowaniu sąsiednich nitów.

W tym celu przyjmu­jemy następujące zależności wymiaro­we: tmin = 2,2d (w połączeniach zakładkowych) i tmin = 3d (w po­łączeniach nakładkowych), a = (2 - 3)d, e = (1,5 - 2,5)d, ei = (l,5 - 2,5), e2 = (1,5 - 2)d.

W połączeniach nitowych blachownie nity są obciążone jedno­cześnie momentem zginającym i siłą tnącą (rys. 2.2), a zatem różnice w obciążeniu poszczególnych nitów są znaczne. W takim przypadku obliczenia przeprowadzamy dla nitu najbardziej ob­ciążonego:

a) Obliczamy siłę Fmax, wywołaną                                           momentem zginającym Mg (wg rys. 2.2).

              Obowiązuje zależność

Rys. 2.2. Schemat rozłożenia sił w złączu obciążonym momentem

              czyli

...