Справочные данные по деталям машин

 

 

Главная

 

Расчет прочности сварных соединений

 

Стыковое соединение с прямым швом (рис. 21, а). Допускаемая сила для соединения при растяжении Р1 = [σ'p]/s , то же, при сжатии Р2 =[σ'сж]lS, где [σ'р] и σ'сж – допускаемые напряжения для сварного шва соответственно при растяжении и сжатии.

При расчете прочности все виды подготов­ки кромок в стыковых соединениях принима­ют равноценными.

Стыковое соединение с косым швом (рис. 21, б). Допускаемая сила для соединения при растяжении

 

то же, при сжатии

 

 

 

При β = 45° соединение равнопрочно це­лому сечению.

Нахлесточное соединение (рис. 22). Со­единения выполняют угловым швом. В зави­симости от направления шва относительно направления действующих сил угловые швы называют лобовыми (рис. 22, а), фланговыми (рис. 22, б), косыми (рис. 22, в) и комбиниро­ванными (рис. ).

 

рисунок

Рис. 21. Стыковое соединение:

а - с прямым швом; б - с косым швом

 

рисунок

Рис. 22. Швы нахлестанных соединений:

а - лобовой; б - фланговый; в - косой; г – комбинированный

 

Максимальную длину лобового и косого швов не ограничивают. Длину фланговых швов следует принимать не более 60К, где К - длина катета шва. Минимальная длина углового шва 30мм; при меньшей длине дефекты в начале и в конце шва значительно снижают его прочность.

Минимальный катет углового шва Кmin принимают равным 3мм, если толщина метал­ла s≥ 3мм.

Допускаемая сила для соединения Р1 = Р2 = 0,7[τ'ср]KL, где [τ'ср] – допускаемое напряжение для сварного шва на срез; К - ка­тет шва; L - весь периметр угловых швов;

для лобовых швов L = l;

для фланговых L = 2l1;

для косых L = l/sinβ;

для комбинированных L = 2l1 + l.

Соединение несимметричных элементов (например, угловых профилей, рис. 23). Силы, передаваемые на швы l и 2, находят из урав­нений статики:

 

 

Необходимая длина швов

 

 

где [τ'cр] - допускаемое напряжение для свар­ного шва на срез; К - катет шва.

Примечание. Допускается увеличение l2 до размера l1.

 

рисунок

Рис. 23. Соединение несимметричных элементов

 

Тавровое соединение: а) наиболее простое в технологическом отношении (рис. 24). До­пускаемая сила для растяжения

 

Р = [τ']0,7Кl,

 

где [τ'cр] - допускаемое напряжение для сварного шва на срез; К - катет шва, который не должен превышать 1,2 s (s - наименьшая толщина свариваемых элементов);

б) обеспечивающее лучшую передачу сил (рис. 25). Допускаемая сила для растяжения

 

Pl = [σ'p]ls;

 

допускаемая сила для сжатия

 

Pl = [σ'сж]ls;

 

где [σ'р] и [σ'сж] - допускаемые напряжения для сварного шва при растяжении и сжатии.

Соединение с накладками. Сечение на­кладок, обеспечивающее равнопрочность це­лого сечения (рис. 26):

 

 

где F- сечение основного металла; [σр] опускаемое напряжение при растяжении ос­новного металла; [σ'р] - допускаемое напря­жение для сварного шва при растяжении.

 

рисунок

Рис. 25. Тавровое соединение, обеспечивающее лучшую передачу сил

 

рисунок

Рис. 24. Наиболее простое в технологическом отношении тавровое соединение

 

Сечение накладки, обеспечивающее равно­прочность целого сечения (рис. 27):

 

 

 

где [τ'ср] - допускаемое напряжение для свар­ного шва на срез.

Соединения с прорезями (рис. 28) приме­няют лишь в случаях, когда угловые швы не­достаточны для скрепления. Рекомендуется a = 2s, l = (10…25)s.

Допускаемая сила, действующая на про­резь,

 

P = [τ'ср]ls,

 

где [τ'cр] - допускаемое напряжение для свар­ного шва на срез.

Соединение пробочное (рис. 29) приме­няют в изделиях, не несущих силовых нагру­зок. Пробочную сварку можно применять для соединения листов толщиной ≥ 15мм. Если пробочные соединения подвергаются дейст­вию срезывающих сил, то напряжение

 

 

где d - диаметр пробки; i - число пробок в соединении.

 

рисунок

Рис. 26

 

рисунок

Рис. 27

 

рисунок

Рис. 28. Соединение с прорезями

 

рисунок

Рис. 29. Пробочное соединение

 

рисунок

Рис. 30. Стыковое соединение под действием момента

 

Расчет прочности соединения, на ко­торое действует момент. При расчете прочно­сти соединения (рис. 30), осуществленного стыковым швом, находящимся под действием изгибающего момента М и продольной силы Р, условие прочности

 

где

 

При расчете прочности соединения (рис. 31, а), осуществленного угловым швом, находящимся под действием момента М и продольной силы Р, расчетные касательные напряжения в шве

 

где

 

 

При расчете прочности соединений (рис. 31, б), состоящих из нескольких швов и работающих на изгиб, принимают (для приведенного графически случая), что момент М уравновешивается парой сил в горизонтальных швах и моментом защемления вертикального шва:

 

 

Если момент М и допускаемое напряжение τ заданы, то из полученного уравнения следу­ет определить l и К, задавшись остальными геометрическими параметрами.

 

рисунок

Рис. 31. Угловое соединение под действием момента и продольной силы

 

 

Примеры расчета прочности сварных соединений

 

Пример 1. Определить длину швов, при­крепляющих уголок 100×100×10мм к косынке (рис. 32, а). Соединение конструируется равно­прочным целому элементу. Материал - сталь Ст2. Электроды Э42.

В табл. 29 для стали Ст2 находим допус­каемое напряжение [σр] = 140МПа. Площадь профиля уголка 1920мм2 (см. т. 1, гл. II).

Расчетная сила в уголке Р = 140×1920 = 268800Н. В данном случае до­пускаемое напряжение при срезе (согласно табл. 28) в сварном шве

 

[τ'cр] = 140 × 0,6 = 84МПа.

 

Требуемая длина швов (при К = 10мм) в нахлесточном соединении согласно расчету к рис. 22 и 23:

 

L = 268800 / (0,7·84·10) = 458мм.

 

Длина лобового шва l = 100мм; требуемая длина обоих фланговых швов lфл = 458-100 = 358мм.

Так как для данного уголка e1 = 0,7l, то длина шва 2 будет l2 = 0,7 · 358 ≈ 250мм, длина шва l будет l1 =0,3·358≈108мм.

Принимаем l2 =270мм, l1=130мм.

Пример 2. Определить длину l швов, прикрепляющих швеллер №20а, нагруженный на конце моментом М = 2,4·107Н·мм (рис. 32, б). Материал - сталь Ст2. Электроды Э42.

 

рисунок

Рис. 32. Равнопрочное соединение (а) и швеллер (б), нагруженный на конце

 

В табл. 29 для стали Ст2 находим допус­каемое напряжение [σр] = 140МПa. Допус­каемое напряжение при срезе (согласно табл. 28) в сварном шве

 

[τ'cр] = 140·0,6 = 84МПа.

 

Момент сопротивления сечения швеллера

 

W = 1,67·105мм3.

 

Напряжение

 

σ = 2,4·107 / 1,67·105 = 1,44МПа.

 

Катет горизонтальных швов К1 = 10мм, вертикального K2 = 7,5мм. После преобразо­вания формулы (1) находим

 

 

Принимаем l= 200мм. При этой длине шва напряжение среза в шве

 

 


email: KarimovI@rambler.ru

Адрес: Россия, 450071, г.Уфа, почтовый ящик 21

 

Теоретическая механика   Сопротивление материалов

Строительная механика  Детали машин  Теория машин и механизмов

 

 

 

00:00:00

 

Top.Mail.Ru