3) Определяют допускаемые напряжения для основного материала и материала сварного шва.

Допускаемые напряжения растяжения основного металла

[σ_Р] = σ_Т/[s],                                      (1)

где σ_Т- предел текучести основного металла; [s] – допускаемый коэффициент запаса прочности ([s] = 1,2... 1,8 для низкоуглеродистых и [s] = 1,5... 2,2 для низколегированных сталей) - большее значение при грубых расчетах; если разрушение сопряжено с тяжелыми последствиями, то значение [s] повышают в 1,5... 2 раза.

Допускаемые напряжения для сварных швов [σ] при статической нагрузке задают в долях от допускаемого напряжения [σ_Р] на растяжение основного металла (таблица 21)

Таблица 21

Вид технологического процесса сварки	Допускаемые напряжения в швах при
	Растяжении [σР]	Сжатии [σСЖ]	Срезе [τ]
Автоматическая под флюсом, ручная электродами Э42А и Э50А, контактная стыковая	 Р]	 Р]	0,65Р]
Ручная дуговая электродами Э42 и Э50, газовая сварка	0,9Р]	 Р]	0,6Р]

В случае если сваривают детали с различными механическими свойствами, то расчет допускаемых напряжений ведется для материала, обладающего наименьшим значением предела текучести.

4) Составляют расчетную схему соединения.

Внешние силы, действующие на соединение, следует перенести в центр тяжести сварного шва в соответствии с правилами теоретической механики, при этом силы, действующие под углом к плоскости сварных швов, необходимо разложить на перпендикулярные составляющие (рис.21).



Рис.21

 

При переносе силы F₁ параллельно себе появляется дополнительно момент пары сил равный

M=F₁∙l

---

.

При переносе силы F₂вдоль линии действия никаких дополнительных сил и моментов не возникает.

В задаче 18 усилие от каната приложено к барабану несимметрично по отношению к стойкам, поэтому и силы действующие на сварные швы (R₁ и R₂) будут различны. Для их определения следует составить уравнения равновесия относительно опор 1  и 2  – стоек (рис.22)

ΣM_i=0;  ΣP_i=0.

 



Рис.22

 

В задаче 10 следует из условия равновесия колеса относительно оси вращения



определить усилия F_i , вызывающие срез швов на соответствующих диаметрах D_i .

Примеры расчетных схем для задач 11, 12, 13, 14, 16, 17, 19 показаны на рисунке 23.



Рис.23

 

5) Назначают катет шва. В большинстве случаев k = δ_min, где δ_min-меньшая из толщин свариваемых деталей. По условиям технологии k ≥ 3 мм, если δ_min≥3 мм. Максимальная величина катета не ограничивается, однако швы с k >20 мм используются редко.

6) Определяют действующие напряжения отдельно для каждого силового фактора (силы, момента). Складывая напряжения, учитывают их направление (если направление векторов совпадает, то их складывают алгебраически, если векторы перпендикулярны, то их складывают геометрически).

7) При проектировании сварных швов обычно из условия прочности определяют их длину. Принимая при этом, что длина фланговых швов обычно не больше 50k, лобовые швы могут иметь любую длину. Минимальнаядлина углового шва l_min составляет 30 мм, что перекрывает дефекты сварных швов – непровар в начале и кратер в конце.

Примеры решения задач

 Пример 1.

Рассчитать лобовой шов (рис.24), соединяющий два листа толщиной δ = 8 мм из стали Ст 3, если F = 100 кН. Сварка ручная электродом Э42.

---

Рис.24

 Решение.

1. Определяем допускаемое напряжение растяжения для основного металла, принимая для стали Ст 3σ_T= 240 МПа (см. справочные данные) и [S] = 1,45 (см. п. 3)



2. В соответствии с таблицей 21 вычисляем допускаемое напряжение для сварного шва при срезе



3. Из условия прочности определяем  длину сварного шва



принимая k=δ= 8 мм,L= 2l  (два шва) получаем



Учитывая  возможность технологических дефектов сварки, принимаем  l= 100 мм.

 Пример2.

Стержень, состоящий из двух равнополочных уголков, соединенных косынкой, нагружен постоянной растягивающей силой F= 200 кН (рис.25). Определить номер профиля уголков и длину швов сварной конструкции соединения. Материал уголков - сталь Ст 3.



Рис.25

 Решение.

1. Принимаем, что сварка осуществляется вручную электродами Э42.

2. Определяем допускаемое напряжение растяжения для основного металла, принимая для Ст 3 σ_T= 240 МПа  (см. справочные данные) и [S] = 1,25 (см. п. 3)



3. Определим допускаемое напряжение на срез для сварного шва, в соответствии с таблицей 21     

[τ '] = 0,6 ·[σ _Р] = 0,6 ·192 = 115,2 МПа.

4. Из расчета на растяжение определим площадь сечения уголков



Для одного уголка А =521 мм². По ГОСТ выбираем уголок № 5,6 имеющий площадь поперечного сечения  А= 541 мм², толщину полки  

---

t=5мм и координату центра тяжести  х₀= 15,7мм.

5. Сварные швы располагают так, чтобы напряжения в них были одинаковыми. Поэтому при проектировании соединения уголков с косынками, т.е. при  несимметричной конструкции, длину швов делают неодинаковой. Таким образом, каждый шов воспринимает только свою часть нагрузки F-F₁иF₂.

Длину фланговых швов определяют в предположении, что их длина пропорциональна этим частям силы F-F₁ и F₂. Параллельные составляющие F₁ и F₂находят по формулам:

        F₁ + F₂ = F.

Решая эти уравнения, получим:





6. Определим длину швов, приняв катет шва k=t= 5мм:





Округляя, принимаем l₁= 180мм,l₂= 40мм, добавив для коротких швов по 5 мм против расчетной длины.

Пример3.

Найти параметры сварных швов кривошипа (рис.26), нагруженного постоянной силой F= 5 кН и имеющего размеры d= 100 мм;l= 200 мм;а =300 мм;δ_min=3 мм при условии, что прочность основного металла обеспечена.



Рис.26

Решение.

1. Дополнительно принято: основной металл - сталь Ст 4 (σ_Т=260 МПа); сварка ручная дуговая электродом Э42А; швы угловые с катетом k=δ_min=3 мм (фрагмент А рисунок 26).

2. Определяем допускаемое напряжение растяжения для основного металла, принимая для стали Ст 4 σ_Т= 260 МПа (см. справочные данные) и [S] = 1,65 (см. п. 3)

---

3. Допускаемое касательное напряжение сварного шва (см. таблицу 21),

[τ '] = 0,65 ·[σ_Р] = 0,65·157,6 = 102 МПа.

4. Расчету подлежит шов №1, который по сравнению со швом №2 дополнительно нагружен изгибающим моментом М. Опасное сечение шва – сечение по биссектрисе прямого угла - представляет собой коническую поверхность, которую условно разворачивают на плоскость стыка свариваемых деталей. Выполняют приведение нагрузки (перенос F в центр тяжести расчетного сечения) и составляют расчетную схему (рис.27), на которой: F- центральная сила; М- изгибающий момент, Т - крутящий момент:

М =Fl=5000∙200 = 1∙10⁶ Нмм;

Т =Fa= 5000∙300 = 1,5∙10⁶ Нмм



Рис.27

5. В наиболее нагруженных зонах шва, удаленных от оси Х-Хна расстояние у, находят суммарное касательное напряжение и сравнивают с допускаемым, используя зависимость,



где τ_F- касательное напряжение при действии центральной сдвигающей силы

; при наличии центрирующего пояска τ_F = 0;

τ_T - касательное напряжение при действии вращающего момента Т,



τ_M- касательное напряжение при действии изгибающего момента М,



Таким образом,



Статическая прочность угловых швов обеспечена.

6. Определим величину катета k проектным расчетом, преобразуя зависимость (*):



Принято k= 3 мм.

---

Смотрите также файлы

• .docx

• 1. Физическая культура как учебная дисциплина высшего профессионального образования определение, задачи. Основные понятия.pdf

• 1 экологические основы выделения групп паразитов паразиты как биологический феномен.doc

• Диагностики, автора, на что направлена, аргументировав свой выбор.docx

• Нт гражданской защиты и пожарной безопасности ямалоненецкого автономного округа государственное учреждение дополнительного профессионального образования.pdf