101. Соединение контактной сваркой.

Стыковая контактная сварка при соблюдении установленных правил технологии обеспечивает равно прочность соединения и деталей, поэтому можно не выполнять специальных расчетов прочность соединения при статических нагрузках. Это справедливо только в том случае, если разогрев металла в зоне сварки не влечет за собой снижения его прочности (например, низкоуглеродистые и низколегированные стали, не подвергающиеся термообработке). В противном случае допускаемое напряжение при расчете деталей в месте стыка снижают с учетом уменьшения прочности материала в зоне термического влияния. При переменных нагрузках допускаемые напряжения понижают по сравнению со статическими так же, как и для стыковых соединений, дуговой сваркой

Точечная сварка применяется преимущественно для соединения деталей из тонкого листового материала при соотношении толщин  3. Д иаметр сварной точки выбирается в зависимости от толщины меньшей из свариваемых деталей;

d= 1,2+4 мм при  < 3 мм,

d= 1,55+5 мм при  > 3 мм.

Минимальный шаг t ограничивается явлением шунтирования тока ранее сваренной точкой. Расстояние от кромок t1 и t2 нормируют с учетом технологических и силовых факторов. Обычно принимают t=3d; t₁ =2d; t₂=1.5d;

Соединения точечной сваркой работают преимущественно на срез. При расчете полагают, что нагрузка распределяется равномерно по всем точкам. Неточность расчета компенсируют уменьшением допускаемых напряжений

где z — число сварных точек; i — число плоскостей среза. Для конструкции по рис. 18, а z = 4, i = 1; по рис. 18, б z = 2, i = 2

При нагружении точечных сварных соединений моментом в плоскости стыка деталей расчетную точку и ее нагрузку определяют так же, как и для заклепочных соединений или соединений с болтами, поставленными без зазора.

Точечному соединению свойственна высокая концентрация напряжений. Поэтому оно сравнительно плохо работает при переменных нагрузках. Концентрация напряжений образуется не только в сварных точках, но и в самих деталях в зоне шва.

Точечные сварные соединения чаще применяют не как рабочие, воспринимающие основную нагрузку, а как связующие (например, крепление обшивки к каркасу).

Шовная сварка. Напряжения среза (21)

Концентрация напряжений в швах меньше, чем при точечною сварке

102. Соединения с натягом

Натягом N называется положительная разность диаметров вала и отверстия. N = B — A. После сборки диаметр посадочного отверстия становится общим. На поверхности посадки возникает удельное давление р и соответствующие ему силы трения, которые обеспечивают неподвижность соединения. В инженерной практике такое соединение называют прессовым.

Нагрузочная способность прессового соединения прежде всего зависит от натяга, значение которого устанавливают в соответствии с нагрузкой. Практически расчетный натяг очень невелик, он измеряется микрометрами и не может быть выполнен точно. Неизбежные погрешности производства приводят к рассеиванию натяга, а, следовательно, и к рассеиванию нагрузочной способности соединения. Рассеивание натяга регламентируется стандартом допусков и посадок. Изучение допусков и посадок является предметом курса «Допуски и технические измерения». В курсе «Детали машин» излагается расчет прочности соединения.

Сборку любого прессового соединения выполняют одним из трех способов: прессованием, нагревом втулки, охлаждением вала.

Прессование — распространенный и несложный способ сборки. Однако этому способу свойственны недостатки: смятие и частичное срезание (шабровка) шероховатостей посадочных поверхностей, возможность неравномерных деформаций деталей и повреждения их торцов. Шабровка и смятие шероховатостей приводят к ослаблению прочности соединения до полутора раз; по сравнению со сборкой нагревом или охлаждением. Для облегчения сборки и уменьшения шабровки концу вала и краю отверстия рекомендуют придавать к оническую форму.

Шабровка поверхностей контакта устраняется полностью при сборке по методу нагревания втулки (до 200...400°С) или охлаждения вала (твердая углекислота — 79°С, жидкий воздух — 196°С). Недостатком метода нагревания является возможность изменения структуры металла, появление окалины и коробления. Метод охлаждения свободен от этих недостатков.

Необходимую разность температур t нагрева втулки или охлаждения вала, обеспечивающую свободную сборку, подсчитывают по формуле t=(N_max+S₀)/( d), где N_mах — наибольший натяг посадки; S₀ - минимально необходимый зазор, обеспечивающий свободную сборку (рекомендуется принимать равным минимальному зазору посадки H7/g6),  — температурный коэффициент линейного расширения (для стали и чугуна   10 10^-6 С); d — номинальный диаметр посадки.

Нагрузочная способность соединения зависит от величины натяга. Сборку обычно производят: прессованием, охлаждением вала или нагревом втулки.

Условие прочности при нагружении осевой силой:

_, где р — давление на поверхности контакта, К = 1,5 — 2 — коэффициент запаса прочности, l — длина втулки, d — диаметр соединения.

При нагружении соединения крутящим моментом условие прочности имеет вид:

При совместном действии осевой силы F_a и крутящего момента Т условие прочности примет вид:

Удельное давление связано с натягом зависимостью:

где N — расчетный натяг,

Е₁ и Е₂ — модули упругости, ₁ и ₂ — коэффициенты Пуассона материалов вала и втулки. Расчет при нагружении изгибающим моментом проработать самостоятельно ( Иванов М.Н. Детали машин).