24. Расчёт сварных соединений с угловыми швами. Допускаемые напряжения сварных швов

Угловые швы образуются при сваривании деталей нахлёсточных (а), тавровых (б), угловых (в), кромки которых не имеют скосов.

Расчётная высота p ≈ 0,7k, где k – катет шва.

Катет шва принимают из соотношения δ_min ≥ k ≥ 3 мм

В угловых швах очень высокая концентрация напряжений k_σ ≈ 2,5…4,5

Это существенно ограничивает их применение при переменных нагрузках. Деформация сварных соединений под действием нагрузки приводит к неравномерности нагружения швов. Особенно ощутима концентрация напряжений в продольных (фланговых) швах (линия действия нагрузки совпадает с направлением шва).

Причём чем длиннее шов, тем выше k_σ. Поэтому длину фланговых швов ограничивают l = 50k. Короче 30мм швы также не делают из-за дефектов по концам шва.

Расчёт условно ведут по касательным напряжениям τ_F=F/A ≤ [τ’],

где A=pl=0,7kl

l- суммарная длина швов

Поверхность разрушения швов поворачивают на плоскость стыка. Переносят силу F.

T =FR

напряжение в точке С:

τ_F = F/A = F/(πdp), p=0,7k

τ_M = M/W_изг = FL4/(πd²)

τ_T = T/W_кр = FR2/(πd²)

Допускаемые напряжения в сварных соединениях.

Допускаемые напряжения в сварных соединениях определяют на основе стыков в долях от допускаемого напряжения от основного металла.

Вид сварки	Вид шва	Характер напряженного состояния	Сварка ручная Электродами Э42А и Э50А и автоматическая	Сварка ручная Э42 и Э50
Дуговая плавящимися электродами	Стыковой	Сжатие	[σ’]сж= [σ]р	[σ’]сж= [σ]р
		Растяжение	[σ']р=[σ]р	[σ']р=0,9[σ]р
		Срез	[τ']=0,65[σ]р	[τ']=0,6[σ]р
	Угловой	Срез	[τ']=0,65[σ]р	[τ']=0,6[σ]р

25. Соединение деталей с натягом. Достоинства и недостатки. Определение давления на контактирующих поверхностях.

С оединение с натягом – это напряжённое состояние, в котором на поверхностях контакта соединяемых деталей после сборки возникают распределённые по поверхности контакта и нормальные к этой поверхности силы. Эти силы (давление на поверхности контакта) появляются вследствие упругих деформаций при сборке и определяются натягом.

С оединение деталей происходит в основном по цилиндрическим и каноническим поверхностям. Достоинства:

1. Простота изготовления поверхностей вращения

2. Могут передавать значительные силы и моменты

3. Нагрузки могут быть постоянными, переменными, ударными и реверсивными

4. Хорошо центрируют детали

Недостатки:

1. Необходимо специальное оборудование

а). Механическое прессование, гидравлическое и винтовое

б). Температурное деформирование (отверстие – нагрев до 150С; вал –охлаждение (углекислота -76С, жидкий воздух -190С))

Несущая способность пункта б) лучше пункта а)

2. Большое рассеивание несущей способности

а) коэффициент трения стали по стали f=0,08…0,22

б) разброс размеров

в) снижение усталостной прочности из-за концентрации напряжений

3. Несущая способность и потребное давление

У словие работоспособности соединения – отсутствие сдвига деталей, т.е. F_тр≥F_сдв. При нагружении соединения осевой силой:

F_а<F_тр F_аS = πdlpf

Где S – запас по сцеплению (S≥1,5)

Потребное давление: p = (SF_а)/(πdlf)

При нагружении соединения вращающим моментом, условие несдвигаемости деталей:

вращающий момент T < момента трения T_тр

TS= πdlpf (d/2) → потребное давление p = (2ST)/( πd²lf)

При одновременном нагружении силы Fа и Т, расчёт ведут условно по равнодействующей силе.

При нагружении соединения изгибающим моментом

Н а равномерную эпюру давления p от посадки накладывается эпюра давления p₁ от момента

4/π – это множитель, учитывающий серпообразный характер распределения давления.

W = (dl²)/6

Условие работоспособности данного соединения – нераскрытие стыка (т.е. p>p₁). Согласно этому условию

или → потребное давление

При одновременном нагружении F_а, T, M потребным давлением является большое значение p из выше приведённых формул.

По величине потребного давления p определяется величина расчётного (теоретического) натяга по зависимости Ляме

N [N] = [мкм] [p] = [Н/мм²] [d] = [мм]

Гд С₁ и С₂ – коэффициенты жёсткости

μ₁ и μ₂ – коэффициенты Пуассона (отношение поперечной к продольной деформации под действием силы)

E₁ и Е₂ – модули упругости

Если в формулу Ляме поставить потребное давление, то получим min рабочий натяг, необходимый для обеспечения работоспособности соединения.