§ 5. Сварные рамы и станины

Простейшая конструкция рамы, спроектированная из уголков

и швеллеров, приведена на рис. 17-7. Для увеличения жесткости

4-i -----------

h________

А Л

К.____

\ А

А-А Г

А-А

П

=_!

Рис. 17-7. Легкие сварные рамы из уголков и швел­леров

рам в горизонтальной плоскости рекомендуется предусматри­вать постановку распорок из швеллеров, уголков и т. п.

В целях повышения жесткости целесообразно применять для легких рам тонкостенные гнутые и штампованные уголки, швел­леры, U-образные и другие профили. Для соединения указан­ных элементов применяют не только дуговую, но и контактную сварку.

Пример расчета. Требуется определить прочность рамы (рис. 17-8, а) при следующих условиях: средние поперечные бал­ки 2 пролетом /=1,0 м двутаврового профиля нагружены по дли­не равномерной нагрузкой (? = 6,0 Т/м (рис. 17-8,6); собственным весом балок пренебрегаем. Продольные балки имеют коробча­тое сечение. Они обладают большой жесткостью на кручение. Поэтому поперечные балки можно считать защемленными в продольных.

424

Опорный момент балки, защемленной двумя концами, равен

М

ql* 6,0-1 =

12

12

0,5 Г- .и = 50 000 кГ ■ см.

Момент инерции поперечной балки по сечению Б—Б составит ^2№ ' '+2 ( 16 • 1 ■ 10,54--^) = 4197 ^'.

Рис. 17-8. К примеру расчета прочности сварной рамы:

а) конструкция рамы; 6) схема идгруженяя поперечной балки; в) схема нагружеиия продольных балок (боковин)

Момент сопротивления поперечной балки \F=^^ = 38] см\

Напряжение в поперечной балке равно

50000 _{101 г}. , о — .,». = 131 к! ;см-,

Поперечная сила в балке равна

L ■2

Q^£. = W±±-,3,0 Т.

425

Статический момент горизонтального листа относительно центра тяжести сечения равен

5 = 16- 1 ■ 10,5- 168 см\

Касательные напряжения в поясных швах поперечной балки у опоры с катетом к = 6 мм равны

-- ^{QS 3000}'¹⁶⁸ =143 «/>*».

J ■ 2-0,7к ~~ 4197 ■ 2 ■ 0,7 ■ 0,6

Прикрепление поперечных балок к продольным спроектирова­но следующим образом. Кромки горизонтальных листов попереч­ной балки скошены и приварены встык. Вертикальная стенка обварена угловыми швами с катетом к=Ь мм. В прикреплении предусмотрена косынка, показанная на рис. 17-8, а. При опреде­лении напряжений учитываем в соединении только стыковые и вертикальные угловые швы. Швы, приваривающие косынки, в учет не принимаем. Момент, воспринимаемый парой стыковых горизонтальных швов, определяется по формуле

M_CTr-.oF_t{k_B-\-s_T), (17.17)

где с—напряжение в горизонтальном листе двутавровой

балки; F_v — площадь горизонтального листа двутавровой балки; /г_в+5_г —плечо пары. Момент, воспринимаемый двумя вертикальными угловыми швами, равен

Л?„-2т ^0Jf^B . (17.18)

Расчетный момент вычисляется по формуле

М = oF_T (К, + s_T) + 2~. -^L. (17.19)

Примем в запас прочности, что сг численно равно т. При этом касательное напряжение

М

2 ■ 0,7 кЫ

Ft («в т- * г) -I----------g--------

|.б • \'(20-\ 1)-:

⁵⁰ Т-0,7. 0,6-20» •^{==127 КГ}1^СМ*- <¹⁷-²⁰>

426

Продольные балки рассчитывают- по схеме рис. 17-8, е.

При больших сечениях элементов рам их конструируют из листового металла. На рис. 17-9 показана рама тележки ваго­на. Конструкция рамы представляет собой Н-образную систему из вертикальных листов, соединенных с горизонтальными листа­ми. В конструкции достигнуто плавное соединение балок меж­ду собой.

Определяют усилия и напряжения от заданных нагрузок в основных элементах рам. Сварные швы встык, сваренные

д L*-

Рис. 17-9. Сварная рама тележки вагона

дугой и электрошлаковой сваркой, испытывают те же напря­жения, что и основная конструкция,