Методические указания к выполнению задания 2

1 Расчет сварных соединений

1.1 Соединение встык

Соединение работает на отрыв. Условие прочности

(2.1)

Рисунок 2.1 - Расчетная схема стыкового соединения

1.2 Соединение в нахлестку

Рисунок 2.2 - Расчетная схема соединения в нахлестку

Различают фланговые, лобовые и комбинированные швы. Сечение шва – равнобедренный прямоугольный треугольник с катетом k. Швы работают на срез.

Условие прочности фланговых швов:

(2.2)

Условие прочности лобовых швов

(2.3)

Для комбинированных швов

(2.4)

Условие прочности

1.3 Соединение в тавр

Соединяемые элементы перпендикулярны. Соединения выполняется стыковым швом с разделкой кромок или угловыми швами без разделки кромок (рисунок 2.3).

Рисунок 2.3 - Расчетная схема соединения втавр

Стыковой шов работает на отрыв и условие прочности имеет вид:

(2.5)

У гловой шов работает на срез по биссекторной плоскости и условие прочности имеет вид:

(2.6)

Допускаемые напряжения и для шва выбираются по таблице 1.1 [1].

Пример расчета сварного соединения

Дано:

=150Н/мм²;

α=π/6=30º;

F=60кН.

Решение:

1 Условие прочности на разрыв для уголка

,

отсюда площадь сечения

.

Из таблиц сортамента имеем: уголок равнобокий №5 b=50мм, z₀=14,2 мм, δ=5 мм.

2 Условие прочности для шва на срез

τ= ,

отсюда суммарная длина шва

где k=δ=5 мм; [τ]^’=0,6[σ]_p=0,6∙150=90 Н/мм².

3 Суммарная длина шва

l_Σ=l_л+l_ф; l_л=50 мм – длина лобового шва.

Фланговые швы

l_ф= l_Σ- l_л=190-50=140 мм;

l_ф= l_ф1+ l_ф2.

Из условия равнопрочности швов

;

l_ф2= l_ф- l_ф1=140 - 100=40 мм.

4 Ширина косынки

l_ф1∙sinα=100∙sin30º=50 мм.

Принимаем

2 Расчет резьбовых соединений

При действии только осевой силы F (рым - болты) условие прочности винта имеет вид

(2.7)

где - внутренний диаметр резьбы;

- предел текучести; - нормативный коэффициент запаса.

Для затянутых болтов с учетом момента трения в резьбе

(2.8)

где при расчете по IV теории прочности и при расчете по III теории.

При проектном расчете из этих выражений определяется , а затем по таблице 3.1 [1] выбирается метрическая резьба и выписываются его параметры:

Витки резьбы считаются на срез и смятие. Условие прочности на срез

(2.9)

где - высота гайки; - число витков.

Условие прочности на смятие

(2.10)

Допускаемые напряжения:

для стали ;

для чугуна ; .

При проектном расчете из этих формул определяется высота гайки (глубина ввинчивания).

При действии на соединение поперечных нагрузок Q различают болты, поставленные с зазором и без зазора. Если болты поставлены с зазором, то необходимо, чтобы затяжкой болта обеспечивалась сила прижатия между соединяемыми деталями (осевая сила на болте)

(2.11)

где - коэффициент трения между скрепляемыми деталями. По этой силе рассчитывается стержень винта или определяется допускаемая нагрузка.

Если болт поставлен без зазора, то он работает на срез и смятие как заклепка. Условия прочности:

(2.12)

где – минимальная толщина соединяемых деталей.

Из выражений (2.12) определяют необходимый диаметр болта или допускаемую нагрузку.

Примеры расчета резьбовых соединений приведены в [1] на страницах .