3.2.2. Крепление полосы к косынке

П олоса приварена к косынке прорезным и двумя фланговыми швами и нагружена растягивающей силой Р. (Рис. 3.2.2)

Материал полосы — сталь СтЗ. Сварка выполнена электродами Э34 вручную. Определить длину фланговых швов l_ф и длину прорези l_пр, если катет шва k =8 мм, ширина прорези l_пр = 20 мм и сварное соединение должно быть равнопрочно растягиваемой полосе.

Решение.

Допускаемая нагрузка на растяжение для полосы

где для стали СтЗ принято [_р] = 160 Н/мм².

Расчет сварного соединения выполняем по принципу независимости работы швов, т. е. принимаем, что каждый из швов передает на косынку усилие, пропорциональное его расчетной площади. На рис. 3.2.3 показана эпюра про­дольных сил для полосы. Превышение длины фланговых швов над длиной прорези определяем из условия: в сечении 2—2 напряжения в полосе с уче­том ослабления ее прорезью должны быть равны допускаемым. Допускаемая продольная сила в сечении 2—2

следовательно, на участке 2—3 фланговые швы должны передать на косынку усилие

Усилие N передают участки фланговых швов длиной l_ф—l_пр. Опреде­ляем эту длину из условия прочности швов на срез;

где принято

На участке 1—2 усилие передается прорезным швом и участками флан­говых швов длиной l_пр:

Окончательно получаем длину прорези l_пр = 139 мм, длину фланговых швов l_ф = 139 + 43 = 182 мм.

3. Сварка стальных полос

Полосы из стали Ст2 сварены встык вруч­ную электродами Э42. Осевая сила изменяется в пределах от P_min = от 0,5Р_mах до Р_mах. Определить допускаемое значение Р_mах.

Решение.

Основное (при статическом нагружении) допускаемое напряжение для свариваемых полос []_р=140 Н/мм².

Допускаемое напряжение для шва при переменной нагрузке

Условие прочности сварного шва

откуда

4. Комбинированный шов

Проверить прочность сварных швов в соединении (Рис. 3.2.4). Материал полосы — сталь СтЗ. Сварка ручная электродом Э34.

Решение.

Расчет ведем по способу полярного момента инерции

Определяем положение центра тяжести швов. Абсцисса центра тяжести проекции швов на плоскость чертежа, отсчитываемая от вертикальной кромки полосы,

Момент инерции швов относительно оси х

Момент инерции швов относительно оси у

Полярный момент инерции швов относительно центра тяжести их про­екции

Расчетный полярный момент инерции швов (с учетом опасности их раз­рушения по биссекторному сечению)

Момент от силы Р

Haпpяжeниe от момента в точке, наиболее удаленной от центра тяжести швов,

Напряжение от осевой силы

Подставив суммарную расчетную площадь сварных швов

получим

Напряжение от сдвигающей силы (в предположении, что она восприни­мается только вертикальным швом)

где

Результирующее напряжение в точке С равно геометрической сумме _m и _n. Максимальное напряжение _m направлено перпендикулярно r_max

( определено построением);

Суммарное напряжение в точке D определяется как геометрическая сумма трех напряжений: _n; (_m)_D и _P:

(определено построением векторного многоугольника).