Некоторые буквенно-цифровые обозначения швов
Форма поперечного сечения шва |
Толщина листов, мм |
Обозначение |
|
|
1…6 4…26 4…60
1…6
1…30 |
С5 С2 С8
У2
У4 |
|
|
Шов непрерывный Шов прерывистый с цепным расположением |
2…40 |
Т1
Т2 |
|
Шов непрерывный Шов прерывистый с шахматным расположением Шов прерывистый с цепным расположением |
2…30 |
Т3
Т4
Т5 |
|
Шов односторонний Шов двусторонний |
2…60 2…60 |
Н1 Н2 |
Обозначение шва, состоит из буквы, обозначающей вид соединения и цифры, обозначающей форму кромок, например: С8 – шов стыкового соединения; У4 – углового; ТЗ – таврового; Н2 – нахлесточного. В табл. 3 приведены буквенно-цифровые обозначения швов.
Знак
и размер катета используется только
для угловых швов.
Пример условного обозначения шва таврового соединения без скоса кромок, двухстороннего прерывистого с шахматным расположением, выполняемого ручной дуговой сваркой: катет шва 8 мм, длина провариваемого участка 50 мм, шаг 100 мм:
ГОСТ 5264-80- Т4 - 8-50Z100.
Примеры расчёта заклёпочных соединений
Пример 1. Рассчитать сварное соединение двух равнобоких уголков с плитой (рис. 2.11). Р = 50 кН, α = 30°. Допускаемое напряжение растяжения материала уголка [σ]р = 160 МПа. Нагрузка статическая. Сварка выполнена вручную электродом марки Э42А угловым швом.
Рис. 2.24
Решение.
Выбираем по табл. 1 допускаемые напряжения для сварного шва: [σ]Р = 160 МПа; [τ]ср = 104 МПа.
Из условия равновесия узла С
Определяем усилия в тяге 1 и подкосе 2 (рис. 2.11). В тяге 1 действует растягивающее усилие N1 = 50 кН; в подкосе 2 – сжимающее усилие М2 = 50 кН.
Каждый из двух уголков тяги и откоса воспринимает усилие N' = 25 кН. Из условия прочности на растяжение (сжатие)
Выбираем по сортаменту неравнополочный уголок № 2,5, для которого d = 4 мм; F = 200 мм2; b = 25 мм; z0 = 7,6 мм (рис. 2.12)
Рис. 2.25. Схема приварки уголка
В рассматриваемой схеме усилия по абсолютной величине во всех уголках равны, поэтому расчет сварного ада достаточно сделать для одного уголка.
Выбираем длину лобового шва равную ширине полки уголка Lл = b = 25. Величину катета «K» сварного шва принимаем равной толщине стенки уголка K = d = 4 мм.
Определим усилие, воспринимаемое лобовым швом
Nл = 0,7·K· Lл = 0,7·0,4·2,5·104·10-1 = 7,28 кН.
Усилие, воспринимаемое фланговыми швами,
Nф = N' – Nл = 25-7,28 = 17,72 кН.
Усилия, воспринимаемые каждым фланговым швом, определяем по формулам [1]
где ℓ1 = z0+0,5 · K = 7,6+2 = 9,6 мм; ℓ2 = 19,4 мм.
Требуемую длину каждого из фланговых швов определяем из расчета на прочность по соответствующей нагрузке:
Принимаем L1 = 41 мм.
Пример 2. Рассчитать сварное соединение двутавровой балки с колонной (рис. 2.13). Р = 5 кН; а = 1 м. Сварка выполнена вручную электродом Э42А угловым швом по всему контуру профиля. Допускаемые напряжения материала балки на растяжение [σ]Р = 160 МПа.
Рис. 2.26. Расчетная схема соединения втавр
Решение.
По таблице 3 выбираем допускаемое напряжение сварного шва [τ]/ср = 0,65· [σ]Р = 0,65·160 = 104 МПа.
Из условия прочности балки на изгиб определяем потребный момент сопротивления
По сортаменту ГОСТ 8239-72 выбираем двутавровую балку №10, для которой: W = 39,7 см3; h = 100 мм (на рисунке 2.13 h = Н ); b = 55 мм и d = 4,5 мм.
Определяем потребную высоту катета «K» сварного шва. Сварной шов воспринимает поперечную силу Q = Р = 5 кН. и изгибающий момент Мmax = 5 кН·м. В таких случаях расчет, обычно, проводят при следующих допущениях [6]: поперечная сила воспринимается только вертикальными швами; напряжения по длине сварных швов распределены равномерно.
Напряжения в сварном шве от поперечной силы Q
,
где Fb – расчетная площадь вертикальных сварных швов.
Напряжения от изгибающего момента
где
момент сопротивления сварного шва.
Эквивалентные напряжения в наиболее опасной точке
Откуда катет сварного шва K = 0,48 см = 48 мм.
Пример 3. Рассчитать сварное соединение кронштейна с плитой (рис. 2.14). Материал кронштейна сталь Ст. 3 [σ]Р = 160 МПа, допускаемое напряжение материала шва. [τ]ср = 104 МПа; Р = 100 кН. Соединение выполнено угловыми швами по контуру опорного сечения кронштейна. Угол α = 30°.
Рис. 2.27. Расчетная схема
Решение.
Силу Р разложим на горизонтальную Рx и вертикальную Рy составляющие.
Рx = P·sinα = 100·0,5 = 50 кН.
Рy = P·cosα = 86,6 кН.
Так как высота Н и ширина b кронштейна не заданы, то одной из этих величин необходимо задаться. Принимаем b = 20 мм. Определяем высоту кронштейна в заделке. Напряжение в наиболее опасной точке 1 равно
Откуда Н = 26,35 см = 263,5 мм. Принимаем Н = 265 мм. Из условия прочности определяем потребную величину катета «K» сварного шва. В сварном шве действуют напряжения:
Напряжения Px и M и арифметически складываем, как действующие по одному направлению
Определяем размер катета сварного шва.
,
т.е. K = 1,42 см или 14 мм.
Пример 4. Рассчитать сварное соединение кронштейна с колонной (рис. 2.15). Р = 10 кН; L = 300 мм; α = 30°. Расстояние от точки приложения силы Р до центра тяжести поперечного сечения кронштейна в заделке f = 150 мм. Кронштейн изготовлен из листовой стали Ст. 3 толщиной δ = 6 мм; [σ]р = 160 МПа. Сварка осуществляется вручную с обваркой по контуру угловым швом [τ]ср = 104 МПа.
Рис. 2.28. Расчетная схема соединения
Решение.
Силу Р раскладываем на горизонтальную Рx и вертикальную Рy составляющие:
Рx = P·sinα = 10·0.5 = 50 кН.
Рy = P·cosα = 10·0,866 = 8,66 кН.
Определяем потребную высоту кронштейна Н в заделке из условия прочности. От силы Рx материал испытывает внецентренное растяжение, от силы Рy – плоский изгиб. Максимальные напряжения в точке 1
Откуда Н = 11 см или 110 мм.
Из условия прочности определяем размер катета «K» сварного шва. В наиболее опасной точке шва 1 действуют напряжения:
где
– момент сопротивления сварного шва
от поперечной силы
.
Напряжения
арифметически складываем как действующие
по одному направлению.
Напряжения
.
Суммарные напряжения
(кН/см2)
Откуда K = 0,57 см = 5,7 мм.
Принимаем катет сварного шва K = 6 мм.
Пример 5. Рассчитать сварное соединение стального листа толщиной δ = 8 мм со швеллером №18 (рис. 2.16) Сварка осуществляется электродом Э42А угловым швом по периметру соединения. Допускаемое напряжение сварного шва [τ] = 92 МПа; Р = 26 кН; L = 400 мм; Н = 220 мм.
Рис. 2.29
Решение.
По сортаменту (ГОСТ 8240-72) для швеллера №18 h = 180 мм; d = 5,1 мм. Принимаем размер катета сварного шва K = 5 мм, и проверяем соединение на прочность. Расчет сварного шва на прочность проводим по способу полярного момента [5].
Касательное напряжение от действия момента
,
где М – расчетный момент; rmax – расстояние от центра тяжести швов до наиболее удаленной точки шва; IP – полярный момент инерции швов.
IP = Ix+ Iy .
Здесь b = h = 18 см. Тогда IP = 2144 + 1360 = 3504 cм4. При этом rmax = 149 мм.
Касательное напряжение от момента
.
Напряжение от поперечной силы
.
Суммарное напряжение
.
Для катета K = 5 мм напряжение в сварном шве (τс = 47,8 МПа) значительно ниже допускаемого ([τ]СР = 92 МПа). Поэтому размер катета следует уменьшить и вновь сделать проверку на прочность.
Принимаем катет K = 3 мм, тогда
Ix = 1283 см4 ; Iy = 814 см4 , IP = 2097 см4 , rmax = 146 мм
Т.е. τс < [τ]ср.
В подобных конструкциях не рекомендуется выбирать катет сварного шва менее 3 мм. Поэтому окончательно принимаем катет сварки K = 3 мм.
Пример 8. Рассчитать сварные швы, соединяющие зубчатый венец колеса с диском (рис. 2.17). Диаметр диска D = 150 мм. Передаваемая мощность N = 20 кВт. Угловая скорость ω = 30 c-1. Материал диска сталь Ст. 2 – [σ]P = 140 МПа. Материал зубчатого венца Сталь 45 – [σ]P = 200 МПа. Сварка выполняется электродом Э42А круговым угловым швом с двух сторон.
Рис. 2.30. Расчетная схема сварного соединения
Решение.
По таблице 3 определяем допускаемое напряжение сварного шва:
[τ]СР = 0,65·[σ]P = 0,65·140 = 91 МПа,
где [σ]P – допускаемое напряжение материала диска, как наименьшее из двух материалов.
Момент, передаваемый зубчатым колесом, а следовательно, и сварными швами
Момент, передаваемый двумя круговыми швами равен [2]
.
Подставим значение момента и определим размер катета:
.
Окончательно принимаем размер катета шва по минимально допустимому размеру K = 3 мм.