Детали машин и основы конструирования

При этом напряжения σ по торцу полосы распределяются подобно тому, как распределяются нормальные напряжения в поперечном сечении балки при изгибе. Переходя к принятому ранее условному расчету лобовых швов по касательным напряжениям, получим условие прочности:

где Wx – осевой момент сопротивления биссекторного сечения сварного шва.

Фланговые швы – швы,

действующей силе (рис. 3.10). Напряжение по дли-

не распределяется неравномерно, потому что деформации деталей по длине шва будут разными. Неравномерность тем больше, чем больше длина швов. На практике длину швов ограничивают условием lф ≤ 50k.

Фланговые валиковые швы рассчитываются также на срез по биссекторному сечению в предположении, что на-

Для флангового соединения, нагруженного моментом (рис. 3.11), может быть использован точный метод расчета, если lф ≥ b (рис. 3.11, а), и приближенный метод, если lф < b

(рис. 3.11, б).

41

elib.pstu.ru

При выводе этой формулы условно полагают, что напряжения направлены вдоль швов и распределены по длине швов равномерно.

Если одна из соединяемых деталей асимметрична (рис. 3.12), то расчет прочности производят с учетом нагрузки, воспринимаемой каждым швом (ц.т. – центр тяжести уголка).

Рис. 3.12

Соблюдая условие равнопрочности, швы выполняют с различной длиной так, чтобы

При этом напряжения в обоих швах

elib.pstu.ru

Комбинированный шов (рис. 3.14) рассчитывают на основе принципа распределения нагрузки пропорционально несущей способности отдельных швов.

Рис. 3.14

Условие прочности комбинированного шва

При расчете комбинированного сварного соединения, нагруженного моментом и осевой силой в плоскости стыка (рис. 3.15), можно использовать два способа.

Рис. 3.15

Если горизонтальные швы короткие, то используют упрощенный способ в предположении, что внешний момент уравновешивается моментом сил, возникающим в горизонтальном шве, и моментом, возникающим в вертикальном шве:

44

elib.pstu.ru

Если lф ≥ lл, то следует использовать точный метод расчета. При этом предполагаем, что соединение стремится повернуться вокруг центра тяжести опасного сечения О. Напряжения в элементах шва при этом прямо пропорциональны радиусам– векторам от точки поворота до этих элементов:

elib.pstu.ru

На рис. 3.16 показан случай, когда соединение, нагруженное осевой силой, образовано стыковым и комбинированными сварными швами.

Рис. 3.16

При расчете такого соединения используется принцип независимости действия сил: часть нагрузки Fст (пропорционально площади стыка δb) берет на себя стыковой шов, остальная часть Fн воспринимается угловыми швами накладки пропорционально площади среза

Аср = 2 0, 7kан + 2 2 0, 7klн,

Общая площадь среза угловых швов определяется по формуле

46

elib.pstu.ru

Условие прочности угловых швов выглядит следующим образом:

(3.21)

3.2.3. Тавровые соединения

Тавровые соединения – это соединения, в которых элементы расположены во взаимно перпендикулярных плоскостях (рис. 3.17). Соединения выполняются стыковым швом с разделкой кромок (см. рис. 3.17, а) или угловыми швами без разделки кромок (см. рис. 3.17, б).

Рис. 3.17

При нагружении изгибающим моментом М и силой F условие прочности запишется следующим образом:

– для стыкового шва

elib.pstu.ru

На рис. 3.18, а представлено тавровое сварное соединение, выполненное угловыми швами и нагруженное осевой и поперечной силами.

Рис. 3.18

В плоскости среза сварного шва (см. рис. 3.18, а) действуют напряжения τ ′F и τ ′Fa от продольной и попереч-

ной сил, а также напряжения от изгибающего момента М

(см. рис. 3.18, в).

Если пренебречь напряжениями, действующими по кромке δ (δ << b), то максимальные напряжения в сварном шве, например, в точке А, определятся следующим образом:

48

elib.pstu.ru

τ′ = F . (3.24) F 2 0, 7kb

Вкачестве расчетного напряжения τ ′ср принимается гео-

(3.25)

На рис. 3.20, а представлено аналогичное по схеме нагружения тавровое соединение, но выполненное стыковыми швами.

Рис. 3.20

Максимальные напряжения в расчетном сечении сварного шва (рис. 3.20, б) вычисляются по формулам:

49

elib.pstu.ru

Поскольку в сечении одновременно действуют нормальные и касательные напряжения, суммарное напряжение определяем как эквивалентное по теории прочности:

На рис. 3.21, а показано выполненное угловыми швами тавровое соединение трубы с плоским основанием, нагруженное крутящим и изгибающим моментами.

Рис. 3.21

Напряжения в сечении среза (рис. 3.21, б) от крутящего момента определяются как

В выражении (3.28) принято, что катет шва «k» мал по сравнению с d, напряжения распределены равномерно по кольцевой площадке, равной 0,7kπ dср , а dср = d + 0,7k ≈ d.

50

elib.pstu.ru