Детали машин и основы конструирования.-1

УДК 621.81.001.66 (075)

П12

Рецензенты:

кандидат технических наук В.И. Ковров заведующий лабораторией физико-механических свойств материалов,

(Институт механики сплошных сред УрО РАН); кандидат технических наук А.И. Дегтярев

(Пермский государственный технический университет)

Павлецова Н.К.

П12 Детали машин и основы конструирования: Учеб, пособие /Перм. гос. техн. ун-т. - Пермь, 2006. - 138 с.

Приведены краткие теоретические сведения, расчетные формулы и справочный материал, необходимый для выполнения контрольных работ. Показана последовательность выполнения расчетов, даны примеры решения задач. Кроме того, в приложении приведены варианты задач, решаемых при выполнении контрольных работ студентами заочного обучения.

УДК 621.81.001.66(075)

© Пермский государственный технический университет, 2006

1. СВАРНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ

1.1. Общие сведения

Сварные соединения представляют собой основной тип неразъемных соединений. Они образуются путем местного нагрева зоны соединения де­ талей. В современном машиностроении применяют различные виды свар­ ки. Наибольшее распространение получили электрические виды, основны­ ми из которых являются дуговая и контактная сварка. Различают три раз­ новидности дуговой сварки:

1)автоматическую сварку под флюсом. Этот вид сварки высокопро­ изводителен и экономичен, дает хорошее качество шва, применяется в крупносерийном и массовом производстве для конструкций с длинными швами;

2)полуавтоматическую сварку под флюсом. Используется для конст­ рукций с короткими прерывистыми швами;

3)ручную сварку. Применяется в тех случаях, когда другие виды ду­ говой сварки нерациональны. Этот вид сварки малопроизводителен. Каче­ ство шва зависит от квалификации сварщика.

Для дуговой сварки применяют электроды с различной обмазкой. По ГОСТ 9467-75 для ручной дуговой сварки конструкционных сталей изготовляют покрытые металлические электроды следующих типов:

Э42, Э46 и Э50 - для сварки углеродистых и низколегированных конструкционных сталей с временным сопротивлением а в до 500 МПа;

Э42А, Э46А и Э50А - для сварки углеродистых и низколегированных конструкционных сталей с а в до 500 МПа, когда к металлу сварных швов предъявляют повышенные требования по пластичности и ударной вязко­ сти;

Э55 и Э60 - для сварки углеродистых и низколегированных сталей с 500 < а в < 600 МПа;

Э70, Э85, Э100, Э125, Э150 - для сварки легированных конструкци­ онных сталей повышенной и высокой прочности с о в> 600 МПа.

Буква Э обозначает электрод, число после буквы Э - минимальный гарантируемый предел прочности металла шва в кгс/мм , буква А - гаран­ тируемое получение повышенных пластических свойств металла шва.

Контактная сварка применяется в серийном и массовом производстве для нахлесточных соединений тонкого листового металла (точечная, шов­ ная контактная сварка) или для стыковых соединений круглого и полосо­ вого металла (стыковая сварка).

Всовременном машиностроении, в строительстве и других отраслях промышленности сварные соединения вытеснили заклепочные, за исклю­ чением особых случаев. В настоящее время сварку широко применяют как способ получения заготовок деталей из проката в мелкосерийном и еди­ ничном производстве, а также в ремонтном деле. Сварными выполняют станины, рамы, корпуса редукторов, зубчатые колеса, шкивы, коленчатые валы и другие детали.

Вмассовом производстве используют штампосварные детали, полу­ ченные дуговой автоматической или контактной сваркой.

1.3. Конструктивные разновидности сварных соединений и типы швов

В зависимости от взаимного расположения соединяемых элементов применяют следующие виды сварных соединений:

1) стыковые - соединяемые детали расположены в одной плоскости и являются продолжением одна другой (рис. 1.1, а, б, в)\

указанные пределы, то на листе, имеющем большую толщину, должен

быть сделан с одной или с двух сторон скос длиной / = 5(5] - б) и /, =

= 2,5(5, - 6).

Швы, предназначенные для соединения элементов, расположенных в разных (параллельных или пересекающихся) плоскостях, называют угло­ выми. В зависимости от формы сечения различают швы: с сечением в виде равнобедренного треугольника (рис. 1.3, а)\ неравнобедренного треуголь­ ника (рис. 1.3, б), основание которого больше высоты; треугольника с кри­ волинейными сторонами (рис. 1.3, в).

Рис. 1.3. Угловые швы

За катет шва принимают меньший катет вписанного в сечение шва равнобедренного или неравнобедренного прямоугольного треугольника. Высота q выпуклости (усиления) шва допускается не более 2 мм для швов, выполненных в нижнем положении, и не более 3 мм для швов, выполнен­ ных в остальных положениях. Размер Д (вогнутость сварного шва) допус­ кается не более 3 мм. Угловые швы применяют для нахлесточных соеди­ нений, соединений с накладками (см. рис. 1.1, б, в) и тавровых (см. рис. 1.1, ж). Катет шва выбирают из условия К < 5, но не менее 3 мм.

В зависимости от расположения угловые швы бывают:

а) лобовые, расположенные перпендикулярно линии действия силы (рис. 1.4, а)\

б) фланговые, расположенные параллельно линии действия силы (рис. 1.4, б);

в) комбинированные, состоящие из сочетания лобовых и фланговых швов (рис. 1.4, в).

Из-за дефектов сварки на концах шва (непровар в начале и кратер в конце шва) выбирают минимальную длину шва не менее 30 мм. В нахле­ сточных соединениях выбирают длину нахлестки / > 45, где 5 - минималь­ ная толщина свариваемых деталей. Длина лобовых швов не ограничена.

Основным критерием работоспособности швов сварных соединений является прочность.

1.4.1. Стыковые соединения

Расчет швов (рис. 1.6) производят на растяжение или сжатие по сече­ нию соединяемых деталей (без учета утолщения шва). Условие прочности шва на растяжение

где F - внешняя нагрузка, действующая в плоскости соединяемых листов, перпендикулярно шву; А = 5/ - площадь сварного шва в сечении, перпен­ дикулярном линии действия силы (5 и / - соответственно толщина одной

из соединяемых деталей и длина шва); [а] р - допускаемое напряжение сварного шва при растяжении (обычно [а] р= (0,9...1,0) [а] р , где [а] р - допускаемое напряжение при растяжении основного металла).

s i | g - £ C

Рис. 1.6. Схемы нагружения стыковых соединений

Прочность стыкового соединения, полученного контактной сваркой, принимают равной прочности основного металла.

Допускаемая растягивающая или сжимающая нагрузка в сварных

Здесь Р - угол между образующей косого шва и линией действия силы (см. рис. 1.6, б).