Скачиваний:
10
Добавлен:
14.02.2023
Размер:
424.26 Кб
Скачать

2

4. ДЕТАЛИ МАШИН

4.1. Соединения

Задача 4.1.1. Рассчитать сварное нахлесточное соединение равнопо-

лочного уголка 75 ´ 75 ´ 8,

z0 = 21,5 мм (ГОСТ 8509-72) с косынкой

(рис. 4.1). Нагрузка осевая

растягивающая переменная: Fmax =138 кН,

Fmin = 46 кН. Сварка ручная дуговая электродом Э50А. Материал уголка и

косынки - сталь Ст3.

Решение. 1. Для уменьшения длины перекрытия уголка с косынкой выбираем комбинированный угловой шов с нормальным сечением. Высоту катета слева принимаем равной толщине полки уголка, т. е. R = 8 мм.

2. Определяем допускаемое напряжение среза для сварного соединения. Для угловых швов при переменной нагрузке:

[τ]ср '= g × 0,65[σ]р ,

где g =

 

 

 

1

 

=

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

= 0,82 .

 

 

4

-

Fmin

 

 

 

4

-

 

46 ×103

 

 

 

 

 

 

 

 

3

3Fmax

3

3 ×138 ×103

 

 

 

 

 

 

 

 

Для стали Ст3 [σ]р =160 МПа, следовательно,

 

 

 

 

[τ]ср '= g × 0,65[σ]р

= 0,82 × 0,65 ×165 = 85 МПа.

3. Определяем общую расчетную длину всех швов:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

F

 

 

 

 

138 ×103

 

 

 

 

 

lш

=

 

 

max

=

 

 

 

= 290 мм.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,7R[τ]ср ' 0,7 ×8 ×10-3 ×85 ×106

 

4. Определяем размеры лобового и фланговых швов:

а) принимаем длину лобового шва, равной ширине полки уголка:

lл = b = 75 мм;

б) суммарная длина фланговых швов:

lфл = lш - lл = 290 - 75 = 215 мм;

в) длина флангового шва у пера уголка:

l2фл

=

lфл z

0

=

215 × 21,5

= 62 мм;

b

 

75

 

 

 

 

 

l1фл = lфл - l2фл = 215 - 62 =153 мм.

 

 

3

 

 

ll1фл

 

 

 

А

 

А -А

 

 

 

0

 

 

b

z

l

 

ц.т.

л

ll2фл

 

 

 

 

 

 

 

 

k

 

А

 

 

 

 

Рис. 4.1

 

Задача 4.1.2. Определить растягивающее усилие, которое можно приложить к сварному нахлесточному соединению, выполненному угловыми лобовыми нормальными швами (рис. 4.2). Сварка среднего качества производится вручную. Данные для расчета в табл. 4.1.

F

d

 

 

F

F

F

 

b

Рис. 4.2

Таблица 4.1

Параметр

 

 

 

 

 

 

Вариант

 

 

 

 

 

1

2

3

 

4

 

5

6

7

8

9

10

 

 

 

 

 

 

Коэффициент изменения

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

нагрузки

Fmin

 

 

 

0,6

 

 

0,3

 

 

0,8

 

Fmax

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ширина пластины b, мм

 

100

50

20

 

20

 

10

15

20

40

100

70

Толщина пластины d, мм

 

7

10

4

 

8

 

6

4

5

8

10

5

Материал пластины

 

Сталь 3, [σ

]р =130

 

2

 

Алюминиевый

 

Н/мм

 

сплав

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

Задача 4.1.3. Труба приварена к неподвижным недеформирующимся пластинам встык валиковым швом (рис. 4.3). По данным табл. 4.2 определить напряжения в сварных швах при понижении температуры трубы.

d

D

Рис. 4.3

Таблица 4.2

Параметр

 

 

 

 

 

 

 

Вариант

 

 

 

 

 

 

 

1

2

 

3

4

5

6

 

7

8

 

9

10

 

 

 

 

 

 

Диаметр трубы D, мм

 

60

70

 

80

90

100

110

 

120

130

 

140

150

Разность температур Dt °C

 

20

40

 

60

80

50

20

 

40

60

 

80

50

Материал трубы

 

 

 

 

 

Сталь

 

 

 

Алюминиевый сплав

ГОСТ на трубы

 

 

 

8734-58

 

 

 

1947-56

 

Температурный

коэффи-

 

 

1,25×10-5

 

 

 

2,2×10-5

 

 

циент расширения

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Задача 4.1.4. Рассчитать и сконструировать стыковое сварное соединение двух деталей одинакового профиля по данным, указанным в табл. 4.3.

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 4.3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Усилие F, дейст-

 

 

 

 

 

 

Вариант

вующее на сварное

Профиль сечения деталей

Материал деталей

 

соединение, кН

 

 

 

 

 

 

1

10

Лист

толщиной 2

мм

 

Сталь

ГОСТ 19903-74

 

 

 

 

 

 

 

2

5

Лист

толщиной 1,5

мм

 

Алюминиевый

ГОСТ 19903-74

 

 

сплав

 

 

 

 

3

20

Труба ГОСТ 8734-72

 

 

Сталь

4

4

Труба ГОСТ 1947-56

 

 

Алюминиевый

 

 

сплав

 

 

 

 

 

 

 

5

30

Угольник

равнобокий

 

Сталь

ГОСТ 8509-72

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6

3

Угольник

равнобокий

 

Алюминиевый

ГОСТ 13737-58

 

 

сплав

 

 

 

 

7

50

Двутавр ГОСТ 8239-72

 

Сталь

8

6

Двутавр ГОСТ 13239-72

 

Сталь

5

Задача 4.1.5. Два стальных

листа (рис. 4.4) соединены между собой че-

тырьмя

контактными сварными

точкамиd =1,5d + 5 мм.

Определить,

какое

усилие

могут выдержать швы, если допускаемое

напряжение

на срез

[τ' ]ср = 50 Н/мм2. Остальные данные в табл. 4.4.

 

 

d

F

 

F

 

 

F

d

F

 

 

 

Рис. 4.4

Таблица 4.4

Параметр

 

 

 

 

Вариант

 

 

 

 

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

 

Толщина листа d, мм

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Задача 4.1.6. Проверить прочность швов сварного зубчатого колеса (рис. 4.5) по данным табл. 4.5. Передаваемая валом мощность P, угловая скорость вала w. Сварка ручная электродом Э50. Материалы диска - сталь 3, ступицы и обода - сталь 45.

1

 

 

К

 

 

2

 

 

К

 

 

d

0

D

D

Рис. 4.5

6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 4.5

Параметр

 

 

 

 

 

Вариант

 

 

 

 

 

 

1

2

3

4

5

 

6

7

8

9

10

 

 

 

 

 

P, Вт

 

20

25

30

3,2

2,8

 

1,4

35

45

4,0

5,0

 

w, с-1

 

0,6

0,8

2,5

3,0

9,0

 

20

6

25

30

12

 

d, мм

 

120

120

120

45

40

 

30

140

140

50

50

 

D0 , мм

 

500

400

500

120

100

 

100

580

400

200

200

 

D, мм

 

600

500

600

200

160

 

150

680

500

250

250

 

K1 , мм

 

6

6

4

3

3

 

3

9

9

3,0

3

 

K2 , мм

 

7

7

5

4

4

 

4

10

10

4

4

 

Задача

4.1.7.

Рассчитать сварное

соединение

уголков с плито

(рис. 4.6) по данным табл. 4.6. На уголки действует статическая нагрузка. Материал уголков и плиты - сталь 3. Сварка ручная электродом Э42.

А

А - А

 

А aF

300

Рис. 4.6

Таблица 4.6

Параметр

 

 

 

 

Вариант

 

 

 

 

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

 

 

Усилие

F,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

действующее

10

40

80

120

160

240

300

200

100

50

на уголки, кН

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Угол

между

 

 

 

 

 

 

 

 

 

линией

дейст-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

вия

силы

и0

30

90

45

60

90

0

45

30

60

вертикальной

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

осью a, °

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Тип уголка

Равнобокий ГОСТ 8509-72

Неравнобокий ГОСТ85109-72

7

Задача 4.1.8. Определить диаметр и количество контактных сварных

точек (рис. 4.7) по данным табл. 4.7, если допускаемое напряжение на срез шва [τ']ср = 50 Н/мм2.

 

 

d

F

 

F

 

 

F

d

F

 

 

 

Рис. 4.7

Таблица 4.7

Параметр

 

 

 

 

 

Вариант

 

 

 

 

 

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Усилие

F,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

действующее

2

4

8

12

20

30

40

60

80

100

на листы, кН

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Толщина

 

2

4

4

1

8

2

6

6

8

8

листов d, мм

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Задача 4.1.9. Рассчитать сварное соединение листа с уголком(рис. 4.8) по данным табл. 4.8. Материал листа и уголка - сталь 2. Сварка ручная электродом Э42. Нагрузка переменная.

a

F

a

 

 

b

 

швы с обеих сторон

Рис. 4.8

8

Таблица 4.8

Параметр

 

 

 

 

 

 

Вариант

 

 

 

 

 

 

 

1

2

3

4

5

6

7

8

 

9

10

 

 

 

 

 

Сила F,

действую-

 

10

30

60

100

150

250

300

220

 

120

80

щая на лист, кН

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Геометрические

a

 

100

200

300

350

280

200

350

150

 

100

150

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

размеры, мм

b

 

50

100

150

100

150

200

200

250

 

150

50

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Угол между линией

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

действия

силы

 

30и

45

0

90

45

60

0

90

 

30

60

осью отверстия a, °

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Коэффициент

-пе

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ременной

нагрузки

 

 

0,2

 

 

0,5

 

 

0,8

 

 

Fmin / Fmax

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Задача 4.1.10. Рассчитать сварное соединение, состоящее из уголка и косынки (рис. 4.9) по данным табл. 4.9. Материал уголка - сталь 3. Сварка ручная электродом Э42.

А

А - А

F

F

А

 

Рис. 4.9

Таблица 4.9

Параметр

 

 

 

 

 

Вариант

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

2

3

4

 

5

6

7

8

9

10

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Усилие F, дей-

на10

40

80

120

 

160

240

300

200

100

50

ствующее

 

соединение, кН

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Тип уголка

Равнобокий ГОСТ 85

 

Неравнобокий ГОСТ 8510-72

9

Задача 4.1.11. Рассчитать сварное соединение, крепящее неподвижный блок монтажного устройства к плите(рис. 4.10) по данным табл. 4.10. Материал свариваемых деталей - сталь 2. Сварка ручная электродом Э42. Нагрузка переменная.

F

F

a

H

Рис. 4.10

Таблица 4.10

Параметр

 

 

 

 

 

 

 

Вариант

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

2

3

4

5

6

7

8

 

9

10

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Усилие

F натя-

 

 

2

4

8

12

16

20

24

30

 

40

50

жения каната, Н

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Расстояние

 

 

от

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

оси

 

блока

 

 

 

до

100

150

150

200

200

250

250

 

400

400

плоскости сварки

 

100

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Н, мм

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Угол

между

ли-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

нией

 

действия

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

силы

F

и

осью

30

90

45

0

60

30

0

90

 

45

90

блока - a, °

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Коэффициент

пе-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ременности

-на

 

0,2

 

 

0,5

 

 

 

0,8

 

грузки Fmin / Fmax

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Задача 4.1.12. Для клеммового рычага (рис. 4.11) определить допускаемое значение силы F, исходя из прочности сварных швов. Материал рычага - сталь 3. Сварка ручная электродом 42Э . Нагрузка статическая. Остальные данные для расчета в табл. 4.11.

10

L

F

d

d

Рис. 4.11

Таблица 4.11

Параметр

 

 

 

 

Вариант

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

L, мм

400

600

500

800

200

100

300

700

400

600

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

d, мм

30

35

45

50

30

50

35

60

80

50

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

d, мм

10

15

12

25

10

10

15

30

20

30

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Задача 4.1.13. Рассчитать стыковой шов, усиленный двумя накладками. Сварка ручная электродом Э42А. Материал сталь Ст3 (рис. 4.12). Величина передаваемой нагрузки F, толщины полосы d и накладок d1 приведены в табл. 4.12.

1

K = d1

d

 

F

F

 

d

a

 

F

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

b

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

b

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

F

Рис. 4.12

 

 

 

 

 

 

 

11

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 4.12

Величина

 

 

 

 

 

Вариант

 

 

 

 

 

1

2

3

4

5

6

7

 

8

9

10

11

12

13

 

 

 

F, мм

200

100 120

140

150

160

170

 

180

180

190

190

200

210

d, мм 10 5

6

7

8

8

8

 

9

9

9

10

9

9

d, мм

 

7

3

3

3

4

5

5

 

6

6

6

6

7

7

Задача 4.1.14. Трос растяжки припаян

к

симметричной

рессорке

(рис. 4.13) припоем ПОС 50-18 ГОСТ 21930-76. Пайка произведена вкруго-

вую. Определить допускаемое усилие

растяжки,

если

коэффициент

запаса

S = 2. Материал рессорки - латунь. Материал троса - сталь. Данные для рас-

чета в табл. 4.13.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

r

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

d

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

b

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 4.13

 

 

 

 

Таблица 4.13

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Параметр

 

 

 

 

 

Вариант

 

 

 

 

 

 

1

2

3

4

 

5

6

7

8

9

10

 

 

 

 

 

 

Диаметр троса d, мм

 

1,0

1,8

1,4

0,8

1,6

0,4 3,0 2,5 2,0 0,6

Задача

4.1.15.

Рассчитать

и

сконструировать

паяное

соединение

(рис. 4.14) по данным, указанным в табл. 4.14.