Добавил:

Mehanik Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет "ЛЭТИ"

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

сварные соединения

.pdf

Скачиваний:

Добавлен:

17.02.2023

Размер:

2.18 Mб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 1 23 / 53 4 5 > Следующая >>>

ширина листа b = 100 мм, толщина δ = 10 мм. Коэффициент асимметрии цикла

R = 0. Материал соединяемых деталей сталь 09Г2. Марка электрода Э50А.

Рис. 2.17

Решение.

1.Вычисляем допускаем напряжение при [σр] основного материала

(формула (2.16)), для стали 09Г2 по табл. П2.2 принимаем σТ = 300 МПа и n = 1,5.

300 1,5 200МПа.

2. При Кэф = 3,5 (табл. П2.3) понижающий коэффициент – формула

(2.15):

			1	0,	43 .
			3,5	0,	43 .
	0,6		3,5	0,2
3. Допускаемое касательное напряжение сварного шва при ручной
дуговой сварке электродами Э50А (табл. П2.1)
	0,65	р	0,65 0, 43 300 84			МПа.
с		р				МПа.

4.Принимаем k = 10 мм. Напряжения от нагрузок – формулы

(2.5…2.7):


	20 103
F		14,3 МПа;

	0,7 10 2 100
M	6 60 103		2,6 МПа.
	2 0,7 10 1002

5.Результирующее напряжение в опасной точке А, выражение (2.8):

14,3 2,6 16,9

МПа


	с
	с

МПа.

Условие прочности выполняется.

Пример 5. Сварное однодисковое колесо зубчатое колесо (рис. 2.18)

передает мощность Р = 160 кВт при n = 145 мин–1. Материал диска и ребер 3 –

сталь 10. Материал ступицы 1 и обода 4 – сталь 20.Ручная сварка электродами Э42. Проверить прочность швов, соединяющих диск с ободом и диск со ступицей. Катет швов k = 6 мм, диаметр ступицы Dст = 200 мм, делительный диаметр колеса d2 = 750 мм, ширина колеса b2 = 180 мм, внутренний диаметр обода D0 = 700 мм, посадочный диаметр колеса d = 130 мм. Толщина диска s

= 15, толщина ребра δ = 10.

Рис. 2.18

Решение.

1. Допускаемое напряжение на срез сварных швов выбираем исходя из основного допускаемого напряжения на растяжение [σр] основного материала

(формула (2.16)). Для стали 10 по табл. П2.1 и табл. П2.2 принимаем σТ = 340

МПа и n = 1,4.

р	340 1, 4	243	МПа.

2. По табл. П2.1 допускаемое напряжение шва при срезе:

с 0,6	р	0,6	243	146	МПа.

3. Вычислим момент T, передаваемый колесом:

где

	P	160 10	3
T			10,6 10	3	Н·м,

		15,15

	n	3,14 145	15, 2		–1
					–1
	30	30			с .
					с .

							2T		2 10,6 10			3
4.	Окружная сила			F Ft		: F	2T		2 10,6 10				28,3 10			3	Н.
4.	Окружная сила			F Ft		: F					3		28,3 10				Н.
						t	d		750 10		3
							d	2	750 10
								2
5. Швы у обода проверяем на срез:
30k	– условная длина сварных швов, воспринимающих окружную силу.
										28,3 10				3
Напряжение среза, выражение (2.5):										28,3 10					18,8			МПа.
Напряжение среза, выражение (2.5):										0,7			6 30 6		18,8			МПа.
									2	0,7			6 30 6

6. Швы у ступицы рассчитываем на совместное действие кручения и среза; при этом условно принимаем, что в передаче усилия участвует 1/3

периметра швов.
Напряжения среза, соответствующее поперечной силе														Q Ft	:
						F				F
						t				t				,
			Q		1	t		1		t			с	,
			Q			A			2 D		k 0,7k		с


					3	св		3		ст
					3			3
где Dст k – средний диаметр обварки.
Q						28,3 103						15,6 МПа.
Q		1										15,6 МПа.
		1		2 3,14			200 6 0,7 6
	3			2 3,14			200 6 0,7 6
	3

7. Напряжение, соответствующее крутящему моменту М = Т,

		T			T
М	1			1		d
М		W			A
							св


	3		pсв	3	p	2
	3			3		2

		T
1	2 D	k 0,7k	D		k
1			D		k
			ст
			ст
3	ст			2
3				2

Полярный момент сопротивления для тонкостенного кольца (сварного шва) с достаточной точностью определяется как произведение площади кольца на его средний радиус. Получаем:

			10,6 10	3	10	3
М			10,6 10		10				56,8	МПа.
М	1	2	3,14 200 6		0,7		6	200 6	56,8	МПа.
	1							200 6
	3							2
	3							2

В точке А направления напряжений совпадают, по выражению (2.8):

A Q F 15,6 56,8 72,4

МПа с 146

МПа.

Условие прочности выполняется.

Пример 6. Проверить прочность швов сварного соединения (рис. 2.19),

если [τс] = 96 МПа. Длина трубы l = 640 мм, ее ширина b = 90 мм, высота h =

120 мм, силы F = 8 кН и Q = 15 кН, катет шва k = 6 мм.

Рис. 2.19

Решение.

1. Определяем расчетный момент инерции сварных швов (с учетом опасности разрушения по биссекторным плоскостям):

		0,7	b 2k h 2k 3		bh	3
J					bh
J	св
	св		12	12
			12	12

	90	2 6		2 6	3	90	120	3
					3

0,7			120						4612809,6
0,7			12				12		4612809,6
			12				12

мм4 = 461,3 см4.

где

Максимальные напряжения в шве от изгиба:

M max

ymax

св

0,64

M Fl 8 10

5,12 10 Н·м,

0,7k

120

0,7 6 64,2 мм,

max

5,12 103 103

64, 2 71,3 МПа.

M max

461,3 104

Напряжение в швах от растяжения: F

св

Расчетная площадь сварных швов:

A	0,7 2 h k k 2bk		0,7 2 120 6 6 2 90 6 1814
св

мм2,

15 10

8,3

МПа.

1814

Напряжения в швах от сдвига (в предположении, что сдвигающая

сила Q воспринимается только вертикальными швами): Q

Расчетная площадь сварных швов:

2 0,7k h k

2 0,7 6 120 6 1058 мм2,

cв

8 10

7,6

МПа.

1058

5. Результирующее расчетное напряжение в опасной точке

вертикального шва, по выражению (2.9):

96 МПа.

2 2

71,3 8,3 2 7,62 79 МПа

Условие прочности выполняется.

Пример 7. Проверить прочность таврового сварного соединения трубы к стенке угловым швом (рис. 2.20) по следующим исходным данным:


продольная сила F = 20 кН, крутящий момент Т = 100 Н		м, изгибающий

момент M = 60 Н	м; размеры сечения: наружный диаметр трубы D = 95 мм,

толщина стенки трубы = 10 мм. Коэффициент асимметрии цикла R = 0,5.

Материал соединяемых деталей сталь 10. Марка электрода Э50.

'	A

M
'	d
'
F
	'
	M

D+ 2 0,7k	'	Т
	T	Т

	Т	M
	Т	D+0,7k
		D+0,7k

Рис. 2.20

Решение.

1. Допускаемое напряжение на срез сварных швов выбираем исходя из основного допускаемого напряжения на растяжение [σр] основного материала (формула (2.16)). Для стали 10 по табл. П2.1 и табл. П2.2

принимаем σТ = 340 МПа и n = 1,4.

		340 1, 4 243
	р

МПа.

2.При Кэф = 2 (табл. П2.3) понижающий коэффициент – формула

(2.15):

		1	1,11.
	2	0,2 0,5 (0,6 2 0,2)
0,6

Принято γ = 1. Допускаемое касательное напряжение сварного шва по формуле (3.1) при ручной дуговой сварке электродами Э50 (табл. П2.1)

	с	0,6		0,6 1 243 146	МПа.
	с		р		МПа.

Принят k = 5 мм. Напряжения от нагрузок:

						F							20 10		3
															3
																			18,5				МПа;
	F		0,7k (D 0,7k)							0,7 5 3,14 (95 0,7 5)									18,5				МПа;
			0,7k (D 0,7k)							0,7 5 3,14 (95 0,7 5)
						2T						2 100 10					3
																	3
																				1,9			МПа;
	T		0,7k (D 0,7k)					2		0,7 5 3,14 (95								0,7 5)	2	1,9			МПа;
								2											2

					4M								4 60 10			3
																3
																				2,3			МПа.
	M		0,7k (D 0,7k)						2		0,7 5 3,14 (95							0,7 5)	2	2,3			МПа.
									2										2

Результирующее напряжение – формула (2.9):
(	)	2	( )	2		(18,5	2,3)				2	(1,9)	2	20,9			МПа <					146 МПа.
(	)		( )			(18,5	2,3)					(1,9)		20,9			МПа <				с	146 МПа.
F	M		Т																		с

Условие прочности выполняется.

2.8.Задания для самостоятельной работы

Задача 1

Определить максимальную постоянную нагрузку F для сварного соединения, показанного на рис. 2.21. Данные указаны в табл. 2.1. Ручная дуговая сварка. Материал электрода назначьте самостоятельно.

Рис. 2.21

Таблица 2. 1

Исходные данные

Вариант	a, мм	b, мм	h, мм	l, мм	Материал деталей
1	3	4	20	30	Сталь 08
2	4	5	25	35	Сталь 10
3	5	6	30	40	Сталь 15
4	6	8	35	50	Сталь 20
5	8	10	35	55	Сталь 25
6	10	12	40	60	Сталь 15Г
7	12	14	42	65	Сталь 20Г
8	14	16	50	70	Сталь 20ХГСА
9	16	18	60	90	Сталь 15ХМ
10	18	20	80	100	Сталь 20Х

Задача 2

Определить прочность сварного соединения при постоянной нагрузке

(рис. 2.21), для данных указанных в табл. 2.2. Ручная дуговая сварка электродами Э42.

						Таблица 2. 2
			Исходные данные
Вариант	a, мм	b, мм	h, мм	l, мм	Материал деталей	F, кН
1	3	4	20	30	Сталь 08	6
2	4	5	25	35	Сталь 10	20

3	5	6	30	40	Сталь 15	21
4	6	8	35	50	Сталь 20	70
5	8	10	35	55	Сталь 25	50
6	10	12	40	60	Сталь 15Г	120
7	12	14	42	65	Сталь 20Г	100
8	14	16	50	70	Сталь 20ХГСА	300
9	16	18	60	90	Сталь 15ХМ	100
10	18	20	80	100	Сталь 20Х	500

В случае не выполнения условия прочности, предложить способы увеличения прочности и изменить конструкцию соединения таким образом,

чтобы условие прочности было выполнено.

Задача 3

Определить максимальную постоянную нагрузку F для сварного соединения, показанного на рис. 2.22. Данные указаны в табл. 2.3. Ручная дуговая сварка. Материал электрода назначьте самостоятельно.

Рис. 2.22

Таблица 2. 3

Исходные данные

Вариант	a, мм	h, мм	Материал деталей
1	3	20	Сталь 08
2	4	25	Сталь 10
3	5	30	Сталь 15
4	6	35	Сталь 20
5	8	35	Сталь 25
6	10	40	Сталь 15Г
7	12	42	Сталь 20Г
8	14	50	Сталь 20ХГСА
9	16	60	Сталь 15ХМ
10	18	80	Сталь 20Х

Задача 4

Определить прочность сварного соединения при постоянной нагрузке

(рис. 2.22), для данных указанных в табл. 2.4. Автоматическая дуговая сварка.

Материал электрода назначьте самостоятельно.

Таблица 2. 4

Исходные данные

Вариант	a, мм	h, мм	Материал деталей	F, кН
1	3	20	Сталь 08	4
2	4	25	Сталь 10	15
3	5	30	Сталь 15	20
4	6	35	Сталь 20	35
5	8	35	Сталь 25	50
6	10	40	Сталь 15Г	70
7	12	42	Сталь 20Г	50
8	14	50	Сталь 20ХГСА	100
9	16	60	Сталь 15ХМ	200
10	18	80	Сталь 20Х	400

чтобы условие прочности было выполнено.

Задача 5

Определить максимальную постоянную нагрузку	F	для

соединения, показанного на рис. 2.23. Данные указаны в Автоматическая дуговая сварка. Материал электрода самостоятельно.

сварного табл. 2.5.

назначьте

<<< < Предыдущая 1 23 / 53 4 5 > Следующая >>>

Соседние файлы в папке 1

#
17.02.2023180.71 Кб20Лб Шпоночные соединения.docx
#
17.02.20234.09 Mб109Метода - соединения.pdf
#
17.02.202329 б10Новый текстовый документ.txt
#
17.02.2023370.73 Кб14Основы проектирования и конструирования.docx
#
17.02.2023303.51 Кб10ргр.docx
#
17.02.20232.18 Mб15сварные соединения.pdf
#
17.02.2023136.95 Кб8Фрагмент.frw