pm_l_3 Прикл мех Деталi машин
.pdf
190
де - розрахункованапругазрізузварногошва; F –сила, щонавантажуєз’єднання; K – катеткутовогошва; - довжиназварнихшвів;
- допустиманапругазрізудлязварнихшвів.
Рисунок16.21 – Дорозрахункузварнихнапустковихз’єднань
Дляз’єднаньізкількомашвамизарозмір берутьсумарнудовжинушвів, наприкладдлянапустковогоз’єднанняфланговимишва-
ми(рис.16.21, а) 2 , дляз’єднаннялобовимишвами(рис.16.21,
ф
б) 2 , адляз’єднаннякомбінованимишвами(рис.16.21, в)
л
0,28 1,5 . В останньому випадку зменшенудовжинушва
л ф
берутьузв’язкузнерівномірністю розподіленнянавантаженняна лобовийтафланговішви.
Рисунок16.22 – схеминавантаженнянапустковихз’єднань
191
Узварномуз’єднаннізнесиметричнимрозміщеннямфлангових швівщодолініїдіїсилиF (рис.16.21, г) загальнудовжинушвів
|
визначаютьзаумовою(16.46). Тоді |
та бе- |
|||||||
ф1 |
ф2 |
|
|
|
|
|
ф1 |
ф2 |
|
рутьвідповіднодотихчастоксилиF, щоприпадаютьнаокремішви: |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
2 |
; |
|
|
1 |
. |
(16.47) |
|
|
|
|
|
||||||
ф1 |
|
|
ф2 |
|
|||||
|
1 |
2 |
|
1 |
2 |
|
|
||
Длянапустковогоз’єднанняізкільцевимкутовимшвом, навантаженоговідповіднодосхеминарис.16.21, д, напругузрізувшвівизначаютьокремовідсилиF івідкрутильногомоментуT. Тодіціна-
пругискладаютьгеометрично( і напрямленіпідпрямимку- |
||||||||||||
том): |
|
|
|
|
|
|
F |
|
T |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
F |
|
FT |
|
|
2T |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
2 |
||||
|
|
|
|
, |
||||||||
F |
, T |
|
F T (16.48) |
|||||||||
|
0,7 kd |
|
A |
|
0,7 kd 2 |
|
|
|
|
|
|
|
Уцьомувипадкуколовасиланашоввідкрутильногомоменту
FT 2T d , аплощазрізушваА 0,7 kd .
Якщоз’єднаннянавантаженемоментомМ (рис.16.22, а), тонапругаушвахрозподіляєтьсяпоїхнійдовжинінерівномірноінапрям їх різний(нарис.16.22,а стрілкамивказанінапряминапруженьзрізу врізнихточкахшвів). Нерівномірністьрозподіленнянапругитимбільша, чимбільшадовжина швіввідноснорозміруb. Узагальному випадкумаксимальнунапругунакінцяхшвівможнавизначитизафо-
M |
, деW - полярниймоментопоруперерізушвіву |
рмулою |
|
м |
Wp |
p |
площиніїхньогоруйнування.
Дляпорівнянокороткихшвів( <b), розповсюдженихнапрактиці, наближеноможнаприпустити, щонапругазрізурозподіляється вздовжшвіврівномірно(рис.16.22, б) іспричинюєтьсядієюнакожній
шовсилою F M b . Тодінаближенаумоваміцностіз’єднанняможе бутизаписанаувигляді
|
M |
|
|
||
M |
|
|
|
(16.49) |
|
0,7k b |
|||||
|
|
|
|||
192
Зурахуванням цихдопущеньможнарозглянутинаближений розрахунокзварногоз’єднанняідлябільш загальноїсхеминавантаження(рис.16.22, в), дешвинавантажуютьсясилами F1 F cos ,
F2 Fsin , атакожмоментом M F2 h . Уцьомуразібільшнаван-
таженимєверхнійшов, дляякогоумоваміцностімаєвигляд(напрям напругинарис.16.22, впоказанострілками)
max |
F M |
2 F |
2 , |
(16.50) |
|
1 |
2 |
|
|
дескладовінапругизрізувизначаютьвідповіднозаформулами:
|
|
F1 |
, |
|
|
F2 |
, |
|
|
M |
(16.51) |
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
||||||
F1 |
2 |
0,7k |
F2 |
2 |
0,7k |
M |
0,7k b |
|
|||
|
|
|
|
||||||||
3. Розрахуноктавровихз’єднань. У тавровихз’єднанняхізпопередньою підготовкоюкромокнапругившвахвизначаютьтак, які длясуцільнихдеталей, алепорівнюютьцінапругиіздопустимими напругамидлязварнихшвів.
Длятавровихз’єднань, здійсненихкутовимизварнимишвами безпідготовкикромок, розрахунокнаміцністьвиконуютьзанапругою зрізувзварнихшвах. Згіднозісхемою навантаженнятаврового з’єднання(рис.16.23) максимальнанапругазрізумаємісцевточках верхніхкінцівшвів. Цянапругадорівнюєсумінапруженьвіддіїдвох складових сил F на двох взаємно перпендикулярних напрямах
F1 F cos , |
F2 F sin тамоментуM F2 h . |
|
|
|
|
|
|||||||||||
Длядвохшвівтавровогоз’єднаннямаємо |
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
F |
|
|
|
F2 |
|
|
|
|
M |
|
|
3M |
|
|
|
|
|
|
|
, |
|
|
0,7kb |
, |
|
|
|
|
0,7kb2 |
|
(16.52) |
||
F1 2 |
0,7kb |
F2 2 |
|
M 2W |
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
o |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,7kb |
2 |
- осьовиймомент |
|||||
У виразідля величинаW |
6 |
||||||||||||||||
|
|
|
|
M |
|
|
o |
|
|
|
|
|
|
|
|||
опоруперерізуодногошвавплощинійогоруйнування. |
|
|
|
||||||||||||||
Відповідноумовуміцностітакоготавровогоз’єднаннязапису- |
|||||||||||||||||
ютьувигляді |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
max F M |
2 F |
2 |
|
|
|
|
(16.53) |
|||||||||
|
|
|
|
|
1 |
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
193
Рисунок16.23 – Дорозрахункутавровогозварногоз’єднання
Длячастинноговипадкунавантаження, наприкладпри 0 , дістають
|
|
|
|
F2 |
|
|
F1 F , F2 |
0 |
|
|
. (16.54) |
||
, М=0 і F |
|
0,7kb |
||||
|
|
|
2 |
|
||
4. Допустимінапруженнядлязварнихз’єднань. Різноманітність факторів, щовпливаютьнаміцністьзварнихз’єднань, атакожнаближеністьтаумовністьрозрахунковихформулобумовлюютьпотребу експериментальноговизначеннядопустимихнапружень. Нормидопустимоїнапругиберутьзурахуваннямконкретнихякіснихпоказників зварюваннятахарактерунавантаженняшвів.
Допустимінапругидлязварнихшвівназначаютьучасткахвід допустимоїнапругирозтягу р дляосновногометалу. Втабл. 16.7
наведеніданідля визначення допустимоїнапруги зварних швів з’єднаньдеталейізнизькотасередньовуглецевихсталейідеякихнизьколегованихсталейпристатичнихнавантаженнях.
Таблиця16.7 - Допустимінапруженнядлязварнихшвів пристатичномунавантаженні
Видтехнологічного Допустименапруженняушвах
194
процесузварювання прирозтя- |
пристиспризрізі |
гу |
ку |
|
|
|
|
|
Автоматичнепідфлюсом |
р |
р |
0,65 р |
|
та ручне електродами |
|
|
|
|
Э42А таЭ50А. Контактне |
|
|
|
|
стикове |
|
|
|
|
Ручнедуговеелектродами |
0,9 р |
р |
0,60 р |
|
Э42 таЭ50 |
||||
|
|
|
||
Контактнеточковеташо- |
– |
– |
0,5 р |
|
вне |
|
|
|
Примітка. Допустименапруженнярозтягудляосновногометалу
р= тs , декоефіцієнтзапасуміцностіs=1,35…1,60 длявуглецевих таs=1,50…1,70 длянизьколегованихсталей.
16.5Заклепковіз’єднання
16.5.1Конструкціїзаклепковихз’єднаньтаобластііх використання
Заклепковез’єднанняздійснюютьсязадопомогою спеціальної деталі– заклепки, якувстановлюютьуотвориз’єднуванихдеталей.
Рисунок16.24 – Утвореннязаклепковогоз’єднання
195
Заклепка має циліндричний стержень ізакладну головку (рис.16.24,а) наодномукінці. Післяпластичногодеформуваннядругогокінцяутворюєтьсязамикаючаголовка, ітаким чином маємо з’єднаннядеталей(рис.16.24, б). Длязручностівставленнязаклепки
діаметротворуdo уз’єднуванихелементахдещобільший, ніж діа-
метрстержняd заклепки. Підчасклепання(щобматизамикаючуголовку) стерженьзаклепкизбільшуєсвійдіаметріщільнозаповнює отвір. Вготовомузаклепковомуз’єднаннідіаметрзаклепкидорівнює діаметруотворупідзаклепку. Заклепкистягуютьз’єднуванідеталі, завдякичомучастинанавантаженняз'єднанняпередаєтьсязарахунок силтертявплощиністику, ачастинасприймаєтьсястержнемзаклепки.
Форматарозміриосновнихвидівзаклепокстандартизовані. Широкезастосуваннямаютьзаклепки(рис.16.25) знапівкруглою(а), потайною(б) танапівпотайною (в) головками. Крімцихзаклепокіз суцільнимстержнемумашинотаприладобудуваннівикористовують трубчастіпістони, щовиготовляютьточінням(рис.16.25, г) абоштампуванням(рис.16.25, д, е).
Рисунок16.25 – Конструкціїзаклепок
196
Матеріалзаклепкиповиненбутидостатньопластичним, щоб забезпечитиформуванняголовокпривиготовленнііклепаннізаклепок. Заклепкибуваютьсталеві, алюмінієві, латунні, міднітаін. Матеріалзаклепокповиненбутитакимсамим, якіматеріалметалевих з’єднуванихдеталейдлязапобіганняхімічноїкорозіївз’єднаннях. Заклепкиізкольоровихметалівтаїхсплавівширокозастосовують дляз’єднаннядеталейізнеметалевихматеріалів.
Рисунок16.26 – Конструкціїзаклепковихз’єднань
З’єднанняелементівмашиничиспоруди, утворенегрупою заклепок, називаютьсязаклепковимшвом.
Законструкцієюзаклепковішви(рис. 16.26) поділяютьсянатакі: напусткові(а), стиковізоднієюнакладкою(б) іздвоманакладками(в).
Товщина накладок 0,75 , де - товщина основних
1
з’єднуванихелементів. Діаметрзаклепокуз'єднанніd 2 при
5мм, d 1,1...1,6 при 6...20 мм.
Заклепковішвибуваютьодно-, дво- (рис.16.26, г) табагаторядні зряднимабошаховимрозміщеннямзаклепок. Відстаньt міжзаклепкамиподовжинішваназиваєтьсякрокомзаклепковогошва. Вбільшостівипадківt=(3...4)d. Відстаньміж рядамивзаклепковомушві
197
берутьm=(2,5...3)d, авідстаньзаклепокдокраюз’єднуванихелемен-
тіва=(1,5...2)d i b 2d (рис.16.26,г).
Запризначеннямзаклепковішвиподіляютьсянаміцні, щільноміцнітащільні. Щільноміцнітащільнішвипризначенідляз’єднання елементівкотлів, резервуарівтатрубопроводіввисокогоабонизького тиску. Крімдостатньоїміцності, доцихшвівставлятьвимогизабезпеченняїхньоїгерметичності. Міцніабосиловізаклепковішвивикористовуютьголовним чином урізнихметалевихконструкціях, що сприймаютьінтенсивнівібраціїабоударнінавантаження(ферми, обшивкилітаківтаін.).
Взагалізаклепковіз’єднаннязастосовуютьуконструкціях, що недопускаютьзварювання.
16.5.2 Розрахунокзаклепковихз’єднань Оскількиосновнірозмірніпараметризаклепковогошвапопере-
дньоможутьбутивибранізарекомендаціями16.5.1, розрахунокна міцністьзаклепковихз’єднаньвиконуєтьсяякперевірнийабоврезультатірозрахункувизначаютьпотрібнечислозаклепокуз’єднанні.
Деталі, щоз’єднуютьсязаклепками, здебільшогознаходяться піддією сил, щонамагаютьсязсунутиоднудетальвідносноіншої. Цьомузсувучинятьопірсилитертявстикуз’єднанихдеталейтасамі заклепки. Оскількиоцінитисилутертявзаклепковомуз’єднаннінеможливо, прирозрахункахдопускають, щовсезовнішнєнавантаженнясприймаєтьсястержнямизаклепоківонинавантажуютьсярівномірно.
Якприкладрозглянеморозрахунокзаклепковогошвазодним рядомзаклепокпринахльостуваномуз’єднаннідеталей(рис.16.27). Деталіз’єднаннянавантаженізовнішньою силою F, щолежитьу площиністикуіпроходитьчерезцентрвагиперерізівзаклепок. Для
визначеностіприпустимо, що , арозміриd, t, a іb попередньо
1 2
вибрані.
198
Рисунок16.27 – Дорозрахункузаклепковогоз’єднання
Узаданійсхемінавантаженнявиконуютьтаківидирозрахунків наміцністьзаклепковогоз’єднання:
1.Перевіркаміцностізаклепокназріз
F , (16.55)
зр |
|
зр |
|
0,785Zd2 |
|||
|
деZ – числозаклепокушві.
2.Перевіркаміцностізаклепоктаз’єднуваннядеталей(листів)
назминання |
|
||
зм |
F |
зм. |
(16.56) |
|
|||
|
Z d |
|
|
1 |
|
|
|
Тутзаписанаумоваміцностіназминаннядляменшоїповерхні |
|||
навантаженогоконтактузаклепокілиста, бо . |
|||
1 |
2 |
||
3.Перевіркаміцностілистанарозтягвослабленомуперерізі |
|||
А-А |
|
||
|
F |
|
|
р |
Zd p |
(16.57) |
|
1 |
|
|
|
4. Перевіркаміцностізазріз(виколювання) листаодночаснов двохплощинах1-1 заумови, щозрізвідбуваєтьсянадовжиніа-0,5d:
|
F |
|
|
зр |
|
зр. |
(16.58) |
2Z (а 0,5d) |
|||
1 |
|
|
|
199
Заумовамиміцності(16.55)-(16.58) можнавиконатиперевірний розрахунокзаклепковогоз’єднаннязвідомимирозмірами. Якщоне виконуєтьсяумови(16.55) і(16.56), тотребазбільшитикількістьзаклепокZ абоїхнійдіаметрd. Якщоумова(16.57) невиконується, то требазбільшитирозмір івідповіднокрокt заклепокприїхчисліZ, якезадовольняєумови(16.55) та(16.56). Перевіркаміцностізаумовою(16.58) дляпідтвердженняправильностівиборурозміруа.
Умовиміцності(16.55) і(16.56) можнавикористатидляпопередньоговизначеннякількостізаклепокуз’єднанні, дотогожрозрахунковечислозаклепокZ можнавзятибільшездвохдобутихзначень.
Аналогічновиконуєтьсярозрахунокнаміцністьзаклепковихшвівіз однією абодвоманакладками(див.рис.16.26, б, в). У заклепковому з’єднанніслідурахуватидвіплощинизрізудлякожноїзаклепки.
16.5.3Допустимінапруженняврозрахунках заклепковихз’єднаннях
Допустимінапругидлядеталейзаклепковогоз’єднаннязалежатьвідїхніхматеріалів, способувиконанняотворівудеталяхтахарактерудіїназ’єднаннязовнішньогонавантаження(постійнечизмінне).
Урозрахункахміцнихзаклепковихшвівсталевихконструкцій, щознаходятьсяпіддієюпостійногонавантаження, допустимінапруги длясталевихзаклепокіз’єднуванихдеталейберутьзатабл. 16.8.
Якщозаклепковез’єднанняпрацюєвумовахзнакозміннихнавантажень, тонаведенівтабл. 16.8 допустимінапруженнядлямаловуглецевихсталейзменшуютьмноженнямнакоефіцієнт , якийвизначаєтьсязаформулою
1 1 , (16.59)
1 0,3 Fmin
Fmax
Таблиця16.8. Допустимінапруженнядлязаклепокідеталейзаклепковогоз’єднання, МПа.
Виддеталей |
зр |
зм |
р |
зр |
зм |
|