178
– местный нагрев вызывает в зоне термического влияния изменение механических свойств металла.
8.6.1. КОНСТРУКЦИЯ И РАСЧЕТ НА ПРОЧНОСТЬ СТЫКОВЫХ СОЕДИНЕНИЙ
Стыковое сварное соединение является наиболее простым и надежным. Его применяют везде, где допускает конструкция детали. В зависимости от толщины соединяемых элементов соединение выполняют с обработкой или без обработки кромок (рис. 8.24). При толщине до 8 мм обработку не производят. При средних и больших толщинах производят одностороннюю или двухстороннюю обработку кромок с тем, чтобы проварит на всю толщину детали.
Стыковые сварные соединения могут разрушаться по шву, по зоне термического влияния, прилегающей к шву участок детали, в котором при сварке происходит нагрев и
изменение механических свойств металла. Практикой установлено, что при качественной сварке разрушение происходит по зоне термического влияния. Поэтому расчет прочности производится по сечению основного материала. При расчете на растяжение (сжатие)
σ = F / A = F / bl <[σ];
где l и b – ширина и толщина полосы; [σ] – допускаемое напряжение для сварных соединений.
При действии изгибающего момента σ = M/Wи
179
8.6.2. КОНСТРУКЦИЯ И РАСЧЕТ НАХЛЕСТОЧНЫХ СОЕДИНЕНИЙ
Нахлесточные соединения выполняются угловыми швами (рис. 8.25). В зависимости от формы поперечного сечения различают угловые швы: нормальные (1), выпуклые (3), вогнутые (2). Наиболее распространены нормальные швы.
Основной геометрической характеристикой углового шва является катет – к. В большинстве случаев катет равен толщине листа.
В зависимости от расположения относительно действующей силы различают лобовые, фланговые (рис. 8.26) и косые швы. Лобовой шов расположен перпендикулярно линии действия силы, а фланговый параллельно.
Рис. 8.25
Рис. 8.26
Основными напряжениями флангового шва являются касательные напряжения среза в сечении проходящем по биссектрисе прямого угла. Высота сечения h = 0,7к. Напряжения по длине флангового шва распределяются неравномерно: на концах шва они больше чем в средней части. На практике длину фланговых швов ограничивают условием ℓф<50к. Расчет выполняют по среднему напряжению.
Лобовые швы по методике, принятой в инженерной практике, рассчитываются по напряжениям среза по сечению проходящему по биссектрисе прямого угла
Комбинированное соединение лобовыми и фланговыми швами рассчитывается на основе принципа распределения нагрузки пропорционально несущей способности отдельных швов. При нагружении силой получим
τ = |
F |
≤ [τ] |
2 0.7klф + 0.7klл |
180
Тавровое соединение, в котором элементы соединения расположены во взаимно перпендикулярных плоскостях. Это соединение выполняют стыковым швом с разделкой кромок (рис. 8.27 а) или угловыми швами без разделки кромок (рис. 8.27 б). В случае разделки на всю толщину расчет прочности соединения производят по сечению основного материала по нормальным напряжениям.
σ р = δFl ≤ [σ р ]или σи = WM ≤ [σи]
При сварке без разделки кромок расчет прочности производят по касательным напряжениям двух швов. Например при действии растягивающей силы F
τ = |
F |
≤ [τ] |
2 0.7k l |
||
При нагружении крутящим моментом круглого элемента. Рассмотри случай |
||
сварки круглого элемента (трубы, вала) с листом или круглым фланцем и |
|
нагруженного крутящим моментом Т (рис. 8.28). При |
|
этом делают следующие допущения: катет шва мал по |
|
сравнению с диаметром. Напряжения распределены |
|
равномерно по кольцевой площадке разрушения шва, |
|
равной 0.7к, а средний диаметр этой площадки |
Рис. 8.28 |
|
|
dср=d+0,7k ≈ d |
|
Тогда формула для проверочного расчета примет вид |
|
|
τ = |
T |
= |
2T |
|
W |
0,7kπd 2 |
||
|
|
|
||
Допускаемые |
напряжения. |
|||
Прочность сварного соединения зависит от качества основного материала, определяемого его способностью к свариванию, совершенства технологического процесса сварки;
≤ [τ]
Рис. 8.27
181
конструкции соединения; характера действующих нагрузок.
Многообразие факторов, влияющих на прочность сварных соединений, а также приближенность и условность расчетных формул, вызывает необходимость экспериментального определения допускаемых напряжений. Ориентировочно можно принять допускаемые напряжения среза [τ]=k [σр]
где k =0,6…0,65 – коэффициент, учитывающий вид сварки, тип электрода.
Допускаемое напряжение на растяжение [σр] = σт/s
Запас прочности рекомендуется принимать в пределах s = 1.4…1.6.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ.
1.Перечислите типы резьб. Укажите области применения.
2.Как распределяется нагрузка по виткам резьбы гайки?
3.Какие напряжения возникают в резьбе при действии осевой силы?
4.По каким напряжениям рассчитывают болты, воспринимающие поперечную нагрузку, при их установке с зазором и без зазора?
5.По каким напряжениям рассчитывают сварные швы: а) стыковые; б) внахлестку; в) тавровые?
6.По каким напряжениям проверяют прочность шпоночных и зубчатых соединений?
7.В каких случаях используют соединение с натягом? Какие нагрузки может воспринимать такое соединение?
8.Назовите методы сборки соединения с натягом. Их достоинства и недостатки.