,

(1.18)

τ′

=

2l

где

0,7kπd 2 – напряжение в шве от крутящего момента, МПа;

T

τ′

=

4M

Т

M

0,7kπd 2

– напряжение в шве от изгибающего момента, МПа.

Н

Если на кольцевой шов действует осевая растягивающая силаУF , то

возникающие касательные напряжения находят по формуле:

τ′ =

F

Б

0,7kπd ,

(1.19)

F

й

где d – наружный диаметр трубы, мм.

и

1.3.3. Расчет швов точечного соединения

между точками

сваркой

обычноснижением допускаемых напряжений среза [τ'] на 10-

Точечной

соединяют между

собой детали

с

плоскими

поверхностями.

Суммарная

толщина

свариваемых

элементов не

превышает

т

10 мм. Расчет данного соединениярпроизводят в предположении равномерного

распределения нагрузки по всем точкам. Неравномерность распределения усилий

учитывают

20 .

з

Максимальное напряжение среза находится в самой нагруженной точке

о

(рис. 1.11)

п

,

(1.20)

где

Р

d – диаметр сварных точек, мм;

– равнодействующая в наиболее нагруженной точке, Н;

′

= 0,4[σр ]–

допускаемое напряжение среза, МПа.

[τср ]

При действии на соединение силы F и изгибающего момента М

равнодействующая находится по теореме косинусов:

,

(1.21)

У

– расстояние от центра тяжести соединения до центров сварных точек;

– расстояние от центра тяжести соединения до центра наиболее

удаленной точки.

Т

и

р

Рис. 1.11. Точечное сварное соединение

Условие прочности

соединения

b l

роликовой сваркой (рис. 1.12):

т

F

и

′

=

′

(1.22)

τср

≤ [τср ].

з

о

п

е

Р

Рис. 1.12. Соединение роликовой сваркой

γ =

1

K L ≤1

,

(1.23)

(aKσ ±b)−(aKσ ±b) R

R – коэффициент асимметрии цикла;

У

КL – коэффициент долговечности.

Т

Таблица 1.3

Допускаемые напряжения в швах сварных соединений при постоянной нагрузке

Б

Допускаемые напряжения для сварных швов

Вид сварки

при

приНпри сдвиге

растяжении

й

сжатии

(срезе)

[τ']

Автоматическая и ручная

и

электродами Э42А, S46A,

р

Э50А; в среде защитного газа;

0,65 [σр]

контактная стыковая с

о

оплавлением

Ручная электродами Э42 и Э50

0,9 [σр]

[σр]

0,6 [σр]

т

0,6 [σр]

0,75 [σр]

0,5 [σр]

Ручная электродами Э34

и

0,3 [σр]*

_

0,5 [σр]

Контактная точечная

шовная

*Соединения, выполненные точечной контактной сваркой, на растяжение практически не

работают.

о

Примечание. Допускаемое напряжение для основного металла при

п

растяжении [σзр] ориентировочно можно принимать равным (0,6...0,8) σт.

Допускаемые напряжения для стали

Таблица 1.4

Р

е

Сталь

Ст0

Ст3

Ст5

Низколегированная

Ст2

Ст4

Допускаемое

140

160

190

250

напряжение, МПа

Вид сварного шва

Коэффициент kσ (kτ) для стали

низко-

углеродистой

У

легированной

Стыковой с полным проваром корня шва:

при автоматической и ручной сварке и

Н

контроле швов

1,0

1,0

Т1,4

при ручной сварке без контроля качества

шва

1,2

при автоматической сварке без контроля

качества шва

1,1

1,2

Угловой лобовой:

й

Б

3,2

при ручной сварке

2,3

при автоматической сварке

и

1,7

2,4

р

угловой фланговый шов, работающий на

срез от осевой силы

о

3,4

4,4

т

Таблица 1.6

и

Эффективные коэффициенты концентрации напряжений

для сварных точечных и роликовых соединений

з

Толщина

Коэффициент kσ (kτ)

Материал

Состояние

соединяемых

для сварных

п

материала

элементов в

соединений

мм

точечных

роликовых

Сталь 10

Нормализованная

3-3

7,5

5,0

о

Сталь 30ХГСА

состояние

1,5-1,5

12

-

е

поставки

Титановый

“

1,5-1,5

10,0

5,0

сплав BTI

Р

Алюминиевый

“

1,5-1,5

5,0

2,25

сплав ДI6Т

.

Верхние знаки в знаменателе формулы γ принимают, если наибольшими по

Т

абсолютному значению являются напряжения растяжения, а нижние – если

напряжения сжатия.

Н

У

Коэффициент долговечности находится по формуле:

Б

й

где N0 = 3,4.106 – базовое число циклов перемены напряжений, соответствующее

и

длительному пределу выносливости [7];

– коэффициент упрочнениявыносливостиили коэффициент влияния качества обработки

факторов на предел

;

з

т

р

[7]);

поверхности (рис. 1.14, [7]);

– эквивалентное число циклов нагружения определяется в зависимости

общем

от вида циклограммыинагружения.

В

виде эквивалентное число циклов нагружения для сварных

п

соединений определяется по формуле:

где– переменная нагрузка, действующая на соединение (нагрузкой Q может

быть усилие F, изгибающий М и крутящий Т моменты и т.д.);

Р

– максимальная из действующих нагрузок;

У

Т

Н

Рис. 113. Масштабный фактор ε:

1'и 2' - пределов прочности углеродистых и

сталей; 1 и 2 - пределов текучести и

выносливости этих же сталей; 4 и 6 -

выносливости тех же сталей при высокой

й

концентрации напряжений; 3 - прочностные характеристики чугуна и цветных металлов;

5 - пределов выносливости этих же металлов при наличии концентрации

легированных

пределов

з

о

п

Рис. 1.14 Коэффициент, учитывающий состояние поверхности β:

1 - зеркальное полирование; 2 - грубое полирование или тонкое шлифование; 3 – тонкая

е

Р

обработка резцом (обтачивание, фрезерование); 4 - грубое шлифование или грубое

обтачивание; 5 - наличие окалины или коррозии до работы; 6 - коррозия в пресной воде в

процессе работы; 7 - то же в морской воде; 8 - наличие поверхностного упрочнения