31. Расчет на прочность сварных нахлесточных и тавровых соединений. Допускаемые напряжения для сварных швов при статических и динамических нагрузках.

Сварное нахлесточное соединение выполняют фланговыми, лобовыми или косыми угловыми швами. Угловые швы в конструкциях часто не предназначены для передачи нагрузок, т.к. обладают высокой конц-ей напряжений. Осн хар-ками углового шва явл-ся – катет и – раб высота. Величина нахлестки должна быть не менее ( ).

Условие прочности нахлесточного соед-я фланговым швом имеет вид: .

Для уменьшения касательных напряжений лобовые швы накладывают с двух сторон Расчет лобовых швов (как и фланговых) ведут по напряжениям среза: .

Применяют также комбинированные швы, состоящие из фланговых и лобовых и косые швы: , где - периметр комбинированного шва; - периметр косого шва.

Расчет тавровых сварных соед-й ведут аналогично стыковым и нахлесточным сварным соед-ям в зависимости от используемых типов швов:

- для стыкового шва расчет проводят по норм напряж-ям растяжения: ;

- для углового шва расчет проводят по напряжениям среза: .

Основное требование при проектировании сварных конструкций - обеспечение равнопрочности шва и соединяемых им деталей. В соответствии с этим требованием в зависимости от размеров и расположения свариваемых деталей устанавливают соответствующий тип шва данного соединения. Если сварное соединение осуществляется несколькими швами, то их располагают так, чтобы они были нагружены равномерно.

Прочность сварного соед-я зависит от: качества осн-го мат-ла; совершенства технол-го процесса сварки; конструкции соед-я и способа сварки; характера действующих нагрузок.

Допуск напряж-я на растяжение осн металла при статических нагрузках: ,

где – допускаемый коэффициент запаса прочности (в зависимости от используемой стали); - предел текучести основного металла; - допускаемое напряжение на растяжение основного металла.

Допуск напряж-я для сварных швов при стат нагрузке задают в долях от допуск напряж-я на растяжение осн металла : - при растяжении (сжатии);

- при срезе.

При переменных нагрузках значения допускаемых напряжений снижают умножением на коэффициент : , где - эффективный коэффициент концентрации напряжений; - коэффициент асимметрии цикла; и - числовые коэффициенты.

Верхние знаки в этой формуле принимают, если больше абсолютное значение растягивающего напряжения, а нижние - сжимающего.

Для углеродистых сталей принимают и , а для низколегированных и . Значение эффективных коэффициентов концентрации напряжений для стали принимают в зависимости от типа сварного шва: - для стыковых швов; - для лобовых швов; - для фланговых швов.

Пути повышения прочности сварных соединений: применение соответствующего типа сварки и электрода; равномерное нагружение сварных швов; применение соответствующего профиля сварного шва; применение нескольких сварных швов.

32. Общие сведения и расчет соединений с натягом

Соед-е 2х деталей можно осуществить без применения болтов, шпонок, сварных швов и т.д., для этого достаточно при сборке запрессовать одну деталь в другую. При этом диаметр охватыв-емой детали делают больше, чем диаметр отверстия охват-ющей детали.

Натягом называют положительную разность диаметров вала и отверстия:

В месте соединения детали упруго деформируются - диаметр посадочных (контактирующих) поверхностей становится общим , на поверхностях деталей возникает контактное давление и соответствующие ему силы трения. Силы трения обеспечивают неподвижность соединения и позволяют воспринимать вращающий момент, осевую силу и изгибающий момент.

Нагрузочная способность соединения зависит от величины натяга, который в свою очередь зависит от величины нагрузки.

Соединения деталей с натягом относят к неразъемным соединениям условно, т.к. они допускают ограниченное число разборок и новых сборок.

Достоинства соед-й с натягом: простота конструкции; хорошее восприятие больших стат и динам нагрузок; хорошее центрирование соед-х деталей; возможность разборки соед-й.

Недостатки соединений с натягом: сложность разборки; возможность уменьшения натяга соединяемых деталей и повреждения их посадочных поверхностей при сборке (запрессовке), а вследствие этого – требование повышенной точности изготовления посадочных поверхностей; высокая концентрация напряжений у краев отверстия втулки.

По способу сборки различают соединения с натягом выполненные: прессованием; температурным деформированием (нагревом втулки либо охлаждением вала).

Прессование – достаточно распространенный и несложный способ сборки, выполняемый на прессах; однако, у данного метода есть недостатки: смятие и частичное срезание (шабровка) шероховатостей посадочных поверхностей (а, следовательно, уменьшение натяга), возникновение неравномерных деформаций деталей по длине контакта и повреждений их торцов. Срезание и смятие шероховатостей приводят к ослаблению прочности соединения до 1,5 раз по сравнению с соединением выполненным температурным деформированием.

Сборку температурным деформированием выполняют с предварительным нагревом охватывающей (втулки) или с охлаждением охватываемой детали (вала). Температура нагрева должна быть ниже температуры низкого отпуска, чтобы не происходило структурных изменений в металле, т.е. изменений физико-механических свойств материала (для сталей - , для бронз - ). Для охлаждения вала используют твердую углекислоту или жидкий воздух ).

Основной задачей расчета соединения с гарантированным натягом является выбор посадки, обеспечивающей передачу заданной нагрузки.

При определении несущей способности соединения принимают допущение – контактные давления распределяются равномерно по поверхности контакта.

Критерии работоспособности соединений с натягом: прочность соединения - за счет неподвижности деталей, которая обеспечивается силами трения, возникающими на поверхности контакта; прочность деталей, образующих соединение, т.к. натяг может вызвать их разрушение или недопустимые деформации.