Решение

Из условия прочности сварного соединения σ = ≤ [σ'_Р] находим длину сварного шва, равную ширине листа (ℓ = в).

ℓ = .

При автоматической сварке [σ'_Р] = [σ_Р] = .

Принимая S = 1,4 находим [σ'_Р] = = 143 МПА (Н/мм²).

Тогда ℓ = = 175 мм.

Ширина листа станины в = 180 мм, принимаем ℓ = 180 мм.

Пример 5.2. (Рис.5.22). Рассчитать сварное соединение кронштейна щита артиллерийского орудия при статической нагрузке F = 5000 Н и изгибающем моменте М_и = 10· 10³ Н·м, если толщина листа δ = 10 мм, материал листа – сталь Ст.6 (σ_Т = 300 МПа), сварка ручная электродом Э42 [τ'_С] = 0,6 [σ_Р]; коэффициент запаса прочности S = 1,5.

Рис. 5.22

Решение

1. Определяем ширину "в" листа по условию его прочности. Для этого находим [σ_Р] = = 200 МПа.

Считая основной нагрузкой изгибающий момент М_и, получаем

W_и = , откуда

в = = 173,2 мм.

С учетом силы F принимаем в = 180 мм.

2. Производим проверочный расчет листа на прочность при суммарной нагрузке:

σ = = 188 МПа (Н/мм²).

Условие прочности выполняется, так как σ = 188 МПа < [σ_Р] = 200 МПа.

3. Определяем размеры лобового и фланговых швов.

Принимаем ℓ_л = в = 180 мм, к = δ = 10 мм.

Допускаемое напряжение для сварных швов [τ'_С] = 0,6 ·200 = 120 МПа.

Длина фланцевых швов только по основной нагрузке М_и из формулы (5.11):

0,6·200 =

Из этого равенства находим ℓ_ф = 36,1 мм.

С учетом неполноценности шва на концах принимаем ℓ_ф = 40 мм.

4. Проверяем прочность швов по суммарной нагрузке (см. формулу 5.12)

τ = (τ_М + τ_F) ≤ [τ'_С].

По формуле (5.8)

τ_F = =2,8 МПа.

Уточняем по формуле (5.11)

τ_М = = 113,4 МПа;

τ = 113,4 +2,8 = 116,2 < [τ '_С] = 120 Мпа,

т. е. условие прочности швов выполняется.

По условию равнопрочности детали и соединения при действии изгибающей нагрузки как основной требуемая длина фланговых швов невелика и составляет около 25 % ℓ_л.

Пример 5.3. (Рис.5.7). Две полосы стенки стрелы крана соединены встык двумя накладками с помощью заклепок. Определить диаметр и количество заклепок при статической растягивающей силе F = 200 кН; если толщина полос δ = 10 мм, ширина в = 200 мм; материал заклепок сталь Ст.2 [τ _ср]= 140 МПа; [σ_см] = 280 МПа. Отверстия получены сверлением.

Решение

1. Определяем диаметр заклепок, исходя из условия равенства количества заклепок по допускаемым напряжениям на смятие и срез по формулам (5.15), (5.14):

,

откуда d = 12,7 мм.

Выбираем стандартные заклепки d = 12,8 мм (ГОСТ 10299-80).

2. Определяем количество заклепок: из условия прочности на смятие

z ≥ = 5,6;

т.е. z = 6;

из условия прочности на срез

z ≥ 5,6.

Принимаем z = 6, так как это количество заклепок удовлетворяет обоим условиям.

Пример 5.4. (Рис.3.21). Выбрать призматическую шпонку для крепления зубчатого колеса на выходном валу электромеханического привода механизма наведения артиллерийского орудия, если передаваемый вращающий момент Т = 46,8 Н·м, ширина колеса в₂ = 30 мм. Проверить шпоночное соединение на прочность, если [σ_см ] = 100 МПа, [τ_с] = 60 МПа.