7 Розрахунок нероз’ємних з’єднань

7.1 Розрахунок зварних з’єднань

7.1.1 Розрахунок стикових швів

Розрахунок швів стикових з’єднань проводять на розтяг або стиск по січенню, де з’єднюються деталі без врахування потовщення шва. Розрахункова схема приведена на рисунку 7.1.

Рисунок 7.1 – Стикове з’єднання

Умова міцності шва на розтяг

,

де: – розтягуюча осьова сила;

– товщина шва (приймається рівній товщині деталі);

– довжина шва, мм;

і – розрахункове і допустиме напруження на розтяг шва.

7.1.2 Розрахунок з’єднання внакладку

При дії осьової розтягуючої чи стискаючої сили вважають, що зріз кутових швів відбувається по перетині І-І (рисунок 7.2), що проходить через бісектрису прямого кута.

Умова міцності одностороннього лобового шва на зріз:

, (7.1)

де , – розрахункове і допустиме напруження зрізу для шва (таблиця 7.1);

– довжина шва, мм;

– розтягуюча осовая сила;

– катет шва, приймається не менше 3 мм.

Рисунок 7.2 – З’єднання внахлестку

Таблиця 7.1 – Допустимі напруження для зварних з’єднань деталей з мало- і середньовуглецевих сталей при статичному навантаженні [6]

Вид деформації і напруження	Автоматичне і напів-автоматичне зварювання під флюсом	Ручна дугова зварка електродами
		Э50А, Э42А	Э50, Э42
Розтяг [σ]p΄	[σ]p	[σ]p	0,9[σ]p
Стиск [σ]ст΄	[σ]p	[σ]p	[σ]p
Зріз [τ]ср΄	0,65[σ]p	0,65[σ]p	0,65[σ]p

Умова міцності двостороннього лобового кутового шва

. (7.2)

Якщо маємо при з'єднанні внахлестку і флангові, і лобові шви (рисунок 7.3), тоді під необхідно розуміти сумарну довжину зварних швів, тобто

. (7.3)

Рисунок 7.3 – Комбіноване зварне з’єднання

При перемінних навантаженнях допустиме напруження знижують множенням на коефіцієнт :

а) для стикових швів при знакоперемінному навантаженні

; (7.4)

б) для кутових швів при перемінних по величині і напрузі навантаженнях

, (7.5)

де i – мінімальне і максимальне зусилля з своїми знаками.

Приклад 1. Розрахувати зварне з’єднання для двох смуг товщиною мм, на який діє статична осьова сила кН. Матеріал смуг – сталь Ст2.

1. Для зварювання смуг приймаємо односторонній без скосу кромок шов, вид зварювання – ручна дугова електродами Э-42.

2. За таблицями 2.2 і 2.3 вибираємо допустиме напруження для зварного з’єднання

Н/мм²

3. З умови міцності визначаємо довжину стикового шва

мм.

4. Приймаємо ширину смуги мм.

Конструкція зварного з’єднання, що розраховується, приведена на рисунку 7.4.

Рисунок 7. 4 – Розрахункова схема

Приклад 2. Розрахувати зварне з’єднання внахлестку (рисунок 7.5) кутника 75758, мм із косинкою. Навантаження осьове розтягуюче перемінне: кH, кH. Зварювання ручне дугове електродом Э50А. Матеріал кутника і косинки – Ст3.

Рисунок 7.5 – Розрахункова схема

1. Щоб зменшити довжину перекриття кутника з косинкою, виби-раємо комбінований кутовий шов із нормальним перетином. Приймаємо висоту катета шва рівній товщині полки кутка, тобто мм.

2. Визначаємо допустиме напруження зрізу для зварного з’єд-нання. За таблицею 2.2 для кутових швів при перемінному навантаженні

,

де .

За таблицею 2.3 для сталі Ст3 МПа.

Тоді

ΜПа.

3. З умови міцності шва на зріз визначаємо загальну розрахункову довжину усіх швів

м.

4. Визначаємо розміри лобового і флангових швів:

– приймаємо довжину лобового шва рівній ширині полки кутника

мм;

– сумарна довжина флангових швів

мм;

– довжина флангового шва у пера кутника визначається за формулою

мм;

– визначаємо довжину другого фланцевого шва

мм.