Сварные соединения

Лекция 13. Сварные соединения

Сварные соединения являются наиболее совершенной  и распространенной разновидностью неразъемных соединений. По конструктивным признакам электросварные соединения  делятся на следующие разновидности: соединения стыковые (рис. 39,а), соединения внахлестку (рис. 39,б),   соединения тавровые (рис. 39,в) и  соединения прорезные.

                                                 Рис. 39

Соединения стыковые. При действии на стыковое соединение растягивающей силы  (рис. 40) условие прочности имеет вид:

Рекомендуемые материалы

где     -     растягивающее напряжение в сварном шве;

        F   -   сила,  действующая на сварное соединение;

 b    -   ширина свариваемых деталей;

 s   -   толщина свариваемых деталей.

                                             Рис. 40

Соединения в нахлестку. Соединения в нахлестку выполняются  с помощью угловых  швов, которые  делятся на:  лобовые,  фланговые,  косые,  комбинированные.

Лобовой шов накладывается перпендикулярно к линии действия нагрузки F .  Условие прочности для лобового шва  при действии  силы  F (рис. 41,а)

где   k  -  катет шва,

  -  длина лобового шва,

[] - допускаемое напряжение на срез.

В случае действия изгибающего момента  M  (рис. 41,б) условие прочности записывается в следующем виде:

Рис. 41

Если сварной шов расположен параллельно направлению усилия, то он называется фланговым. На практике длину фланговых  швов ограничивают условием _£   50 k,  а условие прочности при действии  на сварное соединение  силы   (рис. 42,а) имеет вид:

где  количество швов.

                                                Рис. 42

В  тех случаях, когда на фланговые швы сварного соединения действует момент  M  в плоскости стыка (рис. 42,б) , условие прочности  записывается  следующем виде:

где   -  полярный момент сопротивления, который подсчитывается для сечения  швов в плоскости разрушения;

         полярный момент инерции сечения сварного шва;

         максимальное расстояние от центра тяжести сечения швов до  наиболее удаленной точки сварного шва.

При совместном воздействии  силы  F  и  момента  M , действующего в плоскости стыка, расчетное  напряжение среза  определяется геометрическим суммированием  с использованием теоремы косинусов

 ,

где   угол между направлениями векторов напряжений   и .    

Условие прочности для косого шва при действии силы  F  в плоскости стыка будет иметь вид:

где  длина косого шва.

Соединения тавровые. При данном виде соединения соединяемые элементы расположены во взаимно перпендикулярно расположенных плоскостях. Тавровые соединения могут выполняться как стыковым (рис. 43,а  ), так и угловым ( рис. 43,б  ) швом.

                                                        Рис. 43

Если на тавровое соединение действуют (рис. 44)  перпендикулярно стыку сила  F и момент  M ,  то условие прочности  соединения определяют по выражениям:

для стыкового шва

,  

для углового шва

где  s  -  толщина соединяемой детали;

        z  -  число сварных швов;

k  -  катет сварного шва;

h  -  высота соединяемой детали.

                                                       Рис. 44

Определение допускаемых напряжений. В случае действия статической нагрузки, допускаемые напряжения в сварных швах задаются в долях допускаемого напряжения для основного материала , которые определяются по зависимости:

В лекции "10 Расчет надежности восстанавливаемых систем" также много полезной информации.

где предел текучести основного материала;

        коэффициент масштабного фактора;

        коэффициент безопасности ( для углеродистых сталей и  для низколегированных сталей);

         коэффициент концентрации напряжений при статических нагрузках (большее значение для лобовых швов).

 При действии  нагрузки переменной по величине и направлению допускаемое напряжение понижают путем умножения на коэффициент  g :

для стыковых швов  , для угловых швов .