Том 1. Прочность (1041446), страница 31
Текст из файла (страница 31)
В числителе даны значения Ка для сталей С44/29, С 46/33, С 52/40, в знаменателе — для стали С 38/23. Основной металл в месте соединения с лобовым швом относят к группе 4 или 7 в зависимости от наличия или отсутствия обработки. В строительных конструкциях расчет прочности производят с учетом расчетных сопротивлений (см. гл. 2). Значения расчетных сопротивлений при переменных нагрузках умножают на коэффи- циент в случае, если наибольшее напряжение растягивающее, и если наибольшее напряжение сжимающее, где à — характеристика цикла; коэффициенты а, Ь и с находят из табл. 4.7. Таблица 47 Коэффициенты а, о и с Пример 1. Определить несущую способность прикрепления полосы шириной 200 мм и толщиной з = 10 мм к косынке лобовым швом длиной /т = 20 см и двумя фланговыми /а = 15 см; г = 0,2; сталь С 38/23; расчетное сопротивление Р = 210 МПа для основного металла при растяжении и /г = 150 МПа при срезе для угловых швов.
Допускаемое напряжение находим при условии, что коэффициент условия работы ги = 0,9; коэффициент безопасности /е = 1,1; число нагружений У ) 5.10'. Допускаемые напряжения при статическом нагружении [о1р — — Юп1й =2!0 0,9/1,1 = 172 МПа; в угловых сварных швах [т') =Рут//г=!50 ° 0,9/1,1 = 122 МПа, Согласно табл. 4.6, соединение относится к группе 8. По табл. 4.7 находим коэффициенты с = 0,85; а = 4,8; Ь = 4,2; т = 0,85Д4,8 — 0,2 .
4,2) = 0,215, [п)рт = 36,9 МПа. Несущая способность сварного соединения по основному металлу в зоне сварных швов Р=Ьк [п[ру=0,2 0,01 36,9=-0,0738 МН. Проверяем равнопрочность сварных швов основному металлу при статиче- ском пагружении. Для основного металла Рт= Ьз[о)р — — 0,2 . 0,01 172 =0,344 МН. Для угловых швов при р = 0,7 и катете К = 1 см Ра=рК (1>+21а) [т'[=0,7 0,01(0,2+2 ° 0,15) 122=0,426 МН. Так как Р, ) Р„то равнопрочность обеспечена и несущая способность свар- ного соединения при переменных нагрузках определяется найденным значением Р = 0,0738 МН. Пример 2. Определить напряжения в швах, прикрепляющих уголок 100 Х Х 100 Х 10 мм нз стали С 46/ЗЗ одним лобовым 1, =- 10 см (размер уголка) и двумя фланговыми швами 1 = 20 см и 1 = 8 см; Р = 250 кН„расчетное 'Ф'> Ч а сопротивление на растяжение в металле /г = 290 МПа; на срез в угловых швах Яу = 200 МПа; число нагружений Л/ = 10', Характеристика цикла г = 0,6.
Преобладающее напряжение сжимающее. Коэффициент условия работы л! = 0,8, коэффициент безопасности /е = 1, 2. Допускаемое напряжение в основном металле при статических нагружениях [п)р=йгн/я=290 0,8/1,2=193 МПа. В угловом шве [т')=йут,'я=200 0,8/1,2=133 МПа.
Соединение относится к группе 8. Согласно табл. 4.6, у = с/(Ь вЂ” аг) = 0,722. Допускаемое напряжение в основном металле [п1 ру = 193 . 0,722 = 139,5 МПа. Напряжение от силы Р в уголке (площадь сечения Г = 19,6 см') п=Р/Р=0,25/0,00196=12?,5 МПа «139,5 МПа. Таким образом, прочность соединения по основному металлу обеспечена. При статическом иагружении несущая способность уголка Р, / Р [и)„'=0,00!96 193=0,378 МН. Соответственно несущая способность угловых швов 1 2=[зК (1л+/фл +/фл ) [т'1=0,7 ° 0,01 (0,1+0,2+0,08) 133=0,354 МН.
Так как Рт = Р„то при переменных нагрузках проверка прочности сварных швов пе требуется, Расчет сварных соединений при проектировании кранов конст- рукции Минтяжмаша имеет ряд особенностей по сравнению с рас- четом по СНиПу. При определении предела выносливости значения эффективных коэффициентов концентрации напряжений К, используют непо- средственно, причем не только применительно к основному металлу вблизи шва, но и при расчете самих сварных швов. Изменяется и оценка долговечности. Если по СНиПу долговечность рассчитывают' 154 изменением коэффициентов а, Ь, с (см. табл.
4.7) через значительные интервалы чисел нагружений: 0,5 10'; 10а и т. д., то по нормативам Минтяжмаша долговечность оценивают по отношению числа ожидаемых крановых нагружений к числу нагружений, определяющих предел выносливости. Иначе оценивают и значение полезной нагрузки в зависимости от режима работы крана (тяжелый, средний). Не анализируя глубоко особенности расчета прочности крана как целого сооружения, рассмотрим методы расчета сварных соединений в крановых конструкциях.
Допускаемое напряжение в основном металле, околошовной зоне и в сварном шве определяется созтношением Ь[р — — -- гт,/и, где о„— предел выносливости для элементов конструкций в зависимости от эффективного коэффициента концентрации К, и характеристики цикла г; и — коэффициент запаса, который может быть в первом приближении принят 1,6. Значения эффективных коэффициентов концентрации напряжений К, характерных типов сварных соединений для основного металла приведены в табл. 4.6, а для сварных швов — в табл. 4.8.
Значения ог даны в табл. 4.9. При ораниченной выносливости, т. е. прн числе нагружений Л/ = 2 10', данные табл. 4.9 умножают на коэффициент !"„значения которого для К, ~ 2 даны в табл. 4.10. Таблица 4.8 Коэффициенты К, для сварных швов Коаффиниеиты К для стали Смены соединения и распочо>кения расчетного сечения а — о Характеристика расчетного сечения ниаколегн- роаанноы углеродистой Стыковые швы (по оси шва) с полным проваром корня шва: а) при автоматической сварке б) при ручной сварке 1,2 1,4 1,6 а а ! -ПАЗ Я[г[[— 1 а а Стыковые швы (по оси шва) с неполным проваром корня шва или при отсутствии обратной подварки 2,5 — 3,2 3,2 — 4,0 а) а бЖВ Угловые швы: а) поперечные (лобовые) швы по расчетному сечению шва: при автоматической сварке при ручной сварке б) продольные (фланговые) швы по расчетному сечению, проходящему по длине шва при ручной сварке 1,6 2,5 о" -о 3,2 ф~ а аак а 3,0 4,0 155 Таблица 49 Пределы выносливости и,., МПа, для элементов конструкций из стали класса С 38/23(аа =.-380 МПа, ат = 230 >МПа) в зависимости от эффективного коэффициента концентрации напряжений К, и характеристики цикла г Растяжение Сжатие оа,в Ов 00, а о -ол >т — 0,4 о -0,6 'т-о,в о ав о -0 2 0,4 230 230 230 230 145 — 15! — 125 — 107 134 — 230 — 230 — 230 — 230 230 229 212 148 166 190 133 !2! 1;2 230 230 212 145 115 186 166 104 128 95 1,4 230 222 190 128 166 148 101 1!3 83 1,6 230 203 150 173 115 133 101 1,8 55 173 90 123 107 78 — 85 — 62 — 71 — 132 2,0 159 112 131 97 62 70 — 76 — 117 — 100 — 230 2,2 1!6 71 — 55 2,5 63 162 76 104 42 38 — 88 2,8 55 112 76 36 41 — 49 100 129 81' 48 58 41 36 — 65 — 87 — 228 — 196 32 90 117 52 37 — 28 — 57 — 38 — 77 4,0 Примечание.
За предел выносливости условно принято предельное напряжение при й!=2 104 циклов нагруженнй, если Ка(2, и при Ф = 5.10', если К,— 2. Табли ца 410 Значение коэффициента ~т при числе циклов нагружения У ! >т'= 2 !04 ! >'>' = 8 !04 >т' = 6 !Оа >'>> = 2 !0» Характеристика цикла — ! ~ — 0,6 — О,О 0,4 0,8 0 0,4 О 0,4 -0,6 0 0,4 0,8 2,0 2,7 2 4 1 9 1,6 1,3 2,0 16 14 1,2 1,5 1,4 1,3 1,2 1,2 12 1,1 1, 1 1, 1 1,2 1,2 1,5 1,5 2,2 2,9 2,5 2,0 1,7 1,3 2,1 1,9 1,6 1,4 13 12 1, 1 1, ! 2,5 3,1 2,7 2,1 1,4 2,0 1>7 15 13 16 15 1,4 1,3 1,2 1,2 1,2 1, 1 1, 1 2,8 3,3 2,9 2,3 1,5 1,9 2,1 2,3 1 8 1 6 ! 5 13 16 1,4 1,3 1,2 1,3 ],2 1,2 1, 1 1, 1 12 1,1 3,2 3,6 3,2 2,4 2,0 1,6 2,2 1,9 1,7 1,4 1,7 1,6 1,4 1,3 1,3 1,2 1,3 1,2 3,6 3,8 2,6 3,4 2,2 2,3 1,7 2,6 2 0 1 7 1,4 1,7 1,6 1,5 1,4 1,2 1,3 4,0 4,1 3,6 2,8 2,3 2,7 1,8 2,5 2,0 1,8 1,5 1,8 1,7 15 14 1,3 1,3 1,2 1,1 — 230 — 230 — 230 — 230 — 230 — 207 — 177 — 148 — 127 — 222 — 183 — 162 — 137 — 119 — 101 — 230 — 222 — 190 — 166 — 208 — 175 — 151 — 133 — 103 — 208 — 171 — 145 — 126 — 111 — 175 — 145 — 123 — 107 Следует отметить некоторые особенности расчета сварных соединений, имеющих и фланговые и лобовые швы, эффективные коэффициенты концентрации напряжений которых существенно отличаются по значению.
Так, в случае прикрепления полосы только фланговыми швами (рис. 4.16, а) и фланговыми и лобовым (рис. 4.16, б) при расчете соединения по швам используют коэффициент К, для флангового шва, а при расчете соединений только, с лобовыми швами (рис. 4.16, в) или с обваркой по контуру (рис. 4.16, г) принимают коэффициент для лобового шва. Рис. 4.!6. Варианты прикреплений элемента угловыми швами: а — флаиговыми; б — флаиговыми и лобовым; в — лобовыми: г — обваркой по ковтуру Произведем расчет сварных соединений согласно нормам подъемно-транспортных машин Минтяжмаша, Пример 1, Определить несущую способность сварного соединения полосы из углеродистой стали 200 Х 10 мм, приваренной вручную (р = 0,7) к косынке лобовым швом 1, = 20 см и двумя фланговыми !а =- 15 см при катете швов К = = 1 см.
Характеристика цикла г = 0,2. Коэффициент концентрации напряжений для сталей С 38/23 согласно табл. 4.6 в зоне фланговых швов принимается равным К, = 3,2. Предел выносливости ог при й/ = 5 10а нагружений согласно табл. 4.9 при К, = — 3,2 и г = 0,2 принимается равным 76 МПа. Допускаемое напряжение при коэффициенте запаса а = = 1,6 равно [о)р: ог/а = 47,5 МПа Несущая способность полосы Рг = [о) Р =- 47,5 0,002 = 0,095 МН. Для сварных швов согласно табл. 4.8 и 4.9 К, = 3,0 и гг = 82МПа.
Поэтому допускаемое напряжение в шве при срезе [т'1 = 0,65 ог/а = 33,4 МПа. Несущая способность швов при [1 = 0,7 Ра=[)К (1т+2!а) [т'1=0,7 0,01 (0,2+2 0,15) 33,4=0,117 МН. Несущая способность соединения по наименьшему значению составляет 0,095 МН.
При расчете по СНиПу несущая способность такого соединения составляет 0,0738 МН. Пример 2. Проверить прочность уголка 100 Х 100 Х 1О мм из стали С 38/23, прикрепленного фланговыми швами. Усилие Р = 250 кН, число нагружений Ф = 200 000, г = 0,4 при преобладающем сжатии. Значение К, в основном металле у фланговых швов для стали С 38/23 равно 3,2 (см.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
