Том 2. Технология (1041447), страница 55
Текст из файла (страница 55)
Они должны обеспечивать необходимую жесткость и прочность конструкции и удовлетворять требованиям рациональной компоновки изделия. При расчед) тах на прочность рамы и станины представляют в виде системы соединенных балок. Простейшие узлы сварных рам приведены на рис. 22.16. Для увеличения жесткости рам в горизонтальной плоскости рекомендуется ставить распорки. В целях снижения массы при сохранении жесткости й целесообразно применять для легких рам тонкостенные гнутые штампованные уголки, швеллеры и другие профили. Для соединения указанных элементов применяют не тольРнс.
22,16. Про ейшие.узлы рам из ко ДУговУю, но и контактнУю уголков (а), из швеллеров (б) и из сваРкУ. Так, напРимЕР, лОнжЕ- двутавров (в) роны — продольные балки сварной рамы автомобиля— выполняют из штампованного швеллера, а поперечные — из элементов замкнутого трубчатого сечения. Привариваются' они клонжеронам контактной сваркой тавровым соединением (рис. 22.17,б) и при выштамповке и отбраковке лонжеронов — стыковым (рис. 22,17,а). Несмотря на резкий переход в сечении трубчатой конструкции к лонжерону, сварная конструкция по прочности превосходит клепаную.
А-А Рис. 22.18. К примеру расчета рамы Пример расчета. Требуется определить прочность рамы (рис. 22.18,а) при следующих условиях: средние поперечные балки 2 двутаврового профиля пролетом 1=1 м нагружены по длине равномерной нагрузкой д=60 кН/м (рнс.
22.18,б); собственным весом балок пренебрегаем. Продольные балки 1 имеют коробчатое сечение. Они обладают большой жесткостью на кручение. Поэтому поперечные балки можно считать защемленными в продольных. Опорный момент балки, защемленной двумя концами, М=д(2/12=60 1з/12=5,0 кН м. Момент инерции поперечной балки цо сечению Б — Б составит /=20з.1/12+2(16 1 ° 10,5з+1з ° 16/12)=4197 см~. Момент сопротивления поперечной балки ЮГ=4197/11=381 см'. Напряжение в поперечной балке о=м/ЯГ=0,005/(381 10 а) =13,1 МПа. Поперечная сила в балке 298 Рис. 22.17.
Сварная рама грузового автомобиля Я=д1/2=60 1/2=30 кН. Статический момент горизонтального листа относительно центра тяжести се. чения Я =16 1 10,5=168 смз. Касательные напряжения в поясных швах с катетом К 6 мм поперечной балки у опоры прн р=0,8 составят т ЯЯ/(2/РК) 003 168 1О-в/(4197 10-з 2 08 0006)=12,5 МПа. Прикрепление поперечных балок к продольным спроектировано следующим образом. Кромки горизонтальных листов поперечной балки скошены и приваре- ны стыковым соединением. Вертикальная стенка обварена угловыми швами с ка- тетом К=6 мм. В прикреплении предусмотрена косынка 8, показанная на рис.
22.18,а. Прн определении напряжений учитываем в соединении только стм- ковые и вертикальные угловые швы. Швы, приваривающие косынку 3, в учет не принимаем. Момент, воспринимаемый двумя стыковыми горизонтальными швами, определяется по формуле М„=наг Яа+з,), (22.28) где Р,— площадь сечения горизонтального листа. Момент, воспринимаемый двумя вертикальными угловыми швами, М„= 2т1)КЬ~ /6, Расчетный момент вычисляется по формуле М = ~Р„(й + г„) + 2~((А,/6.
(22. ЗО) Примем в запас прочности, что о по значению равно т. При этом касательное напряжение .при р=0,8 М 0,005 1О' г" й й (22.29) г ( а+ зг) + 2 ИКй в/6 16 1 (20+ 1) + 2 0,8 0,6 20 /6 = 12,5 МПа. Продольные балки рассчитывают по схеме рнс. 22.18,в. В сварных конструкциях рам применяются сопряжения балок разного типа. Расчетным усилием для них, как правило, является изгибающий момент. Если момент не может быть определен на основе статического расчета, то соединение целесообразно конструировать равнопрочным основным сечениям изгибаемых элементов. При этом расчетный момент М=Я7 ~о)р, (22.31) где К вЂ” момент сопротивления поперечного сечения прикрепляемого элемента; [о1р — допУскаемое напРЯжение.
Условие пРочности сопряжений можно записать различными способами, необходимо только отразить условие, что сумма моментов внутренних сил, допускаемых при расчете прочности соединения, равна или больше расчетного момента М. Иногда балку небольшой высоты прикрепляют к более высокой, обваривая ее по периметру поперечного сечения угловыми швами.
В этом случае рационально усилить соединение балок косынками трапецеидального очертания (рис. 22.19,а). Опора в виде столика облегчает монтаж балок. Толщины косынок и вертикальной стенки, как правило, равны; остальные размеры стенки устанавливаются с учетом требований жесткости соединения и прочности швов прикрепления. Подобная конструкция может быть рекомендована при статических нагрузках.
Основную долю момента М воспринимают швы, обваривающие поперечное сечение по периметру, Мп=т гп/ушах> (22.32) где / — момент инерции периметра шва с учетом его ширины, равной величине ~)К; ушах — расстояние от оси прикрепляемой балки дс. крайнего волокна шва. Косынки дополнительно повышают прочность и жесткость соединения. 300 Рассмотрим расчет на прочность усиленного косынкой прикрепления балки, работающей на изгиб (рис. 22.19,г). При этом целесообразно сделать две проверки прочности. Первую проверку производят по сечению Π— О; в рабоч(ю плошадь швов следует включить швы, обваривающие по периметру двутавровый профиль и вертикальные участки швов длиноа 11о: / Уп+4 ~йзо~К/12+йоК~ (/то/2+Ь/2) з~, (22 33) о контуру.
где /,— момент инерции швов. обваривающих двутавр по ко уру Рис. 22.19. Примеры сварных соединений двутавровых балок разной высоты Напряжение в швах 22.34) «=Мушах//(~т ~, (22.34 где ушах=/т/2+/то. Вторую проверку надлежит сделать с учетом возможного разрушения на ломаной линии ВСЕ0. Момент инерции швов при проверке прочности этого сечения /=/ +4п РК (/т/2+К/2) Я. (22.35) Напряжение в швах т=Мушах//~ И где Ушах=(Ь+К) /2. Прочность с учетом разрушения по линии ВСЕ0 можно определить и по способу расчленения соединения на составляющие: 301 швы, обваривающие периметр, и горизонтальные швы длиной а, в которых образуется пара сил, уравновешивающая в некоторой части момент М.
В этом случае М=Мп+Мг.ш — т1п~утах+4фКп (й/2+К~2), (22.37) откуда т=М([Атфшах+4~Кп(Ь+К!2) ~ < ~т ~. (22.38) Для сварных соединений балок, воспринимающих переменные нагрузки, более рационален тип конструкции, приведенный на рис. 22.19,б. Увеличением длины шва а можно значительно повысить несущую способность конструкции, а устройством выкружек с радиусом Я вЂ” достигнуть снижения концентрации напряжений.
Для соединения балок одинаковой высоты, воспринимающих статические и переменные нагрузки, может быть рекомендована конструкция (рис. 22.19,в), которая обеспечивает жесткость и устраняет концентрацию напряжений. В рамных конструкциях нередко используются траверсы, которые отличаются от балок значительно меньшими пролетами и более сложными профилями поперечных сечений.
Поперечные сечения траверс часто состоят из двух толстых плит (поясов) и заполнения из переборок меньшей толщины. Пример сварной траверсы пресса с отверстиями для гидроцилиндров приведен на рис. 22.20. Рис. 22.20. Тра верса ф 6. Сварные детали автомобилей Карданный вал автомобилей — весьма ответственная деталь, так как его поломка приводит к аварии. Сварные соединения вилки 1 и шлицевой втулки 2 с карданной трубой 3 (см. рис.
12.25) осуществляют сваркой трением. Учитывая возможность перегрузки, расчетный крутящий момент определяют по формуле Мкр — — (1,5 —:2,0) Мд1', (22.39) где Мд — момент двигателя; 1 в передаточное число трансмиссии. Напряжение в сварном шве от момента Мкр т„=М„~ %„~=2М г~~ ~д (г4,— г4 ) 1, (22.40) где г~ — внешний радиус кольцевого сечения; га — внутренний радиус. По 111 теории прочности, оекв=2ткр~птгр/и; (22.41) гр зависит от диаметра вала (при И=30 мм гр=0,85, при Ы=100 мм ~р=0,76); а=1,5 —:2,0, если и„/о,=0,6 —:0,85, и п=1,15 —:1,6, если п,~а,=0,45 —:0,6.
Сварные соединения, выголненные сваркой трением, оказываются равнопрочпыми основному металлу вилки кардана. 302 Ведущий мост в автомашинах с зависимой подвеской рассматривается в качестве пустотелой балки, связывающей колеса (рис. 22.21,а). В сечении, совпадающем с осью рессор, изгибающий момент с учетом динамического коэффициента Ми — — (2 —:2,5) ЯВ, (22.42) где Я вЂ” нагрузка на шину колеса;  — полуразность расстояния К между колесами и расстояния Р между рессорами (рис. 22.21,а). Рис. 22.21. Картер ведущего моста грузового автомобиля Расчетное о=100 МПа.
Для грузового автомобиля ЗИЛ-130 нагрузка на шину с учетом динамики 9=34,75 кН, В=387 мм. Момент М„=13,45 кН м, К= =144 см' о=93,2 МПа. Таким образом, для картера, например из стали 17ГС с пределом текучести о',=320 МПа, запас прочности в о4а=3,43. Продольные сварные швы 1 (рис. 22.21,б), соединяющие штампованные половинки балки картера, являются связующими и не рассчитываются. Наиболее нагружены сварные соединения 2 цапф сбалкой картера, их выполняют сваркой трением.
ф 7. Сварные детали турбин Паровые турбины работают при температуре до 550'С и при давлении пара до 24 МПа. При температурах эксплуатации Т„,< (400'С применяют низкоуглеродистые стали, при Т,„,.>400'С— хромомолибденовые, хромованадиевые стали. Хорошо свариваются жаропрочные аустенитные хромоникелевые стали 12Х18Н1'ОТ. Корпуса газовых турбин нагреваются до температуры 800'С, кор- 303 (22.43) У вЂ” ~п Аист $- цвл,~ (22.44) лиску ° а) апряжения Рис. 22.22.
Типы сварных роторов 1,66 2,30 1,66 1,26 Цилиндры и корпуса Сварные роторы . Сварные диафрагмы Лопатки . Рис. 22.23, Расчетная схема ротора 305 пуса камер сгорания — до 1000 — 1050'С. Их изготовляют из сплавов 20Х23Н18, ХН78Т. Для обеспечения надежности изделий стали подвергают предварительному переплаву, например электро- шлаковому или вакуумно-дуговому.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
