SK1_2 (1) (1053591), страница 2

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 2)

Наименьшая прочность наблюдается у фланговых швов, при срезе вдоль шва (примерно такая же, как у стыковых сварных соединений). Она и используется в расчетах угловых швов:

. (13)

Прочность у лобовых швов выше, чем у фланговых с таким же сечением. Это может быть учтено в расчете с помощью коэффициента повышения прочности:

, (14)

. (15)

При растяжении ; при сжатии . Это связано с тем, при срезе лобового шва по наиболее слабому сечению происходит взаимное смещение соединяемых деталей. При растяжении оно приводит к тому, что листы нахлесточного соединения прижимаются друг к другу (рис. 8), и между ними возникает трение, увеличивающее прочность (только в случае плотной сборки и сварки без зазора). При сжатии между пластинами увеличивается зазор, и трение не возникает. Если нахлесточное соединение изготовлено с большим зазором, то прочность при растяжении и сжатии одинакова, .

Рис. 8. Дополнительное увеличение прочности при растяжении

нахлесточного соединения за счет трения в нахлестке

Для косых швов нахлесточного соединения (рис. 9)

, (16)

. (17)

Рис. 9. Нахлесточное соединение с косым швом

Это соответствует условию

. (18)

Если в сварном соединении несколько швов (лобовых, фланговых и косых – комбинированное соединение)

. (19)

Удобнее вести расчет на условный срез, учитывая различную прочность швов путем умножения площади сечения на коэффициент повышения прочности, а сравнивать с допускаемым напряжением для флангового шва.

. (20)

До настоящего времени в большинстве нормативных документов коэффициент не учитывается. Все швы рассчитываются на условный срез, (их прочность принимается минимальной, как у фланговых швов) что несколько упрощает расчет.

Минимальную толщину углового шва a можно найти, опустив перпендикуляр из корня шва на его свободную поверхность (рис. 10). Самым слабым продольным сечением шва является закрашенное сечение на рис. 10, по нему происходит срез флангового шва. Однако измерить толщину шва трудно, для этого нужно разрезать сварное соединение. Поэтому в качестве размеров углового шва используют его катеты, которые всегда легко измерить, а толщину шва определяют расчетным путем. Для этого используют поправочный коэффициент , значение которого зависит от способа сварки, числа проходов, положения деталей при сварке и может быть найдено в справочной литературе. Таким образом, сечение углового шва пропорционально его катету и длине

. (21)

Рис. 10. Параметры сечения углового шва

Если шов равнокатетный ( , ) и сварен без глубокого проплавления ( ), то . При глубоком проплавлении растет и доходит до 1,2 при сварке под флюсом в положении «в лодочку». Увеличение глубины проплавления очень выгодно, так как позволяет увеличить толщину шва без увеличения его катета. Так как расход наплавленного металла пропорционален , то можно получить такую же прочность при существенной экономии металла.

Длину шва ограничивают для фланговых швов (иначе распределение по длине становится неравномерным и дальнейшее увеличение мало увеличивает прочность). С другой стороны, в начале и в конце шва образуются кратеры (дефектные участки). Этого можно избежать с помощью заходных и выходных планок, а также за счет сварки нескольких швов комбинированного сварного соединения без остановки. Однако в тех случаях, когда применение этих мер не гарантируется, желательно не проектировать швы длиной менее 30 мм. При наличии таких швов их не учитывают в расчетах на прочность.

1.4. Тавровые соединения

При сварке с полным проплавлением тавровое соединение (рис. 11) аналогично стыковому и рассчитывается по тем же формулам

. (5,8)

При сварке с непроваром получаем тавровое соединение с угловыми швами (рис. 12). Расчет на условный срез по минимальному сечению швов

, (20)

где при растяжении .

Рис. 11. Растяжение таврового соединения с полным проплавлением (красным выделено расчетное сечение, по которому ожидается разрушение)

Рис. 12. Растяжение таврового соединения с непроваром (красным выделено расчетное сечение, по которому ожидается разрушение)

При сжатии часть усилия может передаваться, минуя шов. При этом прочность может существенно возрасти. Если в непроваре зазор, то значение можно принять таким же, как при растяжении.

При действии силы перпендикулярно к оси шва, но под различными углами к плоскости непровара (рис. 13) прочность шва зависит от значения угла α. Это связано с тем, что в минимальном сечении шва, кроме касательных, возникают и нормальные напряжения (к срезу добавляется растяжение или сжатие) и их соотношение зависит от угла α. Поскольку при растяжении и сжатии прочность выше, чем при срезе, прочность соединения также зависит от α (рис. 14).

Рис. 13. Растяжение соединения с лобовым угловым швом при действии силы под углом к плоскости непровара (красным выделено сечение, по которому ожидается разрушение)

Рис. 14. Коэффициент прочности шва в зависимости от ориентации нагрузки в плоскости, перпендикулярной оси шва

Наименьшая прочность при срезе поперек шва (при ), наибольшая при растяжении минимального сечения, когда угловой шов работает, как стыковой (при ). При имеем рассмотренные ранее случаи лобового шва в нахлесточном соединении при растяжении и сжатии и лобового шва в тавровом соединении.

При действии силы под углами к плоскости непровара и к оси шва (рис 15)

. (22)

Рис. 15. Работа соединения с угловым швом при действии силы под углом к плоскости непровара и к оси шва

Частным случаем этой формулы (при ) является формула (17).

1.5. Угловые соединения

Эти соединения (рис. 16) применяются только как связующие и не рассчитывают на прочность.

Рис. 16. Виды угловых соединений

1.6. Точечные нахлесточные соединения

При проектировании точечных соединений (рис. 17 и 18) следует учесть возможность подвода электродов контактной машины.

Рис. 17. Односрезное точечное соединение

Рис. 18. Двухсрезное точечное соединение

Толщина свариваемых листов ограничена мощностью сварочного оборудования (обычно до 5 мм). Диаметр точки выбирается в зависимости от толщины листов. Рекомендуется

при , при .

определяется диаметром электрода

Точки должны работать в основном на срез. На отрыв они работают плохо. При работе на срез (если точки нагружены равномерно) для односрезных точек

, (23)

для двухсрезных точек

; (24)

, (25)

где - допускаемое напряжение при срезе точки.

При работе на отрыв такие же формулы (22 – 23) для σ и условие прочности

. (26)

рекомендуется определять экспериментально _. При неравномерном распределении усилий между точками следует снизить.

Так же рассчитывается проплавное соединение (рис. 19).

Рис. 19. Проплавное соединение

1.7. Шовное соединение

Шов состоит из перекрывающихся точек (рис. 20). Требования к ширине, ограничения толщины и допускаемые напряжения аналогичны точечным соединениям.

. (27)

Рис. 20. Шовное соединение

Расчет других типов соединений (паяных, клеесварных) и систему обозначений швов на чертежах можно посмотреть по учебнику.

1.8. Сварные соединения, нагруженные моментом

Тавровые соединения с полным проплавлением (рис. 21) аналогично стыковому и рассчитывается по тем же формулам

. (5,8)

Тавровое соединение с угловыми швами (с непроваром) рассчитывают на условный срез по минимальному сечению шва (рис. 22).

. (28)

Здесь - коэффициент повышения прочности таврового шва по сравнению с фланговым. Он может быть учтен в виде фиктивного увеличения катета швов.

Рис. 21. Тавровое соединение с полным проплавлением под действием

растягивающей силы и изгибающего момента (красным выделено расчетное сечение, по которому ожидается разрушение)

Рис. 22. Тавровое соединение с угловыми швами под действием

растягивающей силы и изгибающего момента (красным выделено расчетное сечение, по которому ожидается разрушение)

Это эквивалентно замене момента на пару сил, одна из которых суммируется с продольной силой, а другая вычитается из нее:

.

В более сложном случае (рис. 23) для подсчета площади и момента инерции заштрихованного сечения его приходится разбивать на отдельные участки. Короткие участки (менее 30 мм) не учитываются в расчете, поскольку нет уверенности в их качественной сварке.

Рис. 23. Схема для подсчета площади и момента инерции сечения углового шва, прикрепляющего двутавр к стене (красным отмечены короткие участки, которые не учитываются в расчете)

1.9. Срез при действии поперечной (перерезывающей) силы

От поперечной силы в сечениях балки возникают касательные напряжения (формула Журавского)

, (29)

где - статический момент заштрихованной площади сечения относительно его центральной оси (рис. 24), - толщина сечения в точке, для которой рассчитываются напряжения, - момент инерции всего поперечного сечения. Согласно этой формуле, на краю сечения , поскольку . Наибольшее значение - напротив центра тяжести сечения. Кроме того, напряжения больше в тех местах, где толщина меньше. В двутавровом сечении на рис. 24 для определения напряжения в точке 1 необходимо подставить в (27) статический момент заштрихованной площади и толщину s₁. Толщина s₂ для точки 2 в несколько раз больше, чем s₁.

Рис. 24. Схема определения параметров формулы (27)

Характеристики

Список файлов лекций