Иванов М.Н. - Детали машин (1065703), страница 15
Текст из файла (страница 15)
Предположим, что деталь 2 абсолютно жесткая, а деталь 1 и швы податливые. Тогда относительное перемещение точек о под действием силы Г больше относительного перемещения т=Р/[2й(0,71+1,Ц <[т']. (3.4) Рис. 3.8 Рис. 3.7 Если одна из соединяемых деталей асимметрична, то расчет прочности производят с учетом нагрузки, воспринимаемой каждым швом.
Например, к листу приварен уголок (рис. 3.8), равнодействующая нагрузка Г проходит через центр тяжести поперечного сечения уголка и распределяется по швам обратно пропорционально плечам е, и е,. Соблюдая условие равнопрочности, швы выполняют с различной длиной так, чтобы (3.5) 1,/1~ =е2/е,, При этом напряжения в обоих швах т = Г/ [0,7/С (1! + 12) ] < И.
(3.6) Ийр:ИшгзаиК-от.пагод.ги зозс1т®и1.Ьу ~сд:464840172 точек а на значение удлинения детали 1 на участке аЬ. При этом деформация сдвига и напряжения в шве непрерывно уменьшаются по всей длине шва справа налево. Если обе детали упругие, но жесткость их различна, то напряжения в шве распределяются по закону некоторой кривой, показанной на рис, 3.6. При одинаковой жесткости деталей эпюра напряжений симметрична. Учитывая податливость деталей, можно вычислить напряжения в любом сечении по длине шва. Ясно, что неравномерность распределения напряжений возрастает с увеличением длины шва и разности податливостей деталей. Поэтому применять длинные фланговые швы нецелесообразно. В практике длину фланговых швов ограничивают условием 1< 50 й.
Расчет таких швов приближенно выполняют по среднему напряжению, а условия прочности записывают в виде т = Р/(210,7й) < [т']. (3.3) Здесь 0,7к — толщина шва в сечении по биссектрисе т — ж, В тех случаях, когда короткие фланговые швы недостаточны для выполнения условий равнопрочности, соединение усиливают прорезными швами (рис. 3.7) или лобовым швом (см. ниже). Условие прочности соединения с прорезным швом при Й=Ь Ьйр:дКигзатК-с1т.пагод.ги зозс1гп®и1.Ьу ~сд:464840172 Если соединение нагружено моментом (рис.
3.9), то напряжения от момента распределяются по длине шва неравномерно, а их векторы направлены различно (рис. 3.9, а) (наппяжения пропорциональны плечам е и перпендикулярны им). Неравномерность распределения напряжений тем больше, чем больше 1/Ь. В общем случае максимальные напряжения можно определить по формуле т= Т1 И~р, где В'„— полярный момент сопротивления сечения швов в плоскости разрушения (см., например, рис. 3.15). Для сравнительно коротких швов (1<Ь), распространенных на практике, применяют приближенный расчет по формуле т = ТЦ0,7ИЬ) ~ ~т'~.
(3.7) При выводе этой формулы условно полагают, что напряжения направлены вдоль швов и распределены по длине швов равномерно (рис. 3.9, б). Рис. 3.10 т = Е/(0,7И) < ~т'~, (3.8) Лобовые швы (рис. 3.10). Напряженное состояние лобового шва неоднородно. Наблюдается значительная концентрация напряжений, связанная с резким изменением сечения деталей в месте сварки и эксцентричным приложением нагрузки. Основными являются касательные напряжения т в плоскости стыка деталей и нормальные напряжения с~ в перпендикулярной плоскости. По методу, ирин чтому в инженерной ирактике, лобовые швы рассчитывают только ио т. За расчетное сечение, так же как и во фланговых швах, принимают сечения по биссектрисе т — т.
Разрушение швов именно по этому сечению подтверждает практика. При этом Ьйр:ИгигзатК-бт.пагод.ги зозбт®и1.Ьу ~сд:464840172 Такая условность расчета тоже подтверждается практикой. Расчет лобовых швов только по т и сечению т — т делает расчет всех угловых швов единым независимо от их расположения к направлению нагрузки. Все угловые швы рассчитывают только ио т в сечении т т.
Это практически удобно и упрощает расчеты. Косой шов (рис. 3.11). Условие прочности т = Г/(0,7И) < [т' 1. (3.9) На рис. 3.12 изображен случай, когда соединение лобовым швом нагружено моментом. При этом напряжения с~ по торцу полосы (см. рис. 3.10) распределяются подобно тому, как распределяются нормальные напряжения в поперечном сечении балки при изгибе. Переходя к ранее рассмотренному условному расчету лобовых швов по касательным напряжениям, получаем т = Т/ И'=6Т/(0,7И') < [т'1. (3.10) Рис. 3.12 Рис. 3.!1 Комбинированные соединения лобовыми и фланговыми швами рассчитывают на основе принципа распределения нагрузки пропорционально несущей способности отдельных швов. При этом для соединения, изображенного на рис.
3.13, получим т= Г~[0,7К(21ф+! Д < [т'~. (3.11) На рис. 3.14 показан случай, когда соединение нагружено моментом и силой. При расчете такого соединения значение касательных напряжений от момента Т может быть определено Рис 3.13 Рис. 3 14 Рис. 3.!б для стыкового шва (3.15) для угловых швов т = бМ/(27~0,7й)+ Е/(270,7й) < ~т'~. (3.16) » Здесь наименования «фланговые» и <слобовые» условны, так как момент характеризуется не линией, а плоскостью действия 72 Ийр:ИшгзаиК-бт.пагод.ги зозбт®и1.Ьу ~сд:464840172 ф по полярному моменту опасного сечения швов Ю (рис. 3.15).
В приближенных расчетах полагают, что сопротивление комбинированного шва равно сумме сопротивлений, составляющих швов: Т=Т + Т„ (3.12) Ц.в. где Тф и Т,— моменты, воспринимаемые фланговыми и лобовым швамиЯ'. 07к 1~ Если учесть, что по условиям равнопрочности необходимая длина фланговых швов ~ в комбинированном соединении не превышает 0,51„то можно применить формулу (3.7) для определения Тф — — тф0,7ИФ1„. Для определения Т, используем формулу (3.10) и запишем Т„=т,0,7КР~б. Место пересечения швов принадлежит и лобовому и фланговому швам.
Здесь т~ — — т,. Обозначая это напряжение тг, после подстановки в (3.12) и несложных преобразований получим тт = Т~ (О 7Щ + 0 7Ы~ (6) (3.13) Напряжения в швах от действия силы Г определяют по формуле (3.11). Обозначив эти напряжения тг, получим суммарное максимальное напряжение: т= т+тг<И. (3.14) Оценивая нахлесточные соединения, отметим, что по форме и расходу материала они уступают стыковым соединениям, но не требуют обработки кромок. Тавровое соедииение, в котором элементы расположены во взаимно перпендикулярных плоскостях. Это соединение выпол- няют стыковым швом а) / с разделкой кромок (рис.
3.16, а) или угловыми швами без разделки 4 т кромок (рис. 3.16, б). При нагружении изгибающим УП а т„) моментом и силой прочность соединения определяют по формулам; Ийр:ИшгзаиК-бт.пагод.ги зозбт®и1.Ьу ~сд:464840172 сварной точки выбирают в зависимости от толщины меньшей из свариваемых деталей: д=1,26+4 мм при 6<3 мм; Ы=1,56+5 мм при 6>3 мм. Минимальный шаг ~ ограничивается явлением шунтирования тока ранее сваренной точкой.
Расстояние от кромок и ~г нормируют с учетом технологических и силовых факторов. Обычно принимают ~=34 ~1=24 ~г=1.5Ы Соединения точечной сваркой работают преимущественно на срез, При расчете полагают, что нагрузка распределяется равномерно по всем точкам. Неточность расчета компенсируют уменьшением допускаемых напряжений (см. табл. 3.1): т = 40)(гтрк~) <1 т' 1, (3.20) где г †чис сварных точек; ~ †чис плоскостей среза. Для конструкции по рис. 3.18, а г=4, 1= 1; по рис, 3,18, б г=2, ~=2.
При нагружении точечных сварных соединений моментом в плоскости стыка деталей расчетную точку и ее нагрузку определяют так же, как и для заклепочных соединений или соединений с болтами, поставленными без зазора (см. рис. 1,30). Точечному соединению свойственна высокая концентрация напряжений (см. табл.
3.3). Поэтому оно сравнительно плохо работает при переменных нагрузках. Концентрация напряжений образуется не только в сварных точках, но и в самих деталях в зоне шва. Точечныв сварные соединения чаще применяют не как рабочие, воспринимающие основную нагрузку, а как связующие (например, крепление обшивки к каркасу). Шовная сварка (рис, 3.19). Напря- жения среза Рис. 3.19 т = Г((Ы) < '1 т'~1. (3.21) Концентрация напряжений в швах меньше, чем при точечной сварке (см. табл. 3,3), соединение герметичное. ~ 3.3. Прочность соединений и допускаемые напряжения Прочность сварного соединения зависит от следующих основных факторов: качества основного материала, определяемого его способностью к свариванию„совершенства технологического процесса сварки; конструкции соединения; спо- 74 Ьйр:ИшгзатК-бт.пагод.ги зозбт®и1.Ьу 1сд:464840172 соба сварки; характера действующих на- дд~щз шлак грузок (постоянные или переменные).
Хорошо свари ваются низко- и среднеуглеродистые стали. Высок о углеродистые стали, чугуны и сплавы цветных металлов свариваются хуже. Значительно снижаю~ Непрооар прочность такие пороки сварки, как непровары и подрезы (рис. 3.20), шлаковые Рис. 3.20 и газовые включения, скопление металла в месте пересечения швов и т, п. Эти дефекты являются основными причинами образования трещин как в процессе сварки, так и при эксплуатации изделий, Влияние технологических дефектов сварки значительно усиливается при действии переменных и ударных нагрузок. Эффективными мерами повышения прочности сварных соединений являются: автоматическая сварка под флюсом и сварка в защитном газе; термообработка сваренной конструкции (отжиг); наклеп дробью и чеканка швов. Эти меры позволяют повысить прочность составных сваренных деталей при переменных нагрузках в 1,5...2 раза и даже доводить ее до прочности целых деталей.
Многообразие факторов, влияющих на прочность сварных соединений, а также приближенность и условность расчетных формул вызывают необходимость экспериментального опре-' деления допускаемых напряжений. Принятые нормы допускаемых напряжений для сварных соединений деталей из низко- и среднеуглеродистых сталей, а также низколегированных сталей (типа 14ГС, 15ГС, 11ХСНД, 09Г2, 19Г и пр.) при1 статических нагрузках см. в табл. 3.1. Для переменных нагрузок допускаемые напряжения, взятые из табл. 3.1, понижают умножением на коэффициент у < 1 1см.
формулу (3.22) 1, а расчет выполняют по максимальному (абсолютному значению) напряжению цикла (о,„ или т,„) так, как если бы это напряжение было статическим. Таблица 3.1 Примечание. 1о~,=а,/г — допускаемое напряжение на растяжение для материала соединяемых деталей при статических нагрузках.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
