Иванов М.Н. - Детали машин (1065703), страница 16
Текст из файла (страница 16)
Для металлических конструкций запас прочности хж 1,4...1,6. Таблица 3.2 Расчетный элемент К,е прн электроду- говой сварке К,е при электроду- говой сварке расчетный элемент низко- углеродистая сталь Ст3 низко- легнрованная стиль 15ХСНА низко- легированная стиль 15ХСНА низко- углеродистая сталь СтЗ 1,2 Деталь в месте перехода к стыковому шву н< То же, к лобовому шву » к фланговому шву 1,4 Стыковые швы с полным проваром корня Угловые лобовые швы Угловые фланговые швы 1,5 2,0 2,0 2,7 3,3 3,5 4,5 3,5 Таблица 3.3 Марка стали Состояние образца К,е прн швах связующих рабочих толщина, мм Точечная и шовная сварка (цифры в скобках) Сталь 10 Сталь ЗОХГСА Твердый сплав ВТ1 1,4(1,25) 1,35 2,0(1,3) 7,5(5) 12 10(5) Нормали зован Отпуск В состоянии постав- ки То жс 3+3 1,5+ 1,5 1,5+ 1,5 Алюминиевый сплав Д1бТ 2,0(1,3) 5(2,25) 1,5+1,5 Стыковая контактная сварка Углеродистые стали Высоколегированные стали и алкиминиевые сплавы 1,2 1,2...1,5 7б 17 йр:дКигзатК-бт.пагод.ги зозбт®и1 Ьу 1сд:464840172 При переменных нагрузках реко ендуют рассчитывать прочность не только сварного шва, о и самих деталей в зоне этого шва, Допускаемое напряжение для деталей в зоне шва также умножают на коэффициент у.
Для углеродистых сталей у вычисляют по формуле Т= 1/ЦО 6Кэф+О 2) — (О 6Кэф+0,2)Я|~< 1, (3.22) ГдЕ Я=Су Га/О „ИЛИ т 1„/т,„— КОЭффИцИЕНт аСИММЕтрИИ цИКЛа напряжеций; К,ф — эффективный коэффициент концентрации напряжений, который относится и к о, и к т (см, табл. 3.2 и 3.3); верхние знаки — при растягивающем наибольшем по абсолютному значению напряжении и при касательных напряжениях, а нижние — при сжимающем.
В переходной зоне (Я= — 1 или близко к этому) расчет ведут по более опасному напряжению. 17 йр:ИшгзатК-бт.пагод.ги зозбт®и1.Ьу 1сд:464840172 Если ири вычислении у по формуле (3.22) получают у>1, то в расчет принимают у = 1. Это обычно получается при большой асимметрии цикла (Я>0) и указывает на то, что для данного цикла решающее значение имеет не сопротивление усталости, а статическая прочность. Вопросы для самоподготовки 1. Оцените сварное соединение по сравнению с заклепочным.
2. Сравните соединение встык и внахлестку, отметьте их достоинства и недостатки. 3. В чем преимущества вогнутой формы поперечного сечения углового шва? 4. Почему не рекомендуют применять длинные фланговые швы? 5. Какие упрощающие допущения принимают при написании формул для расчета прочности угловых швов в различных случаях нагружения? б.
Области применения точечной и шовной контактной сварки. 7. Какие факторы влияют на прочность сварных соединений? Примеры расчета. Пример 3.1. Рассчитать кронштейн и сварное соединение (см. рис. 3.14) при Г=104 Н, Т=8 10~ Н м=8 106 Н мм, нагрузка статическая, толщина листа Б=12 мм, материал листа — сталь Ст3 (ст,=220 МПа), сварка ручная электродом Э 42. Решение. 1.
Определяем ширину Ь листа по условию его прочности. Принимая к=1,4 (см. примечания к табл. 3.1), находим [ст),=а,/я=220/1,4=157 МПа. Учитывая только основную нагрузку Т, получаем И"=ЬЬ~/б= Т/[о ~, 6Т 6810 или Ь= =160 мм. Ь[ст), 12 157 С учетом нагрузки Р принимаем Ь=165 мм. Проверяем прочность при суммарной нагрузке: 6Т Р 6,8. !06 104 о= — + — = + А!52 МПа<Я =157 МПа. БЬ ЬЬ 12.165л 12.165 2. Определяем размеры швов.
Принимаем /„= Ь = 165 мм, /с = Ь = 12 мм. Предварительно оцениваем /Ф только по основной нагрузке Т, используя формулу (3.13). При этом, согласно табл. 3.1, принимаем [т'3=0,6[сг[ =94 МПа; т„=94=8 1Об/(!Ф 0,7 12 165+07 12 165~/6); из этого равенства найдем /Ф вЂ” — 35 мм. Пусть 1Ф вЂ” — 40 мм (исполнительный размер с учетом неполноценности шва на концах /ф — — 50...60 мм). Проверяем прочность швов по суммарной нагрузке [см. формулу (3.14)1: т„=104/~0,7 12 [2 40+165)1=5 МПа !см. формулу (3.1!Д; угочняемт =8 10'/(07.12 40.165+07 12 !65'/6)=86 МПа [см.формулу(3.13)1; т=тг+те —— 91с[т'3=94 МПа. Отмечаем, что по условию равнопрочносги детали и соединения при действии изгибающей нагрузки как основной требуемая длина фланговых швов /Ф невелика и составляет около 0,25/,.
Пример 3.2. Рассчитать сварной шов (см. рис. 3.17): И=140 мм, толщина стенки трубы Ь=5 мм, Т=104 Н м, М=7 1О' Н м, нагрузка статическая, Ьйр:дКигзатК-бт.пагод.ги зозбт®и1.Ьу 1сд:464840172 материал трубы — сталь СтЗ, сварка ручная электродом Э42.
Сама труба рассчитана по [ст1,=157 МПа (см. пример 3.1). Режемие. Напряжение от Т, по формуле (3.17), .т=2 10~/(0,7/сл 1402)=465 10з//с Напряжения от М, по формуле (3.18), ем=4 7 !06/(0,7/сл 146')=6,5 10~//с. Суммарное напряжение, по формуле (3.19), =(~о ~а) Яд +6,5 =к )о д<[~1=94 мпа <ам. прн р з.11 Отсюда находим /с=8,5 мм.
Отметим, что для принятой конструкции шва при условии равнопрочности шва и трубы требуется /с> Ь. Более совершенно соединение стыковым швом с разделкой кромок, Изучающим рекомендуется самим выполнить расчет такого соединения. Пример 3.3. Рассчитать соединение, выполненное точечной сваркой и на- груженное по схеме рис. 3.18, а. Задано: Г=3500 Н, 8=3 мм, материал †ста 10, нагрузка знакопеременная (Я= — 1).
Решение. Определяем ширину Ь прочного листа с учетом ослабления в зоне сварки. Принимая я=1,5, находим [о),=от/з=200/1,5=133 МПа (см. табл. 1.1). По формуле (3.22) при К,4--7,5 (см. табл. 3.3) находим 7=1/(0,6 7,5+0,2) — (0,6 7,5 — 0,2)(-1)~0,11. Расчетное допускаемое напряжение [ст) =[ст1,7=133 0,11=14,6 МПа. Далее Ь=Р/(8 [сг1)=3500/(3 14,6)а80 мм. Определяем размеры и число сварных точек.
По рекомендациям, И=1,2 3+4-8 мм; г2 —— 1,5 8=12 мм; г,=2-8=16 мм; ~=3 8=24 мм. Число точек в одном ряду г'= [(Ь вЂ” 2г2)/г )+ 1= [(80-24)/24)+1 =3,3. Принимая число точек в двух рядах г=б, проверяем прочность сварных точек по формуле (3.20): т=4 3500/(бл 8')=11,6 МПа. По табл. 3.1 с учетом 7 имеем [т'1=0,6[ст),у=0,6 133 0,11=8,75 МПа. Условия прочности не удовлетворяются.
Следовательно, нужно увеличивать ширину листов и ставить четыре точки в ряду или выполнять трехрядное соединение по три точки в ряду. Этот пример показывает, как плохо работают точечные соединения при знакопеременных нагрузках. Глава 4 СОЕДИНЕНИЕ ПАЙКОЙ И СКЛЕИВАНИЕМ ~ 4.1. Общие сведения, оценка и применение Соединения пайкой и склеиванием применяли значительно раньше сварных. Известны примеры применения пайки 3...5 тыс. лет назад.
Ийр:ИшгзаиК-бт.пагод.ги зозбт®и1.Ьу ~сд:464840172 Рис 4! По конструкции паяные и клеевые соединения подобны сварным (рис. 4.!). В отличие от сварки пайка и склеивание позволяют соединять детали не только из однородных, но и неоднородных материалов, например: сталь с алюминием; металлы со стеклом, графитом, фарфором; керамика с полупроводниками; пластмассы; дерево, резина и пр. При пайке и склеивании кромки деталей не расплавляются, что позволяет более точно выдерживать их размеры.и форму, а также производить повторные ремонтные соединения. По прочности паяные и клееные соединения уступают сварным в тех случаях, когда материал деталей обладает достаточно хорошей свариваемостью. Исключение составляют соединения тонкостенных элементов типа оболочек, когда имеется опасность прожога деталей при сварке.
Применение пайки и склеивания в машиностроении возрастает в связи с широким внедрением новых конструкционных материалов (например, пластмасс) и высокопрочных легированных сталей, многие из которых плохо свариваются. Примерами применения пайки в машиностроении могут служить радиаторы автомобилей и тракторов, камеры сгорания жидкостных реактивных двигателей, лопатки турбин, топливные и масляные трубопроводы и др. В самолетостроении наблюдается тенденция перехода от клепаной алюминиевой обшивки к обшивке из тонких стальных листов с сотовым промежуточным заполнением. Эту обшивку изготовляют в виде панелей, паянных в термических печах (рис.
4.2). Рис. 4.2 Пайка и склеивание являются одним из основных видов соединения в приборостроении, в том числе в радиоэлектронике, где они являются преимущественно связующими, а не силовыми соединениями. Ийр:ПКигзаиК-бт.пагод.ги зозбт®и1.Ьу ~сд:464840172 Процессы пайки и склеивания сравнительно легко поддаются механизации и автоматизации. Во многих случаях применение пайки и склеивания приводит к значительному повышению производительности труда, снижению массы и стоимости конструкций. Эффективность применения паяных и клеевых соединений, их прочность и другие качественные характеристики в значительной степени определяются качеством технологического процесса: правильным подбором типа припоя или клея, температурным режимом, очисткой поверхностей стыка, их защитой от окисления и пр.
Этим вопросам посвящены специальные курсы 12Ц и главы курса «Технология конструкционных материалов». 5 4.2. Соединение пайкой Примеры конструкции изображены на рис. 4,1 и 4.2. Соединение образуется в результате химических связей материала деталей и присадочного материала, называемого припоем. Температура плавления припоя (например, олова) ниже температуры плавления материала деталей, поэтому в процессе пайки детали остаются твердыми.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
