О.А. Ряховский, А.В. Клыпин - Детали машин (1065792), страница 23
Текст из файла (страница 23)
В целях унификации расчет всех угловых швов при любом способе нагружения приближенно ведут по касательным напряжениям, равномерно распределенным по высоте опасного сечения. При действии силы и (см. рис. 11.5, б) условие статической прочности для соединения комбинированными швами ту = г/А С (т'), (11.5) где [т'1 — допускаемое касательное напряжение для угловых швов, принимаемое по табл.
11. 1; А = р1. — площадь опасного сечения; р — расчетная высота опасного сечения углового шва (обычно р = 0,7Ь); Л = 2а + Ь вЂ” длина швов соединения. При нагружении нахлесточных сварных соединений постоянным моментом Т (рис. 11.6, а), действующим в плоскости стыка деталей, напряженное состояние угловых швов приближенно оценивают по максимальным касательным напряжени- Рнс. 11.6. Расчетные схемы нахлесточных сварных соединений, нагруженных в плоскости стыка: а — схема нагружениа; о — опасное сечение аннов ям т в опасном сечении шва. При приближенном решении этой задачи принимают следующие условия: 1) свариваемые детали абсолютно жесткие, а деформируются под нагрузкой только швы; 2) под действием момента Т деталь 1 поворачивается относительно детали 2 вокруг центра тяжести Фигуры, образованной опасным сечением швов.
Поверхность опасного сечения швов разворачивают на плоскость стыка (рис. 11.6, б). По аналогии с кручением круглого стержня рассмотрим площадку ааА с напряжением т на радиусе р, и площадку с(А с т,„на радиусе р,„. Принимаем, что напряжения т пропорциональны радиусу р. На площадке с(А действует сдвигающая сила дг = тс(А. В результате элементарный момент от действия силы с(г на радиусе р равен с)Т = рЫА. Для всего сварного шва имеем Т = ) с(Т = )' ртс(А. С учетом отношения — = — (из рассмотрения кручения круглого Р т р стержня) получим Т = т „Лр/р „где Ур =) ра ° с(А — полярв ный момент инерции Фигуры, образованной сечением шва. Как известно из курса сопромата, /р = /„+,Г„, где У„= = 2( — + — ) + 2 —;,У = 2 ~ — + — ~ + 2 — — осевые моЦра (ПЬа'~ рЬа ГЬра ЬР(а'~ Ьаа (12 4 ! 12 ' " ~12 4 ) 12 менты инерции Фигуры на рис. 11.6, б.
Таким образом, можно определить величину наибольшего касательного напряжения в опасном сечении сварного шва: При нагружении сварного нахлесточного соединения постоянными силой Р и моментом Т напряжения от них суммируются геометрически. 11.4. Соединения контактной сваркой Контактную стыковую сварку выполняют по торцам деталей (см. рис. 11.2, д), точечную (рис. 11.7) и шовную — по боковой поверхности тонкостенных конструкций (рис. 11.8). С помощью контактной стыковой сварки можно соединять детали с высокой точностью и обеспечить равнопрочность деталей и роликовые Рис. 11.8.
Соединение шовной сваркой т = — < [т'1, си (11.Э) т= < [с'1, 4Р всс св (11.8) 154 Рис. 11 7. Сварные соединения с точечными швами стыкового шва. Расчет стыковых швов был рассмотрен в $ 11.2. Точечную сварку широко применяют при изготовлении тонкостенных корпусных конструкций (кузова автомобилей, цельнометаллические железнодорожные вагоны и т. п.) из углеродистых и низколегированных сталей, алюминиевых и др. сплавов. Суммарная толщина Ьт стальных соединяемых деталей обычно не превышает 10 мм (см. рис. 11.7). Диаметр сварной точки ст, (мм) принимают в зависимости от толщины (6„„.„> 2 мм) соединяемых стальных деталей 1,26„„. + 4 < с(, < 1,56в1м + 5.
(11.7) Обычно определяют величину с(, из условия статической прочности сварного точечного шва, а по ней принимают диаметр электрода (для стальных деталей с), = с(,) и все параметры сварочного процесса. Шаг сварных точек по условию отсутствия шунтирования тока при сварке двух деталей составляет Р„> Зс(,; расстояния от кромок Рт > 2с(, и Рз > 1,5с(,. Соединение точечной сваркой обычно нагружено сдвигающей силой Р; при этом полагают ее равномерное распределение между всеми точками, число которых по линии действия силы не должно превышать пяти.
Условие статической прочности на срез сварной точки где с — число плоскостей среза (на рис. 11.7 с = 2); г — число точек; [т'1 — допускасмое напряжение для контактной элек- тросварки (см. табл. 11.1). При нагружении сварного точечного шва циклической нагрузкой эффективный коэффициент концентрации напряжений для точечных швов низко- углеродистых сталей составляет в среднем )с = 7,5. Шовиую сварку применяют для герметичного соединения тонкостенных деталей 5 < 3 мм.
Условие статической прочности шва на срез для шовной сварки где 1 — длина шва; а — ширина шва (обычно а, 26), см. рис. 11.8. 11.5. Допускаемые напряжения сварных швов Допускаемые напряжения при статическом нагружении сварных швов определяют на основании опытных данных в долях от допускаемых напряжений основного металла (см. табл. 11. 1). Сварные детали машин часто испытывают действие переменных (циклических) нагрузок. При соблюдении равнопрочности основного металла и сварного шва при статической нагрузке усталостное разрушение происходит по основному металлу вблизи сварного шва в зоне 1 термического влияния (см.
рис. 11.1, г). Применение стыковых швов предпочтительнее, так как они обладают невысокой концентрацией напряжений по сравнению с угловыми швами и особенно с точечной сваркой. Циклическую прочность сварных соединений можно повышать также технологическими методами — проводить старение или отжиг (длн снятия остаточных напряжений); удалять механической обработкой утолщение стыкового шва, поскольку в утолщении в основном находятся газовые и шлаковые включения, являющиеся концентраторами напряжений; создавать наклеп (например, обдувом дробью).
Эти мероприятия в значительной мере снижают концентрацию напряжений, а для стыковых швов она практически исчезает. Т а б л и ц а 11.2 Показатели циклической прочности основных сварных соединений Группа сварных соединений а, МПа 9,0 Стыковые 3,0 26,0 Конт льные воп сы 4,0 26,0 3. 4. 37,6 3.6 26,0 3.0 3,0 13,0 С точечными швами 10. 11. Я,=а, — о о,>(Я,), (11.1Ц 156 На основании опытных данных в табл. 11.2 приведены значения показателей циклической прочности сварных соединений без механической обработки швов.
Стыковые с накладками (полкяадками) Тавровые с разделкой кромок и салвым вровзром тавровые с угловыми швами (без Разделка кромок) Нахлесточкые е лобовыми, косыми швами Нахлесточвые с флавговымк, комбинированными швами Здесь о, — предельное амплитудное напряжение; т — показатель степени уравнения усталости. П р и м е ч а н и е. Величина о, снижается при наличии: окалины — на 20%; коррозии — ва 50%; дефектов (вепровары, подрезы н др.) — в 20 раз; остаточных напряжений на 30%.
Величина о,„повышается после: механической обработки швов — на 40%; отжнга в защитной атмосфере — на 70%; наклепа (чекаякн пневмомояотком, обдуза дробью) — ва 100%. Расчет сварных соединений при переменном нагружении проводят как проверочный путем определения коэффициентов безопасности по текучести Я, и по амплитудным напряжениям Я, и сравнения полученных значений с допускаемыми Я, = ~./~ ~ (Я,Ь (11.10) где о;г — предел текучести основного металла, принимаемый для низкоуглеродистой стали о = 240...260 МПа, низколегированной о, = 420...480 МПа, высокопрочной — о = = 600...680 МПа; о — максимальное напряжение цикла в расчетном сечении сварного соединения; о; — предельное амплитудное напряжение для сварного соединения (см. табл. 1 1.2), соответствующее числу циклов Фо — абсциссе точки перегиба кривой усталости, принимают Жо — — 2 ° 106; о— в амплитуда напряжений цикла нагружения в расчетном сечении; 7т' — число циклов нагружения; (Я) — допускаемое (минимальное) значение коэффициентов безопасности: по пределу текучести (Я,1 = 1,2...2,5 и по амплитудным напряжениям (Я,] = 1,5...8,0.
Для ответственных сварных соединений, разрушение которых может привести к тяжелым последствиям„ коэфФициенты безопасности повышают в 1,5...2 раза. Почему сварные соединения считают наиболее совершенными яз верззъемных соединеввй7 Какой внд сварки наиболее распространен? Каковы достоинства и недостатки сварных соелвневий7 По каким напряжениям рассчитывают соединения стыковыми швамн7 Как определяют опасное сечение углового шва7 Какими факторами ограничивается длина фланговых швов7 Какие сварные швы нааывают комбнннроваяными7 Как определяют наибольшие напряжения в вахяесточвом сварном соединении. нагруженном моментом, действующим в плоскости стыка7 По какому условию рассчитывают соединения точечной контакт- ной сваркой7 От каких факторов зависят допускаемые напряжения для сварвых швов прв статическом нагружевви7 По каким условиям рассчитывают сварные соединения ярн пере- менных нзгрузках7 Соединения деталей с натягом 12.1.
общие сведения Соединения деталей с натягом — зто соединения, в кото- ых детали удерживаются силами трения. Силы трения обусловлены созданием распределенной нормальной нагрузки (давления) на сопряженных поверхностях соединяемых деталей.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
