книга2 с254-338 (1085854), страница 9

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

Текст из файла (страница 9)

Рис. 22.12. Сварные шестерни и шкивы

сваривают встык. Центр и ребра изготовляют из низкоуглероди­стой стали. Для ободов применяют повышенные сорта кованой и вальцованной стали, например сталь ЗОХГС, а также углеродистые стали 35, 45 и др.

Рис. 22.13. Сварные соединения дисков со ступицами: а — с подготовкой кромок; б — без подготовки кромок

Швы, приваривающие центр к ступице и к ободу, целесообраз­но выполнять с подготовкой кромок или с глубоким Проплавлени-

20*

295

ем (рис. 22.13,а). При этом концентрация напряжений в соедине­ниях оказывается меньше, а следовательно, прочность при пере­менных нагрузках больше, чем в конструкции с угловыми швами (рис. 22.13,6).

Центр представляет собой весьма ответственную часть конст­рукции шестерни. При недостаточной его жесткости во время экс­плуатации возникают ви­брации, которые могут расстроить зубчатое за­цепление. Поэтому цент­ры иногда конструируют двустенчатыми (см. рис. 22.1). Между стенками полезно ставить диафраг­мы жесткости. Жесткость двустенчатой шестерни значительно выше, чем одностенчатой. После сварки шестерни подвер­гают термической обра­ботке (отпуску) в печи для снятия остаточных напряжений. После отпу­ска производят механиче­скую обработку и нарез­ку зубьев.

Подобным же образом "конструктивно оформля­ ют шкивы и маховики. Они не требуют столь большой точности изготовления и стабиль­ности размеров, как шестерни. Поэтому, как правило, после свар­ки эти конструкции не подвергают отпуску.

Расчет прочности сварного шкива производят по касательному усилию, приложенному к ободу. Усилие Т передается на обод, а с обода на ступицу (или на вал) через спицы или центр. Если число спиц менее четырех, то считают, что усилие Г воспринима­ется полностью одной спицей. Таким образом, в спице возникают поперечная сила =Т и изгибающий момент (рис. 22.14).

Напряжение от изгиба в спице определяется по формуле

(22.17)

где / — момент инерции поперечного сечения спицы относительно оси х (рис. 22.14,г).

Следует определить касательные напряжения в швах спицы, соединяющих ее пояс со стенкой. Если швы угловые с катетом К, то напряжения в них от поперечной силы

(22.18) 296

Касательные напряжения определяемые по формуле (22.18), обычно незначительны. В месте соединения спицы со ступицей сле­дует определить напряжения в угловых швах от момента:

(22.19) где —момент инерции периметра шва относительно вертикаль­ной оси.

Напряжение от поперечной силы проверяется только с учетом швов, приваривающих стенку профиля:

(22.20)

^где

Напряжения в соединениях спиц со ступицей от силы обычно

бывают малы. Прочность в основном определяется напряжением

от момента.

Если число спиц >4, то

(22.21) (22.22)

В конструкциях сварных шестерен (рис. 22.15,а) с цен­трами вместо спиц наибо­лее нагруженными являются швы, соединяющие центр со ступицей. Они воспринимают усилие Т и крутящий момент

(22.23)

Напряжение в соединении ступицы с центром определяется в предположении, что касательные напряжения распределены рав­номерно по длине шва; на участке длиной, равной единице, усилие в шве с подготовкой кромок (рис. 22.15,6) создает момент

(22.24)

Полный момент

(22.25)

Напряжение в шве с подготовкой кромок

(22.26) Напряжения в угловых швах (рис. 22.15,в) с катетом К

(22.27)

Пример расчета. Касательное усилие на зубе =100 кН, радиус шестерни =375 мм, радиус ступицы =75 мм. Определить напряжения в соединении центра (s=12 мм) со ступицей (рис. 22.15,а). По формуле (22.23), М= =37,5 кН-м.

В швах, соединяющих центр со ступицей, сваренных с подготовкой кромок, касательные напряжения определяются по формуле (22.26):

²97

§ 5. Сварные рамы

Рамы входят в состав различных машин и конструкций — стан­ков, вагонов, крановых тележек, фундаментов, кузнечно-прессовых и прокатных машин, автомобилей, тракторов, в металлические конструкции зданий. Рамы и станины служат для связи в одно

целое отдельных частей меха­низма или станка. Они долж­ны обеспечивать необходимую жесткость и прочность кон­струкции и удовлетворять тре­бованиям рациональной ком­поновки изделия. При расче­тах 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 рас­
порки. В целях снижения мас­
сы при сохранении жесткости
целесообразно применять для
легких рам тонкостенные гну­
тые штампованные уголки,
швеллеры и другие профили.
Для соединения указанных
элементов применяют не толь­
ко дуговую, но и контактную
сварку. Так, например, лонже­
роны — продольные балки
сварной рамы автомобиля —
выполняют из штампованного швеллера, а поперечные — из эле­
ментов замкнутого трубчатого сечения. Привариваются они к лон­
жеронам контактной сваркой тавровым соединением (рис. 22.17,6)

Рис. 22.17.' Сварная рама грузового автомобиля 298

и при выштамповке и отбраковке лонжеронов — стыковьш (рис. 22,17,а). Несмотря на резкий переход в сечении трубчатой кон­струкции к лонжерону, сварная конструкция по прочности превос­ходит клепаную.

Пример расчета. Требуется определить прочность рамы (рис. 22.18,а) при следующих условиях: средние поперечные балки 2 двутаврового профиля про­летом м нагружены по длине равномерной нагрузкой =60 кН/м (рис. 22.18,6); 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,

Момент инерции поперечной балки по сечению Б—Б составит

Момент сопротивления поперечной балки

Напряжение в поперечной балке

Поперечная сила в балке

Статический момент горизонтального листа относительно центра тяжести се­чения

Касательные напряжения в поясных швах с катетом =6 мм поперечной балки у опоры при =0,8 составят

299

Прикрепление поперечных балок к продольным спроектировано следующим образом. Кромки горизонтальных листов поперечной балки скошены и приваре­ны стыковым соединением. Вертикальная стенка обварена угловыми швами с ка­тетом =6 мм. В прикреплении предусмотрена косынка 3, показанная на рис. 22.18,а. При определении напряжений учитываем в соединении только сты­ковые и вертикальные угловые швы. Швы, приваривающие косынку 3, в учет не принимаем. Момент, воспринимаемый двумя стыковыми горизонтальными швами, определяется по формуле

(22.28)

где --площадь сечения горизонтального листа.

Момент, воспринимаемый двумя вертикальными угловыми швами,

(22.29)

Расчетный момент вычисляется по формуле

' (22.30)

Примем в запас прочности, что по значению равно При этом касательное напряжение при =0,8

= 12,5МПа. - _ч

Продольные балки рассчитывают по схеме рис. 22.18,в.

В сварцых 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

(22.31)

где W — момент сопротивления поперечного сечения прикрепляе­мого элемента; —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,

(22.32)

где — момент инерции периметра шва с учетом его ширины, рав­ной величине —расстояние от оси прикрепляемой балки до крайнего волокна шва. Косынки дополнительно повышают проч­ность и жесткость соединения. 300

Характеристики

Список файлов книги