Конспект (Часть 2) (1085865), страница 3

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

Текст из файла (страница 3)

Фланговые швы направлены параллельно усилию. В них возникают два рода напряжений. В результате совместной деформации основного и наплавленного металла во фланговых швах образуются связующие напряжения. Как было указано выше, их не учитывают при определении прочности соединения. По плоскостям соприкосновения валика флангового шва с каждым из листов, а также в самом валике возникают напряжения среза, которые являются рабочими напряжениями соединения.

Расчет прочности швов производится по опасной плоскости среза, совпадающей с биссектрисой прямого угла. Расчетная формула несущей способности составлена в предположении, что напряжения вдоль флангового шва распределены равномерно.

Для конструкции, расчетная формула имеет вид

Р = 2[τ']βKl.

С учетом концентрации напряжений расчетная длина фланговых швов:

l ≤ 50K.

Косые швы направлены к усилию под некоторым углом. Их часто применяют в сочетании с лобовыми и фланговыми.

Расчет прочности косых швов производится аналогично описанному выше:

P = [τ']βKl.

Комбинированные швы. Расчет ведется по принципу независимости действия сил

Р = Рл + Рфл,

Р — допускаемое усилие для комбинированного соединения, Р_л, — допускаемое усилие для лобового шва; Р_фл,— допускаемое усилие для фланговых швов.

Р = [т'](βKlл + 2βKlфл).

Если катеты всех швов, входящих в состав комбинированного соединения, равны между собой, то

P = [τ']βKl,

где L—длина периметра швов.

Тавровые соединения.

Применяют для соединения элементов, расположенных во взаимно перпендикулярных плоскостях. Тавровые соединения обычно можно выполнять без подготовки кромок (рис. 2.5, а). На рис. 2.5, б показаны тавровые соединения с односторонней подготовкой кромок и подваром при толщине листов от 4 до 26 мм, а на рис. 2.5, е — с двусторонней подготовкой кромок для элементов толщиной 12—60 мм.

При работе соединений (рис. 2.5, а) на растяжение расчетная формула прочности имеет такой вид:

Р = 2[τ']βК1, (2.21)

а для соединения, приведенного на рис. 2.5, б, в,

P = [σ']p sl. (2.22)

При работе узла, изображенного на рис. 2.5, а, на сжатие усилие Р в действительности частично передается с горизонтального листа на вертикальный через плоскость соприкосновения листов. Проверка прочности швов соединения в этом случае производится исходя из условного предположения, что усилие передается через швы. При этом [τ'] повышается до величины [σ']сж.

При сварке полуавтоматами тавровые соединения могут выполняться угловыми точечными швами (рис. 2.5, г). Применение точечных швов целесообразно главным образом в конструкциях с толщиной листов s ≤ 4 ÷ 5 мм.

Угловые соединения.

При автоматическом и полуавтоматическом способах сварки соединения имеют вид, приведенный на рис. 2.6, б (s = 10 ÷ 14 мм). и на рис. 2.6, в (s = 10 ÷ 40 мм).

Угловые соединения в основном применяются в связующих элементах и расчету на прочность не подлежат.

Соединения проплавными электрозаклепками

Соединение листов внахлест. Толщина верхнего листа не более 5 мм. Это соединение чаще всего связующее и рабочих усилий не передает. В случае передачи усилия расчет прочности точечных соединений при контактной сварке.

Сварные электродуговые соединения из алюминиевых сплавов.

Дуговой сваркой сваривают практически все алюминиевые сплавы, но свариваемость их различна. Сварные соединения алюминиевых сплавов обладают повышенной чувствительностью к концентраторам напряжений по сравнению с рядом сталей, применяемых в конструкциях. Поэтому к соединениям из алюминиевых сплавов предъявляют ряд требований к их конструктивному оформлению и предотвращению повреждений изделий в процессе производства.

Сварные соединения, выполненные контактной сваркой

Соединения при стыковой сварке. Расчет прочности не производится. Прочность стыка обеспечивается прочностью самого элемента.

С оединения при точечной сварке. Расчет прочности точки при срезе. Точки могут быть односрезными (рис. 2.16, а) и двусрезными (рис. 2.16, б).

Расчетное напряжение в односрезной точке

τ = 4Р/(πd²) ≤ [ τ_o`];

в двусрезной точке

τ = 2Р/(πd²) ≤ [ τ_o`],

где [τo`] — допускаемое напряжение в точке при срезе;

d — диаметр точки;

Р — усилие, передаваемое на одну точку.

В действительности в точечном соединении могут иметь место две формы разрушения: срез точек и разрыв основного металла в зоне соединения. Увеличение диаметра точки повышает ее сопротивление срезу; увеличение толщины детали повышает сопротивле­ние основного металла разрыву. При назначении диаметра согласно формуле расчет прочности точек можно производить только и,| срез. При работе сварной точки на отрыв, например в конструкции, изображенной на рис. 2.16 в, расчетное напряжение будет

σ = 4Р/( πd²) ≤ [σ_o`],

где [σ_o`] — допускаемое напряже­ние в точке при отрыве.

В сварном точечном соединении приняты следующие обозначения (рис. 2.13): d — диаметр точки; t—шаг точек; tх—расстояние от центра сварной точки до края детали в направлении действия силы Р; t2—расстояние от центра сварной точки до свободной кромки в направлении, перпендикулярном действию силы Р; t1 и t2 нормируются с учетом технологических и силовых факторов.

Расстояние между центрами точек в соединении должно быть не меньше некоторого предельного размера ввиду шунтирования тока через ранее сваренную точку. Чем больше расстояние между сварными точками, тем меньше шунтирование тока, следовательно,

стабильнее и лучше результаты сварки. Диаметр точки d назначается в зависимости от толщины соединяемых элементов с учетом обеспечения высококачественного технологического процесса. Диаметр электрода dэ контактной машины подбирается исходя из необходимого d. Как правило, d = (0,8 ÷ 1) dэ.

Для стальных деталей рекомендуется d = 1,2s + 4 мм при s≤ 1,5 ÷ 3 мм; d = = 1,5s + 5 мм при s ≥ 3 мм, где s— наименьшая толщина свариваемых частей.

В некоторых случаях строительные конструкции имеют точки диаметром около 3,5s и более. Можно принимать: t= 3d; t1 = 2d; t2 = 1,5d.

В практике иногда применяют следующее соотношение между t, s и d:

(2.23)

Соединения при роликовой сварке

Элементы, свариваемые роликовой сваркой, имеют малые толщины (S≤2…3мм). При шовной сварке между соединяемыми элементами образуется шов путем постановки ряда точек, перекрывающих друг друга. Напряжения в швах при шовной сварке определяют по усилию среза

σ = Р/(lа),

где Р — действующая в соединении сила; а — ширина шва; l — длина шва.

Соединения при специальных методах сварки

Соединения при электрошлаковой сварке имеют толщины от 30 до 1000 мм и более. Расчет швов не отличается от проверки напряжений в основном металле. Приходится лишь в некоторых случаях в месте стыков понижать допускаемое напряжение.

Соединения при сварке трением. Метод эффективен, так как при этом расходуется малое количество энергии. Зона разогрева имеет небольшую протяженность, а соединения достаточно прочны. Этим методом сваривают инструменты, например приваривают режущую часть к державке из поделочной стали. Его используют при изготовлении закладных частей арматуры железобетона, при сварке некоторых изделий из труб, деталей машин. При сварке трением получают стыковые и тавровые соединения с высокими механическими свойствами. Расчетные напряжения в сварном соединении при этом оказываются эквивалентными напряжениям в основном металле. Допускаемые напряжения устанавливаются на основе специальных опытов.

Диффузионная сварка Определение расчетных напряжении в соединениях при этом способе сварки производится так же, как и в элементах основной конструкции. Допускаемые напряжения должны быть назначены согласно проведенным специальным экспериментам.

Соединения холодной сваркой. Холодной сваркой называют процесс соединения металлов в результате пластической деформации путем осадки без нагрева. Наилучшим образом соединяются холодной сваркой металлы с кубической гранецентрированной структурой, обладающие хорошими пластическими свойствами: алюминий, медь, их сплавы, аустенитная сталь и т. д. Вакуум значительно улучшает условия холодной сварки. Очистка и выравнивание свариваемых поверхностей, а также создание на них активных центров достигается за счет пластической деформации.

При холодной сварке выполняют стыковые и нахлесточные соединения.

Точечный и шовный виды холодной сварки чаще применяют в связующих или слабо напряженных соединениях, так как вдавливание вызывает концентрацию напряжений. Несущую способность соединений устанавливают экспериментально с учетом свойств металлов и технологии производства работ.

Паяные соединения

Пайка осуществляется присадочным металлом, называемым при­поем, имеющим температуру плавления более низкую, нежели металл соединяемых частей. Процесс пайки универсален. Пайкой соединяют однородные и разнородные металлы, металл с графитом, керамикой и другими неметаллическими материалами.

На рис. 2.31, а показано положение деталей перед пайкой, на рис. 2.31, б— после пайки, которая происходит в результате за­текания расплавленного припоя в зазор величиной в несколько де­сятых долей миллиметра.

На рис. 2.32 изображены паяные соединения труб со штампован­ными элементами. Надлежащая прочность паяного соединения обес­печивается нахлесткой достаточно большой протяженности.

Расчет прочности паяных соединений производится в зависи­мости от характера действующих сил. Если на соединения вна­хлестку (рис. 2.33, а, б) действуют продольные растягивающие или сжимающие усилия Р, то паяные соединения работают на срез.

Напряжение по плоскости среза равно

τ = P/ca ≤ [τ`], (2.35)

где [τ`] — допускаемое напряжение паяного шва на срез.

На рис. 2.33, б, г, д приведены примеры паяных соединений встык. Паяные прямые швы (рис. 2.33, в) не всегда могут быть рекомендованы для рабочих конструкций. Косые паяные (рис 2.33, г) швы обладают более высокой несущей способностью, особенно при угле скоса 45°. Зигзагообразные соединения (рис. 2.33, д) не могут быть признаны целесообразными. Они сложны в оформлении, а разрушение наступает по сечению, совпадающему с вертикальной плоскостью спая.

Паяные тавровые соединения, изображенные на рис. 2.34, а, применяют главным образом в качестве связующих или малонапря­женных в элементах, работающих на изгиб. Большей прочностью обладают тавровые соединения, изображенные на рис. 2.34, б, в.

Паяные соединения открывают возможность создания жестких и экономичных элементов, хорошо работающих на изгиб и кручение. Примеры таких соединений изображены на рис. 2 34, г, д. Соедини­тельные элементы впаиваются между двумя плоскостями. Паяные сотовые конструкции (рис. 2.35) обладают жесткостью, небольшой массой, компактностью.

Концентрация напряжений

Указанные местные напряжения в зоне концентрации не опасны для прочности в конструкциях из пластичных металлов при ста­тических нагрузках. Поясним это положение.

Диаграммы растяжения пластичного металла нередко схемати­зируются. Их приближенно заменяют двумя прямыми: наклонной, выражающей зависимость напряжения от деформации в упругой области, и горизонтальной. Горизонтальная прямая показывает, что при е > е_т деформация протекает пластически, без увеличе­ния нагрузки, приложенной к испытуемому элементу.

Характеристики

Список файлов лекций