Расчет сварных соединений стыковыми швами

Стыковые соединения могут разрушаться по шву, месту сплавления и сечения самой детали в зоне термического влияния.

При качественно выполненной сварке зона стыка шва должна обладать такой же прочностью что и основной мет детали. Поэтому разрушение в основном происходит в зоне термического влияния.

Зона терм влияния – прилегающая ко шву зона детали, у которой при нагреве и сварке понижаются механические св-ва металла.

Поэтому соед стыковыми швами рассчитывается на прочность по размерам сечения детали выше указанной зоны в зав-ти от вида действия нагрузок по тем же факторам что и целые детали.

Возможные снижения прочности детали связанные со сваркой учитываются при назначении допусков напряжений.

Допуск напряжений при раст – сжатии материала шва определяется:

[s]= j[sр]

j=1,0 для косых швов

Варианты нагружений:

sр =F/b*L≤[sр]

 

 

sр=FsinB/b*L≤[sр]

sр=Mx(y)/Wx(y)= sM/b²*L≤[s’р]

sр=6M/b*L²≤[sр]

Расчет соединений угловыми швами

В обычных угловых швах (фланговых, лобовых), выполненных ручной сваркой, расчетная высота рабочего сечения d _ш (рис. 75, а) принимается по биссектрисе угла сечения валика равной (без учета наплыва) d_ш, = 0,7 h_ш, где h_ш— толщина шва (по катету); в пологих швах — d_ш принимается по меньшему катету. В вогнутых швах за d_ш принимается фактическая толщина шва по биссектрисе (рис. 75, б). При глубоком проплавлении автоматической или полуавтоматической сваркой (или специальными электродами с тугоплавкими обмазками— ультракороткой дугой) принимаются большие величины рабочей толщины шва — вплоть до d_ш = h_ш (рис. 75, в).

Распределение напряжений по длине швов (лобовых, фланговых) или при обварке по контуру принимается равномерным.

Таким образом, напряжение в угловом шве определяется по формуле

(50)

Здесь d_ш = bh_ш, где коэффициент b принимается равным: при ручной сварке b = 0.7; при полуавтоматической сварке b =0,8; при автоматической сварке и ультракороткой дуге (при однопро­ходной сварке) b =1.

При прикреплении несимметричных профилей, например уголка (рис. 76), длины или площади швов должны быть так распределены, чтобы прикрепляемый элемент не получал дополнительного изгиба от эксцентриситета (площади швов должны быть распределены обратно пропорционально расстояниям от шва до оси элемента).

Таким образом, при требуемой площади швов

Тавровые соединения

Тавровое соединение(шов угловой, детали без раздела кромок. Расчет ведут только по касательным напряжениям

tF =F/n*L=F/0.7*k*L≤ [t’]

 

tF =M/W=4M/0.7*k* pd²≤ [t’]

 

 

tT =T/Wp=T*dmax/Ip=T(d/2)/h*p*d*(d²/4)=2T/0.7*k*p*d²≤ [t’]

 

в) при совместном действии силы F и моментов M и T.

t=tF+( ≤[t’]

9.Нахлесточное соединение
Угловые швы рассчитываются только по касательным напряжениямв опасной плоскости.
а)Лобовой шов про действии осевой силы F:

б)При действии изгибающего момента М:

Фланговые швы
На конце шва они больше чем в середине.Неравномерность возрастает с увеличением длины шва и разности податливастидеталей.Расче выполняют по среднему напряжению.

При нессиметричномфланг.расположении швов силы действующие в сварных швах F₁ и F₂ определяю по правилу статики.

1) F₁+F₂=F 2)F₁*a₁=F₂*a₂ 3) 4) 5) 6) =

При комбинированном соединении лобовым и фланговым швами:
Допускаемые напряжения
Прочность сварных соед контактным способом и зависит от: качества основного материала,технологии дефектов сварки(непровары,шлаковые и газовые включения и т.д.)
Если сварные соединения подвергаются переменным и знакопеременным нагрузкам,то следует допускаемые напряжения умножить на коэфф. γ (гамма).Для углерод. сталей γ вычисляют по фор-ле:

γ= -эф.коэф. концентрации напряжений. a,b-коэф. для углерод. сталей.
R-коэф.ассиметрии цикла напряжений.
Обазначениние сварных швов:ГОСТ2.3113.72г.

10.Шпоночное соединение.
Ш.с. служат для передачи крутящего момента от вала к зубчатому колесу или наоборот.
Существуют след. Типы шпоночныхсоед:
1)Клиновой 2)Тангенсальный 3)Призматический 4)Сигментный

Распрастранены с призматической и сегментной шпонкой.

 

Призматические шпонки стандартизованы.Различные стандарты шпонки выполнены таким образом,чтонайбольшая вероятность разрушения-это разрушение смятия.
Расчет на срез

Рачет сигментной шпонки

 

Сигментные шпонки используются: при коротких ступицах насаженых на вал.
Недостатки:значительное ослабление сечения вала где расположена шпонка,т.к. глубина врезания больше чем у призматической.

 

Шлицевые соединения.

Существуют 3 вида шлицевых соединений:
1)Прямобочными шлицами (рис.1)
2)Эвольвентными шлицами (рис.2)

3)Треугольными шлицами(рис.3)
Достоинства (+):1)Более выс. прочтность валов при переменных и ударных нагрузках и соответственно большая долговечность.2)Возможность передачи больших усилий из-за увеличения поверхности контакта.3)Саосность,лучшее центрирование при осевом перемещении.

Недостатки:1)Наличие в углах пазов месных напряжений хоть и меньше чем у шпоночных.2)Неравномерность распределения нагрузки между зубьями шлицов.3)Большая стоимость изготовления.

Способы центрирования шлицевыхсоедининий:

А)По наружному диаметру вала (D).

Б)По внутр-ме диаметру вала (d)

В)По боковым поверхностям

Выбор цетрирования зависит от режима нагрузки.При значительной нагрузке и пониженных значениях во фтулке применяют боковое центрирование,как обеспечивающее лучшее распределение нагрузки.

По степени подвижности шлицевые соединения бывают:

А)подвижные. Б)Неподвижные. В)Условнонеподвижные.
Расчеты шлицевых соединений:

Оновные критерии расчета- это смятие и расчет на износ.
G= G=

T – передаваемоесоединения,момент.

L-рабачая длина вала

S_F-удельный суммарн-й стат. момент площади рабочих поверхностей.

G=F_t/A=2T/(dср*h*l*z)

dср= 0.5*(D+d); h= 0.5*(D-d)-2f; S_f=0.5*dср*h*z

Для эвольвентных шлицевых соедdср=m*z (m- модуль шлиц соединений; h )

S_F= 0.5*m²*z²