Виды сварных соединений и типы сварных швов

В зависимости от расположения соединяемых частей различают следующие виды сварных соединений (рис. 9.1).

Сварные швы стыковых сварных соединений называются стыковыми, швы нахлесточных, угловых и тавровых сварных соединений называются угловыми.

а) б)

в) г)

Рис. 9.1. Виды сварных соединений:

а – стыковое; б – нахлесточное; в – угловое; г – тавровое.

По расположению сварного шва относительно действующей силы F различают лобовой, фланговый, косой и комбинированный швы (рис. 9.2).

а) б)

в) г)

Рис. 9.2. Разновидности сварных швов:

а – лобовой; б – фланговый; в – косой; г – комбинированный

Расчёт сварных швов.

Для угловых швов размер катета шва выбирают в соответствии с толщинами соединяемых деталей, а требуемую длину шва определяют из расчёта на прочность.

Расчёт и конструирование стыковых сварных швов

В зависимости от вида нагружения стыковых швов (рис. 9.3) их соответственно рассчитывают:

а) по напряжениям растяжения (сжатия), если действует только сила F (случай нагружения ):

, (9.1)

где – толщина более тонкой свариваемой детали; l – длина шва;

б) по нормальным напряжениям при действии на шов только изгибающего момента М в плоскости приварки (случай нагружения ‚):

; (9.2)

в) по нормальным напряжениям при совместном действии момента М и растягивающей (сжимающей) силы F:

, (9.3)

Рис. 9.3. Виды нагружения стыковых сварных швов

В формулах (9.2) и (9.3): – момент сопротивления расчётного сечения при изгибе; – допускаемое напряжение на растяжение в сварном шве, определяемое в зависимости от допускаемого напряжения основного материала соединяемых деталей для каждого рода материала, вида сварки и типа электрода.

Расчёт и конструирование угловых сварных швов

Угловые швы рассчитывают по наименьшей площади сечения, расположенного в биссекторной плоскости прямого угла поперечного сечения шва (рис. 9.4).

В расчётном сечении толщину углового шва принимают равной 0,7× К, где К – катет поперечного сечения шва.

При действии на угловой шов растягивающей силы F (случай нагружения , рис. 9.4):

, (9.4)

где – расчётное напряжение среза в шве; l – длина шва;
– допускаемое напряжение на срез шва.

Рис. 9.4. К расчёту углового шва

Если соединение угловым швом нагружено изгибающим моментом М в плоскости приварки (случай нагружения ‚), то расчёт производят по формуле:

. (9.5)

При действии на угловой шов изгибающего момента М и силы F, перпендикулярной шву, его рассчитывают по формуле:

. (9.6)

В случае нагружения углового сварного шва изгибающим моментом М и поперечной силой Q, действующей параллельно расположению шва, общие касательные напряжения в сварном шве будут равны геометрической сумме напряжений, возникающих от момента и поперечной силы . В таком случае условие прочности имеет вид:

. (9.7)

Шпоночные соединения

Общие сведения

Данные соединения служат для передачи крутящего момента от вала к ступице детали или наоборот. В отдельных случаях шпонки фиксируют ступицы в осевом направлении. К достоинствам шпоночных соединений относятся простота и низкая стоимость конструкции. К недостаткам можно отнести: ослабление вала и ступицы шпоночными пазами; концентрация напряжений в углах шпоночных пазов снижает усталостную прочность вала, прочность соединения ниже, чем прочность вала и ступицы; сложность и трудоемкость взаимозаменяемости.

Основные виды шпонок разделяются на призматические и клиновые. Различают ненапряжённые и напряжённые шпоночные соединения. Ненапряжённые шпоночные соединения осуществляют с помощью призматических и сегментных шпонок, а напряжённые – клиновыми шпонками (рис. 9.5).

а) б)

в)

Рис. 9.5. Конструкции шпоночных соединений со шпонками:

а – призматическими; б – сегментными; в – клиновыми

Расчёт и конструирование

Длину шпонок принимают на 5÷10 мм короче длины ступицы и выравнивают до стандартного значения. Размеры шпонок (ширину и высоту) выбирают по соответствующему стандарту в зависимости от диаметра вала d. После определения размеров шпонок производится проверочный расчёт их прочности.