Расчет соединений угловыми швами

В соединениях, выполненных угловыми швами, в зависимости от формы поперечного сечения различают нормальные, вогнутые, выпуклые угловые швы (рис. 7.18). Наибольшее распространение получили нормальные швы. Выпуклые швы образуют резкое изменение сечения деталей в местах соединения, что вызывает повышенную концентрацию напряжений. Вогнутые швы снижают концентрацию напряжений и рекомендуются при действии переменных нагрузок. Но такие швы требуют дополнительных затрат на доводку шва. Основные геометрические характеристики шва – это его катет k и высота h. Для нормального шва . По условиям технологии принимают k ≥ 3 мм, если толщина листа δ ≥ 3 мм. В большинстве случаев
k = δ.

 

 

Рис. 7.18. Вид исполнения углового шва:

1 – нормальный; 2 – вогнутый; 3 – выпуклый; k и h – катет и высота шва

 

В соединениях внахлестку в зависимости от расположения различают лобовые, фланговые и косые швы. Лобовые швы располагаются перпендикулярно, фланговые швы – параллельно линии действия нагружающей силы, а косые швы – по косой к этой линии. Обычно на практике используются комбинированные соединения с фланговыми и лобовыми швами.

 

Расчет соединений фланговыми швами при нагрузке силой

Рассмотрим соединения с фланговыми швами (рис. 7.19).

 

 

Рис. 7.19. Схема сварного соединения с фланговыми швами

 

Расчет фланговых швов при нагружении силой F выполняют по среднему напряжению, а условие прочности записывают в виде

 

                                                     .                                        (7.5)

 

Жесткости соединяемых деталей различны, поэтому напряжения по длине шва распределяются по некоторой кривой (см. рис. 7.19). Ясно, что неравномерность распределения напряжений возрастает с увеличением длины шва и разности податливостей деталей. Поэтому длину фланговых швов ограничивают условием l ≤ 50k.

В тех случаях, когда длина фланговых швов не обеспечивает равнопрочность соединения, соединение усиливают прорезными (рис. 7.20) или лобовыми швами. Условие прочности в этом случае при k = δ записывают в виде

 

                                                .                                     (7.6)

 

Если одна из соединяемых деталей асимметрична, то расчет прочности производят с учетом нагрузки, воспринимаемой каждым швом. Например, к косынке приварен уголок (рис. 7.21). Тогда равнодействующая нагрузка F проходит через центр тяжести поперечного сечения уголка и распределяется по швам обратно пропорционально плечам  и  . Соблюдая условие равнопрочности, швы выполняют различной длины так, чтобы соблюдалось условие  При этом напряжения в швах идентичны и

 

                                                .                                     (7.7)

 

 

Рис. 7.20. Схема усиления фланговых швов

 

 

Рис. 7.21. Расчетная схема асимметричного сварного соединения