Ll.3 Указания к решению задач на тему

«Расчет сварных соединений»

Допускаемые напряжения для сварных швов

Допускаемые напряжения для сварных швов при статической нагрузке определяют по табл.7, в зависимости от допускаемого напряжения [sр ] основного металла на растяжение:

 

[sр]= sт / [S]_т,

 

Где sт – предел текучести основного металла; [ s ]_т – допускаемый коэффициент запаса прочности; [ s ]_т = 1,2…1,8 – для низкоуглеродистой и

[ s ]_т = 1,5…2,2 – для низколегированной стали (большие значения при грубых расчетах).

 

Таблица 7. Допускаемые напряжения для сварных соединений деталей из низкоуглеродистых и низколегированных сталей для электродуговой сварки

Вид деформации и напряжения	Автоматическая и механизированная сварка под флюсом	Ручная дуговая сварка электродами
Э42А, Э50А	Э42, Э50
Растяжение [sр]^'	[sр]	[sр]	0,9[sр]
Сжатие [s]'сж	[sр]	[sр]	[s р ]
Срез [t]^'cр	0,8[sр]	0,65[sр]	0,6[sр]

 

Примечания:

1. [s_р]^', [s]'сж, [ t ]^'cр – допускаемые напряжения материала сварного шва.
2. [s р ] - допускаемое напряжение растяжения материала свариваемых деталей (основного материала).

 

Расчет на прочность сварных соединений

Разрушение сварного соединения происходит вблизи сварного шва – в зоне термического влияния, где из-за высокой местной температуры понижаются механические характеристики основного материала деталей.

Основным критерием работоспособности швов сварных соединений является прочность. Расчет на прочность основан на допущении, что напряжения в шве распределены равномерно как по длине, так и по сечению.

Стыковые соединения. Расчет швов (рис 7) производят на растяжение или сжатие по сечению соединяемых деталей без учета возвышения шва. Условие прочности шва на растяжение

s=F/A=F/(δl_ш)≤ [sр]^'

Рис.7. Стыковое соединение

где F – растягивающая сила; А – площадь расчетного сечения; δ – толщина шва (принимают равной толщине детали); l_ш – длина шва; sр и [sр]^' - расчетное и допускаемое напряжения растяжения для материала шва (см. табл. 7).

Нахлесточные соединения угловыми швами (рис.8).

Угловые швы рассчитывают на срез по опасному сечению I-I, совпадающему с биссектрисой прямого угла (рис 9). Расчетная высота h опасного сечения шва:

h=0,7 k – для ручной сварки; h= k – для автоматической.

Условие прочности шва на срез при действии растягивающей или сжимающей силы

рис.8. Нахлесточные соединения

угловыми швами, а-лобовыми;

б-фланговыми; в -.комбинированными.

t_cр = F/А_ср = F/ (hl_ш) < [ t ]_cр,

 

t _cр и [t]_cр – расчетное и допускаемое напряжения среза для материала шва; l_ш – расчетная длина шва.

 

рис.9

 

 

Тавровые соединения. В этих соединениях свариваемые элементы располагаются во взаимно перпендикулярных плоскостях. Соединение может быть выполнено угловыми (рис.10,а) или стыковыми (рис.10,б) швами.

Рис.10. Тавровые соединения

 

Ll.4 Задачи на тему «расчет сварных соединений»

Задача 4. Рассчитать сварное соединение, крепящее неподвижный блок монтажного устройства к плите (рис.11), по данным табл. 8.

 

 

Рис. 11

Таблица 8

 

Величина	Варианты
F, kН
h мм
a, рад	π 4	π 3	π 6	π 4	π 3	π 6	π 4	π 3	π 6	π 5

 

Материал электрода и метод сварки выбрать самостоятельно, недостающими данными задаться.

 

Задача 5. Проверить прочность сварных швов, соединяющих диск с зубчатым ободом и диск со ступицей (рис.12). Мощность N, передаваемая колесом, угловая скорость его w_., толщина швов k1 и k2 и размеры D, d заданы в табл. 9.

 

Рис. 12

 

Таблица 9

 

Величина	Варианты
N, кВт
w., рад/с
d, мм
D, мм
k1, мм
K2, мм
Тип электрода	Э42А вручную	Э42 полуавтоматическая
Метод сварки

 

Материал диска – сталь Ст3, материал ступицы и обода – сталь 40.

 

Задача 6. Рассчитать сварные швы хомута с двутавровой балкой и подобрать сечение хомута b x δ, изготовленного из стали Ст3 (рис.13).

Нагрузка F статическая. Сварка ручная.

 

Рис.6

 

 

Величина	Варианты к задаче 6
F, кН