Занятие №7

(Модуль "Неразъемные соединения")

Тема: "Расчет сварных соединений".

Цель занятия: Закрепление знаний по неразъемным соединениям, полученных на лекциях и приобретение навыков расчета сварных соединений деталей машин.

Продолжительность занятия: 2 часа.

Вопросы для подготовки к занятию.

1) Оцените сварное соединение по сравнению с заклепочным.

2) Сравните соединение встык и внахлестку, отметьте их достоинства и недостатки.

3) Дайте определения лобового, флангового и косого сварных швов.

4) Какие факторы влияют на прочность сварных соединений?

5) Назовите напряжения, возникающие при расчетах сварных соединений?

Задача. Рассчитать кронштейн и сварное соединение (см. рис.13) при

F = 10⁴ H, T = 8 10³ Н м, нагрузка статическая, толщина листа d = 12 мм, материал листа – сталь Ст3 (s_Т = 220 МПа), сварка ручная электродом.

Рис.13

Методические рекомендации по выполнению задания.

- составляем расчетную схему с указанием на ней действующих на соединение нагрузок и возникающих напряжений;

- из расчета на прочность определяем размеры соединяемых деталей по основной нагрузке - изгибающему моменту Т;

- проверяем прочность соединения при суммарной нагрузке;

- определяем размеры швов, задаваясь некоторыми их параметрами, по основной нагрузке - изгибающему моменту Т;

- проверяем прочность швов по суммарной нагрузке.

Данный алгоритм применяем для решения задачи:

1.Расчетная схема приведена на рис.1 с указанием нагрузки и возникающих в соединении напряжений.

2. Определяем ширину b листа по условию его прочности. Для металлических конструкций принимаем запас прочности s = 1,4 (см. табл. 1 в приложении) и находим допускаемое напряжение на растяжение для материала соединяемых деталей при статической нагрузке:

[s]_p = s_T /s = 220/1,4 = 157 МПА.

Учитывая только основную нагрузку T, получаем выражение момента сопротивления изгибу

W = db²/6 = T / [s]_p,

или

С учетом нагрузки F принимаем b = 165 мм. Проверяем прочность при суммарной нагрузке:

МПА<[s]_p = 157 МПа.

3. Определяем размеры швов. Принимаем длину лобового шва

l_л = b = 165 мм, а катет шва k = d = 12 мм. Предварительно оцениваем длину флангового шва l_ф только по основной нагрузке Т, используя формулу для суммарного напряжения t_Т в месте пересечения лобового и флангового швов

t_Т = . (1)

При этом, согласно табл. 1 в приложении, принимаем

[t¢]= 0,6 [s]_p = 94 МПа;

t_Т = 94 =

из этого равенства найдем l_ф = 35 мм. Пусть l_ф = 40 мм (исполнительный размер с учетом неполноценности шва на концах l_ф = 50…60 мм).

4. Проверяем прочность швов по суммарной нагрузке, используя формулу суммарного максимального напряжения:

t = t_Т + t_F £ [t¢]. (2)

Напряжение от нагрузки F определяем по формуле:

t_F = МПа;

уточняем величину напряжения от нагрузки Т согласно выражению (1):

t_Т = МПа,

подставляя значения напряжений от силы и момента в формулу (2) получим:

t_Т = 5 + 86 = 91 < [t¢] = 94 МПа.

Отмечаем, что по условию равнопрочности детали и соединения при действии изгибающей нагрузки как основной требуемая длина фланговых швов l_ф невелика и составляет около 0,25 l_л, т.е. длины лобового шва.

Индивидуальное задание.

Рассчитать кронштейн и сварное соединение (см. рис.13) при F = 2 ·10⁴ Н,

Т = 10⁴ Н м, нагрузка статическая, ширина листа b = 300 мм, материал листа Сталь 20 (s_Т = 240 МПа). Сварка ручная газовая. Определить толщины свариваемых листов и размеры швов.

Отчет по практическому занятию.

Студент должен приобрести прочные знания по применению и конструированию неразъемных соединений, а также устойчивые навыки расчета сварных соединений деталей машин.

Дата добавления: 2014-12-08