Министерство образования и науки Российской Федерации

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ

ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Институт – Институт физики высоких технологий

Направление – Машины и оборудование нефтяных и газовых промыслов

Кафедра − Теоретической и прикладной механики

РАСЧЕТ СВАРНОГО СОЕДИНЕНИЯ, НАГРУЖЕННОГО
ПОПЕРЕЧНОЙ СИЛОЙ

^{Наименование работы}

Пояснительная записка к РГР № 2

по курсу «Детали машин и основы конструирования»

^{Наименование учебной дисциплины}

Вариант № 1.1

Выполнил студент гр. 2Е01 __________ _____________ О.И. Богданов

^{Подпись Дата И.О.Фамилия}

Проверил старший преподователь ________ _______ Г.П. Борисенко

^{должность Подпись Дата И.О.Фамилия}

Томск – 2012

Содержание

1. Техническое задание ……..………………………………………….……….3

2. Введение ……………….………..…………………………………….………4

3.1. Определение проекций приложенной силы……………………….…..…...5

3.2. Определение касательных напряжений в каждом сечении……….….…..6

3.3. Расчет на прочность сварного соединения…………………….……......…9

4. Приложение 1 - Точечное сварное соединение…….……….……..….……10

5. Заключение…………………………………………………….…..……….…11

6. Список литературы……………………………………………….………….12

Техническое задание

По данным [1] спроектировать способ крепления полосы к швеллерной балке и рассчитать сварное соединение:

Швеллер №24; F=10 kH; рад=27°; l ₁=0,6 м, l ₂=0,5 м; a=0,18 м; b=0,002 м.

[1. стр. 7].

ВВЕДЕНИЕ

Целью работы является получить практические навыки расчёта сварного соединения нагруженного поперечной силой. Проанализировать полученный результат с технико-экономической точки зрения.

Сварка – это процесс получения соединений путем получения межатомных связей между поверхностями свариваемых заготовок за счет их плавления и пластической деформации. Следовательно, сварное соединение – неразъемное; оно образуется путем сваривания материалов деталей в зоне стыка и не требует никаких вспомогательных элементов. Прочность соединения зависит от однородности и непрерывности материала сварного шва и окружающей его зоны. Сварной шов – это затвердевший после сварки металл, соединяющий сваренные детали.

Применяемые в современном машиностроении виды сварки весьма разнообразны. Каждый из них имеет свои конкретные области применения. Из всех видов сварки наиболее распространена электрическая. Различают два основных вида электросварки: дуговую и контактную.

В зависимости от расположения соединяемых частей существуют различные виды сварных соединений. В данном индивидуальном задании детали соединены внахлест угловым сварным швом.

Преимущества сварного соединения:

- невысокая стоимость соединения, благодаря малой трудоёмкости и простоте сварного шва;
- сравнительно небольшая масса;
- сечение детали не ослабляется отверстием.

Недостатки сварного соединения:

- появление коробления, остаточных напряжений после сварки;
- недостаточная надёжность при вибрационных ударных нагрузках.
- трудность контроля качества;
- человеческий фактор.

3.1. Определение проекций приложенной силы.

По начальным условиям швеллер – № 24.

Исходя из данных [2. стр.441 табл. 24.47] высота швеллера h_швел.=240мм.

Найдём проекции силы F (рис2):

3.2. Определение касательных напряжений в каждом сечении.

В данном расчете был выбран угловой комбинированный шов, необходимо проверит условие:

- максимальное расчётное напряжение среза в сварном шве.

- допускаемое напряжение на срез шва.

Разрушение угловых швов происходит по наименьшему сечению плоскостью, проходящей через биссектрису прямого угла или близко к ней.

В данном задании будем рассчитывать угловой комбинированный шов.

k - катет сварного шва – назначаем 5 мм., изначально полагая, что напряжение в опасных сечениях швов распределяется равномерно и применяя принципы суперпозиции при рассмотрении действий на силовой фактор определяем рабочее напряжение.

рис.3

Из рисунка 4 можно заметить, что по всей длине шва распределяются касательные напряжения :

где - суммарная площадь опасных сечений всех швов.

Приложенная сила даёт момент в центре кронштейна, равный:

Внешний момент создает напряжения , где где – максимальное расчетное напряжение в точке шва, наиболее удаленной от центра тяжести площадей опасных сечений;

т.к. , тогда:

Подставив в формулу момента, получим:

Подставив в уравнение все известные значения, можем найти :

Находим

Как видно из рисунка 4, самые нагруженные сечения нижнее и правое. Для нахождения самого нагруженного сечения вычерчиваем все напряжения, действующие на них, в масштабе, ссылаясь на (рис. 4) находим результирующее напряжение для каждого сечения (рис. 5). Для векторов сил выбираем масштаб 50 кH/мм.

Па;

Па;

;

Произведя сложение векторов сил для каждого сечения в отдельности, можно сказать, что максимальная нагрузка приходиться на правое сечение. Равнодействующая всех напряжений , действующих на нижнее сечение, равна МПа.

3.3. Расчет на прочность сварного соединения.

Согласно [2, с.54] допускаемое напряжение на срез шва равно:

где – допускаемый коэффициент запаса прочности. Для Стали Ст3 и 10: ; [2. c.89], тогда

*

т.е. условие выполняется. Так как максимальное расчётное напряжение, много меньше допускаемого напряжения, то целесообразно применить точечное сварное соединение. Пример такого соединения представлен в приложении 1.

Приложение 1

4. Точечное сварное соединение.

Заключение.

В данной расчётно-графической работе были определены результирующие напряжения каждого сечения сварного соединения кронштейна, и определено, что максимальное из них удовлетворяет допускаемому напряжению. Таким образом, принято решение использовать точечное сварное соединение. Целесообразно сваривать углы и середину, так как именно эти места более подвержены разрушению.

Список литературы

1. Богданов О.И. Расчет болтового соединения. Пояснительная записка к расчетно-графической работе по дисциплине «Детали машин и основы конструирования». – Томск, 2012г. С 1-18.

2. Гузенков П.Г. Детали машин: Учеб. для вузов. – 4-е изд., испр. М.: Высш. шк., 1986. – 359 с.: ил.

3. Детали машин. Учебник дл машиностроительных специальностей вузов/ М.Н. Иванов, В. А. Финогенов – 9-е изд., испр. – М.: Высш. шк., 2005 – 408 с.: ил.

4. Дунаев П.Ф., Леликов О.П. Конструирование узлов и деталей машин: Учеб. пособие для техн. спец. вузов – 5-е изд., перераб. и доп. – М.: Высш. шк.,

5. Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя: В 3 т. Т. 1. – 8-е изд., перераб. и доп. Под ред. И.Н. Жестковой – М.: Машиностроение, 2001. – 920 с.: ил.

Дата добавления: 2015-09-30