|
Основною умовою при проектуванні зварних конструкцій деталей є забезпечення рівноміцності зварних швів та з'єднуваних елементів деталей.
У більшості випадків на практиці розміри зварних швів та тип їх визначаються за формою та конструкцією деталей. Тому розрахунок зварних з'єднань в основному виконують як перевірний.
Розрахунок стикових з'єднань. Стикове з'єднання розраховують на міцність за номінальними напруженнями без урахування підсилення швів (місцевого наплавлювання металу) і за тими самими умовами, що й для суцільних елементів деталей. Для схем навантаження стикових з'єднань із прямим та косим швами (рис. 15.7, а, б)умова міцності має такий вигляд:
σ = F/(δb) ≤ [σ]', (1)
де σ – напруження розтягу у шві; F– сила, що навантажує з'єднання;
δ, b–товщина та ширина з'єднуваних елементів відповідно;
[σ]' – допустиме напруження розтягу стикового зварного з'єднання.
Руйнування стикового зварного з'єднання може відбуватись безпосередньо по шву, місцю сплавлювання металу шва з металом деталі або по перерізу деталі в зоні термічного впливу, де в результаті нагрівання при зварюванні змінюються механічні властивості металу. У розрахунку цю невизначеність беруть до уваги відповідним вибором допустимого напруження [σ]' та з урахувавнням властивостей матеріалу з'єднуваних деталей.
Концентрація напружень, що виникає у стикових швах, незначна (Κσ ≤ 1,6). Для швів із знятим механічним способом підсиленням Кσ = 1
Розрахунок напусткових з'єднань. У напусткових з'єднаннях кутові шви умовно розраховують на зріз за найменшим перерізом, який знаходиться в бісектрисній площині прямого кута в поперечному перерізі шва (див. рис. 15.2, д, е),де розрахункова висота кутового шва m = 0,7k.
Для напусткових з'єднань, навантажених відповідно із схемами на рис. 15.8, а–в,умову міцності швів записують у вигляді
τ = F/(0,7kl) ≤ [τ]', (2)
де τ – розрахункове напруження зрізу; F –сила, що навантажує з'єднання;
k – катет кутового шва; l – довжина швів; [τ]' – допустиме напруження зрізу.
Для з'єднань із кількома швами за розмір l беруть сумарну довжину швів, наприклад для напусткового з'єднання фланговими швами (рис. 15.8, а) l = 2lф, для з'єднання лобовими швами (рис. 15.8, б) l = 2lл, а для з'єднання комбіно–ваними швами (рис. 15 8, в) l = 0,28lл + 1,5lф.
В останньому випадку зменшену довжину шва l беруть у зв'язку з нерівномірністю розподілення навантаження на лобовий та флангові шви.
У зварному з'єднанні з несиметричним розміщенням флангових швів щодо лінії дії сили F (рис. 15.8, г) загальну довжину швів l = lФ1 + lФ2 визначають за умовою (2). Тоді lф1 та lф2 беруть відповідно до тих часток сили F, що припадають на окремі шви:
lФ1 = lе2/(e1 + e2); lФ2 = lе1/(е1 + е2).
Для напусткового з'єднання із кільцевим кутовим швом, навантаженого відповідно до схеми на рис. 15.8, д, напруження зрізу в шві визначають окремо від сили F і від крутного моменту Т. Тоді ці напруження складають геометрично (τF і τT напрямлені під прямим кутом):
τF = F/(0.7kπd); τT = FT/A = 2T/(0,7kπd2); τ = √τF2 + τT2 ≤ [τ]'. (3)
У цьому випадку колова сила на шов від крутного моменту FT = 2T/d, а площа зрізу шва А = 0.7kπd.
Якщо з'єднання навантажене моментом Μ (рис. 15.9, а), то напруження у швах розподіляються по їхній довжині нерівномірно і напрям їх різний (на рис. 15.9, a стрілками вказані напрями напружень зрізу в різних точках швів).
Нерівномірність розподілення напружень тим більша, чим більша довжина l швів відносно розміру Ь. У загальному випадку максимальне напруження на кінцях швів можна визначити за формулою τM = M/Wp, де Wp – полярний момент опору перерізу швів у площині їхнього руйнування.
Для коротких швів (l < b),наближено можна припустити, що напруження зрізу розподіляються вздовж швів рівномірно (рис. 159, б)і спричинюються дією на кожний шов сили F = M/b.Тоді умова міцності з'єднання має вигляд
τM = M/(0,7klb) ≤ [τ]'. (4)
З урахуванням цих допущень можна розглядати наближений розрахунок зварного з'єднання і для більш загальної схеми навантаження (рис. 15.9, в), де шви навантажуються силами F1 = F cosα, F2 = F sinα, а також моментом Μ = F2h.
У цьому разі більш навантаженим є верхній шов, для якого умова міцності має вигляд (напрям напружень на рис. 15.9, в показано стрілками)
τmax = √ τF1 + τM)2 + τ2F2 ≤ [τ]', (5)
де складові напружень зрізу визначають відповідно за формуламиї
τF1 = F1/(2∙0,7kl); τF2 = F2/(2∙0,7kl); τM = M/(0,7klb).
Дата добавления: 2015-12-07; просмотров: 72 | Нарушение авторских прав