Типы сварных швов и их расчет

Рис. 2

Стыковой шов

Расчет шва:

где s - нормальное напряжение в шве;

Р - нагрузка;

S - минимальная толщина детали;

l - периметр шва;

[s]¢ - допускаемое нормальное напряжение для метал­ла шва.

Для увеличения периметра шов иногда выполняют косым тавровым или фигурным.

Швы внахлестку.

Рис. 3

а) лобовой;

б) фланговый;

в) прорезной;

г) пробочный;

Расчет швов:

Опасными принято считать касательные напряжения в сече­нии под углом 45° к основанию шва (рис.4), там, где они достигают максимального значения.

Касательное напряжение (рис.4):

Рис. 4

где [t]¢ - допускаемое касательное напряжение для ме­талла шва; К - катет шва.

Как это видно ив рис.5 , эпюра распределения нагрузок по длине флангового шва неравномерна, поэтому фланговые швы не рекомендуется делать длинными. При большой длине их делают прерывистыми.

Рис.5. Эпюра распределения нагрузки во фланговом шве.

Угловые и тавровые швы

Рис. 6

Расчет тавровых швов:

Рассматриваются наиболее характерные случаи нагружения тавровых швов, которые могут встречаться также и в комбинациях.

Рис. 7

а) нагрузка моментом в плоскости шва

Если привариваемая деталь круглая (рис.7а) (шов круг­лый кольцевой), то расчет шва проводится на кручение в коль­цевом сечении, расположенном под углом 45° к основанию шва.

Здесь: J_p - полярный момент инерции расчетного сечения;

R - расстояние до наиболее удаленного от центра волокна, сечения шва.

Если сечение шва не круглое (рис.76), то оно всё же условно рассчитывается по уравнение кручения для круглых стержней. В этом случае принято пренебрегать возникающим при такой расчетной схеме короблением сечения и нелинейный характером эпюр напряжений:

t = £ [t]¢

Здесь: J_p - условный полярный момент инерции сечения;

[t]¢ - допускаемое напряжение кручения для наплавлен­ного металла шва.

Для указанного на рис. 7 6 примера:

J_p = J_y - J_z

J_z = 2 ; J_y = 2 .

б) внецентренно приложенная нагрузка или нагрузка моментом

Рис. 8

Нагрузка состоит из изгибающего момента M = M₀ или M = Pl и перерезывающей силы Р (при нагрузке только моментом M₀ перерезывающая сила отсутствует).

Шов рассчитывается на изгиб и срез, но не по нормальным, а по касательным напряжениям в наклонных сечениях под углом 45° к основанию шва. Полное касательное напряжение равно векторной сумме напряжений от момента t_m и перерезывающей силы t_р

t_m = ; t_р= .

В данном примере

t_m = ; t_р= .

Выбор допускаемых напряжений

Допускаемые напряжения для наплавленного металла сварных швов определяются по таблицам в зависимости от марки электрода, способа сварки (ручная или автоматическая) и характера нагрузки.

При циклических нагрузках, в связи с возможностью образования опасных термических трещин, рекомендуется вместо сварных, применять заклепочные швы.

Глава II

РАЗЪЕМНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ

К разъемным относятся такие соединения, которые могут быть разобраны без повреж-дения деталей.

Резьбовые соединения

Все резьбы стандартизированы в мировом масштабе, то есть резьбы национальных стандартов соответствующих типов взаимозаменяемы.

Типы резьб и их применение

Рис. 9

1. По профилю резьбы разделяются на следующие типы:

а) остроугольная (треугольная). Основной тип крепежной резьбы. Метрическая резьба имеет угол a = 60°, дюймовая - a = 55°;

б) прямоугольная;

в) трапецеидальная;

г) упорная (пилообразная).

Резьбы типа (б), (в), (г) называются силовыми и применяются для тех винтовых соединений, в которых желательно иметь меньшие потери на трение (например, в домкратах, натяжных устройствах, подъемниках, винтовых прессах, ходовых винтах).

Прямоугольная резьба, вследствие технологических трудностей ее изготовления, применяется крайне редко и обычно заменяется резьбами типа (в) и (г). Резьба (г), как показано на рисунке, применяется только при одностороннем действии основных нагрузок; при обратном приложении нагрузки потери на трение возрастают. В некоторых случаях применяется также резьба круглого профиля (там, где имеется опасность повреж­дения острых кромок, например, в пожарном оборудовании, в цоколях электрических ламп).