В. И. Тарханов, Р. М. Садриев, составление,1991
СВАРНЫе СОЕДИНЕНИя
Расчетно-графические работы
По прикладной механике
Методические указания и задания
2-е издание, переработанное и дополненное
Составители: В. И. Тарханов, Р. М. Садриев
Ульяновск
УДК 621.81: 621.86 (076)
ББК 34.42. я7
Т 19
Рецензент доктор техн. наук, доцент С. В. Куренков
Одобрено секцией методических пособий научно-методического
совета университета
Тарханов, В. И.
|
Указания составлены в соответствии с программой курса по дисциплине «Прикладная механика» для студентов энергетических специальностей 28020265, 14010465, 14021165, 14060465 всех форм обучения.
Разработано на кафедре «Основы проектирования машин» УлГТУ.
УДК 621.81: 621.86 (076)
ББК 34.42. я7
Учебное издание
Тарханов Виктор Иванович
САДРИЕВ Роберт Мансурович
Сварные соединения.
Расчетно-графические работы по прикладной механике
Методические указания и задания
Редактор Штаева М.
Подписано в печать 2.12.2009. Формат 60×84/16. Усл. печ. л. 2,09.
Тираж 100 экз. Заказ №
Ульяновский государственный технический университет
432027, г. Ульяновск, ул. Сев. Венец, д. 32.
Типография УлГТУ, 432027, г. Ульяновск, ул. Сев. Венец, д. 32.
В. И. Тарханов, Р. М. Садриев, составление,1991
© Оформление. УлГТУ, 2009, с изм.
1. ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЕ ЗАМЕЧАНИЯ
Расчётно-графическую работу «Расчёт и основы конструирования сварных соединений» следует выполнить на сброшюрованных листах белой бумаги формата А4 (297×210 мм). На титульном листе должны быть написаны чертёжным шрифтом или напечатаны на принтере: наименование расчётно-графической работы, номер задачи и варианта, шифр учебной группы, фамилия и инициалы студента и консультанта, дата выполнения работы.
Расчёты и пояснения следует выполнить разборчивым почерком, чернилами или пастой. Высота букв и цифр должна быть не менее 3,5 мм, а высота цифровых и буквенных индексов – не менее 2,5 мм. Пояснения к расчётам необходимо изложить кратко, текст должен быть чётким и не допускать различных толкований. Сокращение слов в тексте не допускается, за исключением общепринятых. При выполнении расчета сначала записывают формулу в буквенных обозначениях. Далее вместо символов подставляют в формулу их численные значения в последовательности, соответствующей символической записи формулы, строго соблюдая правила размерности. Не допускается при вычислении сокращать подставленные в формулу численные значения. Затем записывают результаты вычислений с указанием размерности. Окончательные размеры необходимо округлить и принять по соответствующим стандартам, если таковые имеются или по ГОСТу 6636-69 «Нормальные линейные размеры».
Эскиз сварной конструкции и расчётную схему следует расположить по тексту расчета и выполнить карандашом с применением чертёжных инструментов. На эскизе и расчётной схеме размеры и силы должны быть обозначены теми же буквами, которые применяются в расчётных формулах. После расчёта необходимо начертить сварную конструкцию на отдельном листе в масштабе. Рядом следует изобразить в масштабе 1:1 выносные элементы сечений сварных швов и нанести их размеры. В конце расчётно-графической работы необходимо провести список использованной литературы.
2. МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО ВЫПОЛНЕНИЮ
РАСЧЁТНО-ГРАФИЧЕСКОЙ РАБОТЫ
Приступая к выполнению задания, прежде всего необходимо изучить тему «Сварные соединения» по конспекту лекций и по учебнику [1, с. 278-285, 291], а также повторить из курса инженерной графики тему «Условное изображение и обозначение швов сварных соединений» по справочнику [4, с. 193-203].
Затем следует изучить по заданию конструкцию и исходные данные, внимательно просмотреть материал по сварным соединениям в учебниках [2, с. 56-66, 72, 73] и в рекомендуемой к задаче дополнительной литературе. По этим данным легко установить особенности конструирования и расчёта требуемой сварной конструкции.
Далее необходимо наметить опасные сечения сварной конструкции, выполнить расчёт на прочность соединяемых деталей, составить расчётную схему и выполнить расчёт на прочность сварных швов и, при необходимости, доработать конструкцию, обеспечив равнопрочность соединяемых элементов и сварных швов.
Выполняя расчёт опасного сечения соединяемой детали или сварного шва, необходимо сначала записать условие прочности, из которого можно получить выражение для определения искомого размера или параметра. Недостающими данными следует задаться самостоятельно. Если условие прочности имеет сложное выражение, то часто значение искомого размера или параметра проще определить подбором.
В сварных конструкциях широко применяют прокат из низкоуглеродистых и низколегированных сталей [1, табл. 25.2] фасонных профилей (уголок, двутавр, швеллер), форму, размеры и геометрические характеристики которых можно найти в приложениях учебников [6-8] и в справочнике [4].
При защите расчётно-графической работы студент должен быть готов к ответам на следующие контрольные вопросы:
1. Какие виды соединений применяют при дуговой и контактной электросварке?
2. Какое сварное соединение является наиболее совершенным?
3. Какие ограничения накладываются на длину фланговых и лобовых швов в нахлёсточных соединениях дуговой электросваркой?
4. Какими методами контролируют качество сварных швов?
5. Какие факторы учитывают при выборе допускаемых напряжений для материала соединяемых деталей сварных конструкций?
6. Какие факторы учитывают при выборе напряжений для сварных швов в условиях постоянных и переменных нагрузок?
7. Как формулируется условие прочности стыковых и нахлёсточных сварных соединений?
8. В какой форме оценивают прочность сварных соединений при переменных нагрузках?
9. Каковы достоинства и недостатки сварных соединений?
Пример 1
Консольная балка соединена со стойкой ручной дуговой сваркой по ГОСТу 5264-80 электродом Э42. Следует выполнить расчёт на прочность балки и сварных швов №1.
Вариант 1
Исходные данные: F = 5 кН, l=400 мм,с=80 мм, в =10 мм, сталь марки Ст3. Требуется определить: высоту сечения балки h, катет сварных швов К.
Решение. 1. Опасные сечения сварной конструкции
2. Расчёт балки
Условие прочности балки при изгибе
.
Изгибающий момент в опасном сечении балки
= 
.
Момент сопротивления балки при изгибе 
.
Допускаемые напряжения для основного металла в металлических конструкциях [1, с. 284]
.
где 
= 180 МПа – расчётное сопротивление растяжения для стали марки Ст3 при контроле сварных швов обычными методами (внешним осмотром) [1, с. 284, табл. 2]; m = 0,9 – коэффициент условий работы (обычные условия) сварного соединения [1, с. 284]; n= 1,2 – коэффициент перегрузки [1, с . 284].
Высота сечения балки из условия прочности
мм.
Принимаем h = 95 мм по ГОСТу6636-69.
3. Расчёт сварных швов
Задаёмся размером катета треугольника поперечного сечения шва K = 6 мм из условия 3 мм ≤ k ≤ в при в ≥ 3мм. Изображаем в масштабе развёртку на плоскость опасных сечений сварных швов. Определяем координаты центра площади (масс) сечений швов [1, с. 75; 5, с. 81-83]. Силу F переносим в центр O площади сечений швов и прикладываем момент М в плоскости приварки балки.
H·мм.
Условие прочности сварных швов по наибольшим напряжениям среза
.
Допускаемые напряжения среза в сварных швах, выполненных дуговой сваркой электродом 342 [1, с. 284, табл. 25.1]
МПа.
Площадь опасных сечений сварных швов
.
Напряжения среза от сдвигающей силы
.
Осевые моменты инерции опасных сечений швов [1, с. 76-78; 5, с. 84-87]
;
.
Полярный момент инерции опасных сечений сварных швов
.
Расстояние от центра площади (тяжести) опасных сечений до наиболее удалённых точек сварных швов
Напряжения среза от момента М в наиболее удалённых точках сварных швов
.
Косинус наименьшего угла 
между векторами напряжений 
и 
в наиболее удалённых точках сварных швов
.
Максимальные напряжения среза в наиболее удалённых точках сварных швов (на основании теоремы косинусов)
Условие прочности сварных швов выполняется.
Разница между допускаемыми и фактическими напряжениями среза
не превышает 10%.
Принимаем размер катета сечения сварных швов К = 6 мм.
Примечание.Если условие прочности не выполняется или допускаемые напряжения превышают фактические напряжения более чем на 10%, то необходимо изменить размер катета сечения сварных швов и повторить расчёт.
4. Эскиз сварной конструкции
(следует выполнить в масштабе на отдельном листе)
Вариант 2
Исходные данные: F = 5 кН, l=400 мм, с=80 мм, в =10 мм, h=95 мм. Требуется определить: марку стали, катет сварных швов.
Решение. 1. Опасные сечения сварной конструкции
(см. пункт 1 решения варианта 1).
2. Расчёт балки
Условие прочности балки при изгибе
.
Изгибающий момент в опасном сечении балки
= 
.
Момент сопротивления сечения балки при изгибе
.
Требуемые допускаемые напряжения растяжения для основного металла из условия прочности
.
Допускаемые напряжения растяжения для основного металла в метал-лических конструкциях [1, с. 284]
,
откуда требуемое расчетное сопротивление растяжения для стали
,
где m = 0,9 – коэффициент условий работы (обычные условия) сварного соединения [1, с. 284]; n = 1,2 – коэффициент перегрузки [1, с. 284].
Выбираем [1, с. 284, табл. 25.2] сталь марки Ст3, у которой расчетное сопротивление при контроле сварных швов обычными методами (внешним осмотром) 
= 180 МПа, что больше требуемого значения 177,3 МПа.
Уточнённое значение допускаемых напряжений растяжения для основного металла
.
3. Расчёт сварных швов
(см. пункт 3 решения варианта 1).
4. Эскиз сварной конструкции
(см. пункт 4 решения варианта 1).
Вариант 3
Исходные данные: F = 5 кН, l=400 мм, с=80 мм, сталь марки Ст.3. Требуется определить: высоту h и толщинув сечения балки, катет сварных швов К.
Решение. 1. Опасные сечения сварной конструкции
(см. пункт 1 решения варианта 1).
2. Расчёт балки
Условие прочности балки при изгибе
.
Изгибающий момент в опасном сечении балки
= .
Допускаемые напряжения растяжения для основного металла в метал-лических конструкциях [1, с. 284]
,
где = 180 МПа – расчетное сопротивление растяжения для стали марки Ст.3 при контроле сварных швов обычными методами (внешним осмотром) [1, с. 284, табл. 25.2]; m = 0,9 – коэффициент условий работы (обычные условия) сварного соединения [1, с. 28 ]; n = 1,2 – коэффициент перегрузки [1, с. 284].
Требуемый момент сопротивления сечения балки при изгибе из условия прочности
.
Момент сопротивления сечения балки при изгибе 
.
Задаёмся отношением h/b=10, тогда 
,
откуда 
.
Принимаем толщину сечения балки b =10 мм по ГОСТу 6636-69.
Высота сечения балки
.
Принимаем h =95 мм по ГОСТу 6636-69.
3. Расчёт сварных швов
(см. пункт 3 решения варианта 1).
4. Эскиз сварной конструкции
(см. пункт 4 решения варианта 1).
Пример 2
Тяга соединена с косынкой контактной точечной электросваркой по ГОСТу 15878-79. Следует выполнить расчёт на прочность тяги и сварного шва.
Вариант 1
Исходные данные: F = 25 кН, h=4 мм,сталь марки 14Г2. Требуется определить: ширинув сечения тяги, диаметрd, шагp, число n сварных точек, перекрытие s соединяемых элементов.
Решение. 1. Опасные сечения сварной конструкции
2. Расчёт тяги
Условие прочности тяги при растяжении 
.
Площадь поперечного сечения тягиA = 
.
Допускаемые напряжения растяжения для основного металла в метал-лических конструкциях [1, с. 284]
,
где = 250 МПа – расчетное сопротивление растяжения для стали марки 14Г2 при контроле сварных швов обычными методами (внешним осмотром) [1, с. 284, табл. 25.2]; m = 0,9 – коэффициент условий работы (обычные условия) сварного соединения [1, с. 284]; n = 1,2 – коэффициент перегрузки [1, с. 284].
Ширина сечения тяги из условия прочности
.
Диаметр сварных точек при толщине соединяемых элементов h>3мм [2, с. 65]
.
Расстояние от оси заклёпок до кромки тяги в направлении, перпендикулярном действию нагрузки [2, с. 65]
.
Ширина сечения тяги из условия размещения сварных точек
.
Принимаемb= 34 мм по ГОСТу 6636-69, тогда 
= 17 мм.
3. Расчет сварного шва
Условия прочности сварного шва при односрезном соединении [2, с. 66]
.
Допускаемые напряжения среза в сварных швах, выполненных контактной точечной электросваркой [1, с. 284, табл. 25.1]
.
Число сварных точек из условия прочности
.
Принимаем n = 3.
Шаг сварных точек при сварке двух элементов [2, с. 65]
.
Расстояние от оси заклепок до кромки соединяемого элемента в направ-лении действия нагрузки [2, с. 65]
.
Перекрытие соединяемых элементов определяем конструктивно
.
4. Эскиз сварной конструкции
(следует выполнять в масштабе на отдельном листе)
Вариант 2
Исходные данные: F = 25 кН, h=4 мм. Требуется определить: марку стали, ширину в сечения тяги, диаметрd, шагp, числоn сварных точек, перекрытиеsсоединяемых элементов.
Решение. 1. Опасные сечения сварной конструкции
(см. пункт 1 решения варианта 1).
2. Расчёт тяги
Условие прочности тяги при растяжении .
Площадь поперечного сечения тяги 
.
Диаметр сварных точек при толщине соединяемых элементовh > 3 мм [2, с. 65]
.
Расстояние от оси заклепок до кромки тяги в направлении, перпендикулярном действию нагрузки [2, с. 65]
.
Ширина сечения тяги из условия размещения сварных точек
.
Принимаемb= 34 мм по ГОСТу 6636-69, тогда t2 = 17 мм.
Требуемые допускаемые напряжения растяжения для основного металла из условия прочности
.
Допускаемые напряжения растяжения для основного металла в металлических конструкциях [1, с. 284]
,
откуда требуемое расчётное сопротивление для стали
/
гдеm= 0,9– коэффициент условий работы (обычные условия) сварного соединения [1, с. 284]; n = 1,2 – коэффициент перегрузки [1, с. 284].
Выбираем [1, с. 284, табл. 25.2] сталь марки 14Г2, у которой расчётное сопротивление растяжения при контроле сварных швов обычными методами (внешним осмотром) = 250 МПа, что больше требуемого значения 245 МПа.
Уточненное допускаемое напряжение растяжения для основного металла
.
3. Расчёт сварного шва
(см. пункт 3 решения варианта 1).
4. Эскиз сварной конструкции (см. пункт 4 решения варианта 1).
3. ЗАДАНИЯ НА РАСЧЁТНО–ГРАФИЧЕСКУЮ РАБОТУ
Задача 1
Корпус опор блока для каната натяжного устройства ленточного конвейера изготовлен из стальных элементов ручной дуговой сваркой по ГОСТу 5264-80 электродом Э42. Требуется выполнить расчёт на прочность стоек корпуса и сварных швов №1.
 |
Рис. 3.1. Натяжное устройство
Таблица 3.1
Данные для корпуса натяжного устройства
| Параметры | Варианты | |||||||
| F, кН | ||||||||
| l, мм | ||||||||
| h, мм | - | - | - | |||||
| b, мм | - | - | - | |||||
| Марка стали | Ст3 | Ст3 | - | - | Ст3 | - | - | Ст3 |
Задача 2
Ездовая балка однорельсовой тали изготовлена из стального проката двутаврового профиля (ГОСТ 8239-72), который усилен полосами, приваренными к его полкам полуавтоматической дуговой сваркой по ГОСТу 8713-79. По полкам балки передвигается тележка, к которой подвешено подъёмное устройство (сила F). Следует принять: m = h/2, наименьшее значение c = h. Требуется выполнить расчёт на прочность балки и сварных швов №1 [1, с. 67–80].
 |
Рис. 3.2. Ездовая балка тали
Таблица 3.2
Данные для ездовой балки
| Параметры | Варианты | |||||||
| F, кН | ||||||||
| № двутавра | 22а | 20а | 18а | |||||
| α, мм | - | - | ||||||
| δ, мм | - | - | - | |||||
| ℓ, м | ||||||||
| Марка стали | Ст3 | - | - | Ст3 | - | - | Ст3 | - |
Задача 3
Сварная стойка изготовлена из фасонного проката с формами двутавра (ГОСТ 8239-72) и швеллера (ГОСТ 8240-72), имеющими одинаковый номер профиля. Листы кронштейна соединены с полками швеллеров стойки дуговой сваркой по ГОСТу 5264-80. Требуется выполнить расчёт на прочность листов кронштейна и сварных швов №1.
 |
Рис. 3.3. Кронштейн
Таблица 3.3
Данные для кронштейна
| Параметры | Варианты | |||||||
| F, кН | ||||||||
| № профилей | ||||||||
| ℓ, мм | ||||||||
| s, мм | ||||||||
| h, мм | - | - | - | - | - | |||
| Марка стали | Ст3 | - | 14Г2 | - | - | - | - | 15ХСДН |
Задача 4
Откидной болт (ГОСТ 3033-79) [4] натяжного устройства соединён шарнирно с проушиной, которая изготовлена из стали СТ3 и приварена к корпусу ручной дуговой сваркой по ГОСТу 5264-80 электродом Э42. Требуется выполнить расчёт на прочность сварных швов №1 для двух вариантов конструкции проушины, причём размер с в исполнении 2 следует определить из условия обеспечения наименьшего нагружения сварных швов. Необходимо также выбрать и обосновать более рациональный вариант конструктивного исполнения проушины.
Рис. 3.4. Проушина откидного болта
Таблица 3.4
Данные для соединения фланцев
| Параметры | Варианты | |||||||
| B, мм | ||||||||
| H, мм | ||||||||
| Α, мм | ||||||||
| ℓ, мм | ||||||||
| D, мм | ||||||||
| F, кН | ||||||||
| Α, ...0 |
Задача 5
Кронштейн изготовлен из листовой стали и угловой равнополочной прокатной стали (ГОСТ 8509-86) ручной дуговой сваркой по ГОСТу 5264-80 электродом Э42А. Следует принять: α= 0,25h; t = 1,5S. Требуется рассчитать на прочность стальные листы и сварные швы №1.
 |
Рис. 3.5. Кронштейн
Таблица 3.5
Данные для кронштейна
| Параметры | Варианты | |||||||
| F, кН | ||||||||
| α, ...0 | ||||||||
| h, мм | - | - | - | - | - | - | ||
| S, мм | ||||||||
| ℓ, мм | ||||||||
| Марка стали | Ст3 | - | - | - | Ст3 | - | - | Ст3 |
| Уголок | 90х 90х8 | 125х 125х10 | 75х 75х7 | 140х 140х12 | 75х6 | 100х 100х1 | 125х 125х10 | 100х 100х10 |
Задача 6
Станина винтового пресса изготовлена из листовой стали ручной дуговой сваркой по ГОСТу5264-80. Требуется рассчитать на прочность стойки и сварные швы №1. Наибольшая осевая сила, действующая на винт, равна F.
Рис. 3.6. Винтовой пресс
Таблица 3.6
Данные для винтового пресса
| Параметры | Варианты | |||||||
| F, кН | ||||||||
| α, мм | ||||||||
| в, мм | ||||||||
| с, мм | - | - | - | - | - | |||
| Марка стали | Ст3 | - | - | 14Г2 | - | - | - | 15ХСНД |
Задача 7
Приводной барабан ленточного конвейера изготовлен из стали Ст3 ручной дуговой сваркой по ГОСТу5264-80 электродом 342. Требуется рассчитать на прочность сварные швы №1 и №2. При конструировании прерывистого шва №2 следует принять: катет треугольника поперечного сечения равным катету шва №1, а число участников n = 8.
 |
Рис. 3.7. Приводной барабан
Таблица 3.7
Данные для приводного барабана
| Параметры | Варианты | |||||||
| D, мм | ||||||||
| d, мм | ||||||||
| S, мм | ||||||||
| F1 , кН | ||||||||
| F2, кН | 1,5 | 2,5 |
Задача 8
Стойка и балка подвесного конвейера изготовлены из стального проката с профилем швеллера (ГОСТ 8240-72) и соединены между собой с помощью накладок из листовой стали ручной дуговой сваркой по ГОСТу 5264-80 электродом 342. Требуется рассчитать на прочность балку, накладки и сварные швы №2. Толщину накладок δ следует принять не меньше толщины стенки S швеллера.
Рис. 3.8. Балка конвейера
Таблица 3.8
Данные для балки конвейера
| Параметры | Варианты | |||||||
| F, кН | ||||||||
| ℓ, мм | ||||||||
| δ, мм | - | - | - | - | ||||
| c, мм | - | |||||||
| № швеллера | 16а | 20а | 22а | 18а | ||||
| Марка стали | - | Ст3 | - | - | Ст3 | - | - | - |
Задача 9
Сварной кронштейн верхней опоры поворотного крана выполнен ручной дуговой сваркой по ГОСТу 5264-80 электродом Э42 и представляет собой статически неопределимую систему. Для упрощения расчётов условно принимают, что стержни закреплены шарнирно и нагружены лишь продольными силами. В зависимости от положения стрелы крана угловая координата β силы F изменяется в пределах от – φ до + φ. Требуется выполнить расчёт на прочность стержней из угловой неравнополочной прокатной стали (ГОСТ 8510-86) и сварных швов №1, а также проверить стержни на устойчивость по наибольшей сжимающей силе.
Рис. 3.9. Кронштейн опоры крана
Таблица 3.9
Данные для кронштейна опоры крана
| Параметры | Варианты | |||||||
| D, мм | ||||||||
| Н, мм | ||||||||
| α, …0 | ||||||||
| φ, …0 | ||||||||
| F, кН | ||||||||
| Марка стали | - | Ст3 | - | - | Ст3 | Ст3 | - | - |
| Уголок | 63х40х4 | - | - | - | - | - | 75х50х6 | - |
Задача 10
Сварная конструкция выполнена ручной дуговой сваркой по ГОСТу 5264-80 электродом Э42. Требуется рассчитать на прочность трубу и сварные швы, которыми труба соединена с рычагом и стойкой. Толщину s трубы следует выбрать из ряда: 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 14, 16, 17, 18, 20, 22, 25, 28, 30, 32, 36, 40, 45 мм.
Рис. 3.10. Сварной рычаг
Таблица 3.10
Данные для сварного рычага
| Параметры | Варианты | |||||||
| F, кН | ||||||||
| ℓ1, мм | ||||||||
| ℓ2, мм | ||||||||
| D, мм | ||||||||
| Марка стали | 20Х | 20Х | 20Х |
Задача 11
Приводной барабан ленточного конвейера изготовлен из стальных трубчатых и штампованных из листового металла элементов. Требуется рассчитать на прочность сварные швы №1 и №2, выполненные контактной точечной электросваркой по ГОСТу 15878-79. При конструировании сварных швов следует принять: число сварных точек в шве №1 не менее 6, в шве №2 не менее 8; радиус R = s; ширину кромки t по рекомендации [2]; размер определить конструктивно.
Рис. 3.11. Приводной барабан
Таблица 3.11
Данные для приводного барабана
| Параметры | Варианты | |||||||
| D, мм | ||||||||
| d, мм | ||||||||
| s, мм | ||||||||
| F1, кН | ||||||||
| F2, кН | 2,5 | 1,5 |
Задача 12
Боковые подвесные лапы вертикального резервуара изготовлены из листовой стали ручной дуговой сваркой по ГОСТу 5264-80 электродом Э42. Наибольшее давление на опорной поверхности лап р = 2 МПа. Требуется выполнить расчёт на прочность укосин и сварных швов №1, соединяющих укосины с подкладками на стенке резервуара. Катет швов следует принять равным k ≈ 0,75.
Рис. 3.12. Подвесные лапы резервуара
Таблица 3.12
Данные для подвесных лап
| Параметры | Варианты | |||||||
| b, мм | ||||||||
| ℓ, мм | ||||||||
| h, мм | - | - | - | |||||
| s, мм | - | - | ||||||
| Марка стали | - | Ст3 | - | Ст3 | Ст3 | Ст3 | Ст3 | - |
Задача 13
Ездовая балка однорельсовой тали изготовлена из стального проката двутаврового профиля (ГОСТ 8239-72), который усилен швеллерами, приваренными к его полкам контактной точечной электросваркой по ГОСТу 15878-79. По полкам балки передвигается тележка, к которой подвешено подъёмное устройство (сила F). Следует принять: b = h/2, наименьшее значение α = h.
Требуется рассчитать на прочность балку и сварные швы №1 [1, с. 67-80, с. 69].
Рис. 3.13. Ездовая балка тали
Таблица 3.13
Данные для ездовой балки
| Параметры | Варианты | |||||||
| F, кН | ||||||||
| ℓ, м | 8,5 | |||||||
| № двутавра | 24а | 18а | 20а | 22а | ||||
| 3 швеллера | - | - | - | - | ||||
| Марка стали | Ст3 | - | - | Ст3 | Ст3 | - | - | - |
Задача 14
Широкие полки уголков (ГОСТ 8510-86) консольной балки приварены к стенкам швеллеров (ГОСТ 8540-72) стойки контактной точечной электросваркой по ГОСТу 152878-79. Требуется рассчитать на прочность консольную балку и сварные швы, соединяющие её со стойкой. Для сварного шва следует указать диаметр и расположение отдельных сварных точек.
Рис. 3.14. Консольная балка
Таблица 3.14
Данные для консольной балки
| Параметры | Варианты | |||||||
| F, кН | ||||||||
| ℓ, мм | ||||||||
| № швеллера | ||||||||
| Уголок | 70х45х5 | - | - | 90х56х5,5 | 80х50х6 | - | 100х63х6 | - |
| t, мм | - | - | - | |||||
| p, мм | - | - | - | - | - | - | ||
| d, мм | - | - | - | - | - | - | - | |
| Марка стали | - | Ст3 | Ст3 | - | - | Ст3 | - | - |
Задача 15
Ось натяжного устройства изготовлена из стальной трубы и соединена с неподвижными жёсткими стойками ручной дуговой сваркой по ГОСТу 5264-80 электродом Э42. Требуется рассчитать на прочность ось и сварные швы с учётом напряжений, возникающих вследствие понижения температуры Δt.
Рис. 3.15. Опора натяжного устройства
Таблица 3.15
Данные для оси натяжного устройства
| Параметры | Варианты | |||||||
| D, мм | ||||||||
| s, мм | - | - | - | - | ||||
| F, кН | ||||||||
| Δt, 0C | ||||||||
| Марка стали | - | - | - | - |
Задача 16
Фланцевый электродвигатель крепят к опорному фланцу, который соединён с корпусом ручной дуговой сваркой по ГОСТу 5264-80 электродом Э42. Требуется рассчитать на прочность сварной шов при действии поперечной силы F и наибольшего вращающего момента Тпуск на вал электродвигателя с учётом веса G последнего. Номинальная мощность Р, частота вращения вала n, отношение Тпуск/Тном и масса m электродвигателя указаны в табл. 3.16.
Рис. 3.16. Крепление фланцевого электродвигателя
Таблица 3.16
Данные для опорного фланца
| Параметры | Варианты | |||||||
| Р, кВт | 2,2 | 0,55 | 5,5 | |||||
| n, об/мин | ||||||||
| Тпуск/Тном | 2,2 | 2,2 | 1,8 | 2,2 | 1,8 | |||
| m, кг | ||||||||
| F, Н | ||||||||
| ℓ, мм | ||||||||
| α, мм | ||||||||
| D, мм | ||||||||
| Марка стали | Ст3 | - | - | - | - | Ст3 | - |
Задача 17
Рассчитать сварное соединение, крепящее неподвижный блок монтажного устройства к плите (рис. 3.17), по данным табл. 3.17.
Рис. 3.17. Кронштейн блока монтажного устройства
Таблица 3.17
Данные кронштейна блока монтажного устройства
| Величина | Варианты | |||||||||
| F, кН a, рад h, мм | p/4 | p/5 | p/6 | p/4 | p/5 | p/6 | p/4 | p/5 | p/6 | p/4 |
Задача 18
Рассчитать сварное соединение, крепящее опорный швеллер к стальной плите (рис. 3.18). Материал электрода и метод сварки назначить самостоятельно. Данные для расчета приведены в табл. 18.
Рис. 3.18. Опорный швеллер
Таблица 3.18
Данные опорного швеллера
| Величина | Варианты | |||||||||
| F, кН a, рад l, мм | p/6 | p/4 | p/3 | p/6 | p/4 | p/3 | p/6 | p/4 | p/3 | p/6 |
Задача 19
Рассчитать сварные швы, соединяющие зубчатый венец колеса с его диском и диск со ступицей (рис. 3.19). Передаваемая зубчатым колесом мощность P, угловая скорость его w и диаметры D и d приведены в табл. 3.19. Материал обода и ступицы – сталь 40, материал диска – сталь 15.
Рис. 3.19. Сварное зубчатое колесо
Таблица 3.19
Данные сварного зубчатого колеса
| Величина | Варианты | |||||||||
| P1, кВт w, рад/c D, мм d, мм |
Задача 20
Рассчитать сварное соединении е двух уголков с косынкой (рис. 3.20). На оба уголка действует растягивающая сила 2F, приведённая в табл. 3.20.
Рис. 3.20. Элемент металлоконструкции
Таблица 3.20
Данные элемента металлоконструкции
| Величина | Варианты | |||||||||
| 2F, кН |
Задача 21
Рассчитать сварное соединение, состоящее из серьги, блоков и швеллера (рис. 3.21) по данным табл. 3.21.
Рис. 3.21. Кронштейн блока
Таблица 3.21
Данные кронштейн блока
| Величина | Варианты | |||||||||
| F, кН h, мм δ, мм a, рад | p/4 | p/3 | p/6 | p/4 | p/3 | p/6 | p/6 | p/4 | p/6 | p/2 |
Задача 22
Определить размеры h и d листов 1 и 2, прикреплённых к швеллерам колонны (рис. 3.22), и рассчитать их сварные швы по данным табл. 3.22.
Рис. 3.22. Упорный кронштейн
Таблица 3.22
Данные упорного кронштейна
| Величина | Варианты | |||||||||
| F, кН L, мм |
Задача 23
Рассчитать сварное соединение двух частей клеммового рычага (рис. 3.23) по данным табл. 3.23.
Рис. 3.23. Сварной клеммовый рычаг
Таблица 3.23
Данные сварного клеммового рычага
| Величина | Варианты | |||||||||
| F, кН L, см | 1,5 | 1,6 | 1,7 | 1,8 | 1,9 | 2,0 | 2,1 | 2,2 | 2,3 | 2,5 |
Задача 24
Рассчитать сварное соединение листа 1 с уголком 2 (рис. 3.24) по данным табл. 3.24.