648

Решение.

Допускаемое напряжение для стали Ст3 [ ] = 140 МПа (прил. Б). Эффективный коэффициент концентрации напряжений Кэф = 3,5 (табл. 3.1) определён как для флангового шва от нагрузки Q. Понижающий коэффициент – формула (3.2):

0,6 3,5 0,2 (0,6 3,5 0,2)

Допускаемое касательное напряжение сварного шва по формуле (3.1) при ручной дуговой сварке электродами Э50 (табл. 3.2)

[ ] = 0,6 [ ] = 0,6 0,24 140 = 20 МПа.

Принят катет шва k = 4 мм < . Напряжения от нагрузок – формулы (3.12 и 3.13):

F F /(0,7k 2b) 6 103 /(0,7 4 2 80) 13,4МПа;

Q Q / (0,7kb) 3 103 / (0,7 4 2 80) 6,7 МПа.

Суммирующее напряжение от нагрузок F и Q – формула (3.17):

F2 Q2 13,42 6,72 15 МПа.

Дальнейшие расчёты проведены по формулам (3.13)…(3.21).

1 arctg( Q / F ) arctg(6,7/13,4) 26,57 .

Моменты инерции

4,42 105 мм4;

Ip Ix Iy 2,39 106 4,42 105 2,83 106 мм4.

Максимальный радиус-вектор

max 0,5b2 (l 2 0,7k)2 0,5802 (60 2 0,7 4)251,7мм.

31

Последующие расчёты выполнять в соответствии со схемой рис. 3.2 по формулам (3.17)… (3.21).

Расчёт комбинированного шва с короткими фланговыми швами

Короткие фланговые швы характеризуются длиной l < 0,5b и катетом k << b. Предполагается, что при малой длине шва касательные напряжения от момента направлены вдоль фланговых швов и по их длине распределены равномерно.

В комбинированном шве, состоящем из лобового и двух фланговых швов (рис. 3.7), напряжения от момента

35

Результирующее напряжение – формула (3.10):

( F M )2 ( Q )2 (9,5 7,4)2 (14,3)2 22,1 МПа < < [32,5 МПа].

Вывод. Прочность достаточна.

Расчёт основного материала

Основной материал (полоса прямоугольного сечения, уголок, двутавр, труба и т.д.) рассчитывают по формулам сопротивления материалов. В эксплуатационной задаче определяются допускаемые нагрузки F или М. Условия прочности материала

Допускаемое напряжение выбирают из прил. Б.

Этапы работы

1.Выполнение поверочного расчёта сварного шва на прочность в процессе решения прямой задачи.

2.Определение нагрузки, допускаемой сварным швом в процессе решения эксплуатационной задачи.

3.Определение нагрузки, допускаемой основным материалом

впроцессе решения эксплуатационной задачи.

4.Для соединения уголка с косынкой вместо п. 2 определяются рациональные длины швов в процессе решения проектной задачи.

Порядок выполнения работы

1.По заданной модели сварного соединения вычертить расчётную схему в двух проекциях с указанием условных обозначений по ГОСТ 2.312.

2.Измерить размеры свариваемых деталей и длины швов. Катет шва принять равным наименьшей толщине сварного элемента. Длину сварного шва измерить без учета непровариваемых участков.

3.Выписать из табл. 3.3 величины нагрузок, марку свариваемого материала, коэффициент асимметрии цикла, а также вид допускаемой нагрузки, подлежащей определению из расчёта сварного соединения и основного материала.

37

Таблица 3.4

Исходные данные к модели приварки уголка к косынке

Вопросы к защите работы

1.Что собой представляет нахлёсточное соединение?

2.Как обозначаются на чертежах сварные соединения?

3.Каковы особенности расчёта допускаемых напряжений в сварных соединениях?

4.Как учитывается в расчёте переменная нагрузка?

5.Какие сечения принимают расчётными в угловых швах?

6.По каким напряжениям рассчитывают угловые швы?

7.Как определяется результирующее напряжение в угловых швах при комбинированной нагрузке?

8.Почему при сварке уголка с косынкой длины швов принимают разными?

Лабораторная работа № 4

КОНСТРУКЦИЯ И РАСЧЁТ ТАВРОВЫХ СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ

Цель работы: изучение конструкций тавровых сварных соединений и методики их расчёта.

Оборудование и инструменты: модели сварных соединений,

штангенциркуль, линейка.

Основные теоретические сведения

Основные теоретические положения по расчёту сварных соединений и допускаемых напряжений приведены в методических указаниях к лабораторной работе № 3. Установлено, что угловые швы нахлёсточных, тавровых и угловых соединений рассчиты-

39