книги / Расчёт сварных соединений и конструкций примеры и задачи

Р е ш е н и е . В цилиндрической оболочке, находящейся под вну­ тренним давлением р, напряжения будут равны:

вДоль образующей

Условие прочности для оболочки имеет вид

Подставив вместо ох и о2 значения их, получим

2 = 1600,

откуда

_ 32006

кгс/см2.

Р ~ 0,8650

Под действием внутреннего давления донышко будет стремиться срезать роликовый шов, вызывая в нем напряжение среза. Условие прочности шва будет [см. формулу (2.23)1

Х = 1 Г < [т'! -

Я£)а где Р = — ^— р — усилие, действующее на донышко;

I = IiD — длина шва.

Допускаемое напряжение на срез (см. приложение 13)

[х']т = 0,6 [а] = 0,6 • 1600 = 960 кгс/см2.

Подставив в формулу (г) все числовые величины, найдем величину давления, которое допустимо из условия прочности шва,

р = 3840

Учитывая, что предельные давления, выдерживаемые оболочкой и швом, должны быть одинаковы, приравняем их:

откуда найдем

/г= - | ^ - 6 = °,83Зб.

Пример 2.10. Две полосы, соединенные в стык с помощью накла­ док, приваренных точечной сваркой (рис. 52, д), подвергаются дейст­ вию переменной силы Р, меняющей свое значение отО до Р. Определить максимальное усилие Р, допустимое для соединения, если полосы и

накладки изготовлены из стали марки СтЮ; [а] = 1300 кгс/см2; В = 100 мм; 6 =■ 3 мм; 6Н= 2 мм. Расчет выполнить по допускаемым напряжениям.

Задачи для самостоятельного решения

2.27. Пластина из алюминиевого сплава марки АД35Т1 приварена к косынке из того же сплава точечной сваркой (рис. 57). На пластину действуют осевая сила Р и изгибающий момент М. Определить максимальную величину момента М , допустимого

2.28. Пластинка из низколегированной стали марки 10ХСНД приварена к фасонке из того же материала точечной сваркой (рис. 57). На пластину действуют изги­

2.30. Пластина из титанового сплава марки В Т 1 приварена к планке из того же

ной оси пластины. Определить максимальную величину усилия Р тах, допустимого для

соединения, если а = 250 мм; t = 60 мм; 6 = 1,5 мм. Расчет выполнить по допускае­

той же стали точечной сваркой. На пластину действует осевая сила Р (рис. 59). Опре­

делить, будет ли сварное соединение равнопрочно основному металлу, если t =* 3d; t%= 1,5d; 6 = 4 мм.

Ответ. Равнопрочность не обеспечена, так как

соединения, если а = 300 мм; t = 60 мм; 6 = 6 мм; /СЭф = 12. Расчет выполнить по

2.33. Кронштейн из алюминиевого сплава марки АМгбМ приварен к пластине из того же сплава точечной сваркой (рис. 60). Определить максимальную силу Р , прило­

2.34. Уголки 50 X 50 X 5 мм из стали марки СтЗ, приваренные к косынке точеч­ ной сваркой, нагружены осевой силой Р (рис. 61). Определить, сколько процентов

Рис. 61

составляет расчетная прочность сварного соединения по отношению к прочности угол­ ков. Расчет выполнить по допускаемым напряжениям.

Ответ. 61% .

2.35. Проушина, приваренная к двутавру точечной сваркой, нагружена верти­ кальной силой Р (рис. 62). Материал всех элементов — сталь марки СтЗ. Определить

А-А

Рис. 62

максимальную величину усилия Р, допустимого для соединения, если 6 = 3 ММв Расчет выполнить по допускаемым напряжениям.

Ответ. Р тах = 3400 кгс.

2.36. Диск сцепления соединен со ступицей точечной сваркой (рис. 63). Матекиал диска и ступицы — низколегированная сталь марки 14Г2. Определить максимал^ную

Расчет выполнить по допускаемым напряжениям. Ответ. Условие прочности выполнено, так как

трез ^ 340 < [ъ']т = 960 кгс/см*.

требуется поставить, чтобы обеспечить равнопрочность сварного соединения с основ­ ным металлом. Расчет выполнить по допускаемым напряжениям (Кэф = 10; t = 3d;

U 1=3 1,5 d; 6 = 6 мм).

Ответ, г = 71 шт., т. е. практически обеспечить равнопрочность нельзя.

2.39. Определить ширину роликового шва в плоскосворачиваемой газопроводной трубе (рис. 64), исходя из равнопрочности шва и оболочки. Материал оболочки —

сталь марки СтЗ.

с

Ответ. Л = 0 ,3 8 5 -g - Ф + 5 б ) , мм.

2.40. Кожух катушки магнитного пускателя тракторного стартера (рис. 65) приварен к кронштейну точечной сваркой. Материал кожуха и кронштейна сталь мар­ ки СтЗ. Кожух подвергается действию переменной осевой силы Р, меняющей свое зна­

чение от 0 до Р тах. Определить максимальную величину усилия Р тах, допустимого

для соединения, приняв D = 80 мм; 6 = 2 мм. Расчет выполнить по допускаемым на­ пряжениям, приняв /Сдф = 12.

р

. t . _ t т

-с

Рис. 65

§5. Расчет комбинированных соединений

Вметаллических конструкциях иногда встречаются комбинации сварных соединений с соединениями, выполненными с помощью закле­

пок, болтов, развальцовки и др. Во всех этих случаях расчет прочности соединений не может быть осуществлен простым суммированием несущей способности комбинируемых типов соединений.

Наиболее распространенным комбинированным соединением яв­ ляется клепано-сварное (рис. 67), используемое при усилении клепа­ ных элементов конструкций. Расчет клепано-сварных соединений осно­ ван на допущении, что вся нагрузка, действующая до усиления р воспринимается заклепками, а вся дополнительная нагрузка р 9 возникающая в элементе после усиления соединения, воспринимается только сварными швами.

Таким образом, условие прочности углового сварного шва в комби- в^рюванном клепано-сварном соединении может быть записано в таком

В некоторых комбинированных соединениях разные типы их предназначены для восприятия разных составляющих общего силового воздействия. Так, например, в комбинированном соединении, изобра­ женном на рис. 68, состоящем из черных болтов и сварных швов, болты не могут работать на срез, но могут воспринять горизонтальные силы*

вызванные изгибающим моментом, работая на растяжение. Сварные швы / и 2 на рис. 68 хорошо работают на срез, но не воспринимают момент, так как возникает размалковывание уголков (рис. 68, б).

В некоторых конструкциях используется комбинация двух типов соединений, разрозненных по расположению. Так, на рис. 69 изобра­ жен элемент конструкции в виде спаренных швеллеров, один конец которых соединен с косынкой сварным швом (сварка осуществляется в заводских условиях), а второй конец (монтажный) — с помощью высокопрочных болтов, изготавливаемых из стали 40Х.

Передача усилий в соединении на высокопрочных болтах происхо­ дит только за счет сил трения между соединяемыми элементами.

Расчетное усилие, которое может быть передано одной плоскостью трения соединяемых элементов, стянутых одним болтом, определяют

где N„ — нормативное усилие натяжения болта, кгс; f — нормативный коэффициент трения;

0,78 — обобщенный коэффициент.

Нормативное осевое усилие натяжения болта определяют из выра­

где F0 — площадь сечения болта по внутреннему диаметру резьбы, см2; /?н = 12 000 кгс/см2 — нормативное сопротивление болта. Нормативный коэффициент трения /н зависит от состояния поверх­

ностей трения и принимается по табл. 4.

В табл. 5 приводятся геометрические характеристики наиболее рас­ пространенных типов болтов.

Пример 2.11. Две пластины из стали марки СтЗ, соединенные в стык с помощью клепки, нагружены силой Рх = 10 тс (рис. 67). Опре­ делить катет усиливающего углового лобового шва, исходя из условия обеспечения равнопрочности комбинированного соединения и основно­

основного металла. Для этого составим условие прочности соединяемых пластин

Подставив в формулу (а) известные величины, найдем величину допол­ нительного усилия Р2» которое может воспринять основной металл:

Условие прочности углового шва согласно формуле (2.33) имеет вид

ность накладок обеспечена.

Пример 2.12. Ригель в виде двутавра присоединяется к стойке с по­ мощью уголков 75 X 75 X 8 мм, которые прикреплены комбиниро­ ванным соединением, включающем черные болты и угловые швы (рис. 68). Комбинированное соединение воспринимает изгибающий

с ш е н и е. В принятой комбинации соединений швы 1 (рис. 6®) ^принимают изгибающий момент М, а швы 2 нагружены и моментом»

Напряжения среза в шве 1 будут такие же, как и в шве 2 от силы Q- Поэтому делаем вывод, что угловые швы удовлетворяют условиям прочности.

Проверку прочности болтов будем производить по формулам, при­ водимым в справочной литературе [18].

Определим максимальное усилие Утах, возникающее в наиболее удаленном от оси болте, от действия момента М. По аналогии с методи­ кой нахождения усилия отрыва сварных точек в примере 2.8 по фор­ муле (д), запишем (условная точка поворота элементов — нижний болт)