Примеры Решения задач первой группы

Пример 1.3.1. Рассчитать лобовой шов (рис. 3.14), соединяющий два листа толщиной d = 8 мм из стали ст 3, если F = 100 кН, сварка ручная электродом Э42.

Решение. 1. Определяем допускаемое напряжение растяжения для основного металла, принимая для стали ст3 = 240 МПа (табл. А1) и = 1,45 (см. п. 3)

= 165 МПа.

2. В соответствии с таблицей 1.4 вычисляем допускаемое напряжение для сварного шва при срезе

= 0,6·165 = 99 МПа.

3. Из условия прочности определяем длину сварного шва

принимая k = d = 8 мм, L = 2· l (два шва) получаем

= 90,2 мм.

Учитывая возможность технологических дефектов сварки, принимаем l = 100 мм.

Пример 1.3.2. Стержень, состоящий из двух равнополочных уголков, соединенных косынкой, нагружен постоянной растягивающей силой F = 200 кН (рис. 3.15). Определить номер профиля уголков и длину швов сварной конструкции соединения.

Материал уголков - сталь ст 3.

Решение. 1. Принимаем, что сварка осуществляется вручную электродами Э42.

2. Определяем допускаемое напряжение растяжения для основного металла, принимая для ст 3 = 240 МПа (табл. А1) и = 1,25 (см. п. 3)

= 192 МПа

3. Определим допускаемое напряжение на срез для сварного шва, в соответствии с табл. 1.4

[ τ '] = 0,6 ·[ σ _Р ] = 0,6 ·192 = 115,2 МПа.

4. Из расчета на растяжение определим площадь сечения уголков

= 1042 мм².

Для одного уголка А = 521 мм². По ГОСТ (табл. А5) выбираем уголок № 5,6 имеющий площадь поперечного сечения А = 541 мм², толщину полки t = 5мм и координату центра тяжести х₀ = 15,7мм.

5. Сварные швы располагают так, чтобы напряжения в них были одинаковыми. Поэтому при проектировании соединения уголков с косынками, т.е. при несимметричной конструкции, длину швов делают неодинаковой. Таким образом, каждый шов воспринимает только свою часть нагрузки F - F ₁ и F ₂.

Длину фланговых швов определяют в предположении, что их длина пропорциональна этим частям силы F - F ₁ и F ₂. Параллельные составляющие F ₁ и F ₂ находят по формулам:

; F ₁ + F ₂ = F.

Решая эти уравнения, получим:

= 200 ·10³ · (56 – 15,7) / 56 = 144·10³ H;

= 200 ·10³ – 144·10³ = 56 ·10³ H.

6. Определим длину швов, приняв катет шва k = t = 5мм:

= 178 мм,

= 69 мм.

Округляя, принимаем l ₁ = 180мм, l ₂ = 40мм, добавив для коротких швов по 5 мм против расчетной длины.

Пример 1.3.3 Найти параметры сварных швов кривошипа (рис. 3.16), нагруженного постоянной силой F = 5 кН и имеющего размеры d = 100 мм; l = 200 мм; а = 300 мм; δ_min =3 мм при условии, что прочность основного металла обеспечена.

Решение. 1. Дополнительно принято: основной металл - сталь ст 4 (σ_Т = 260 МПа); сварка ручная дуговая электродом Э42А; швы угловые с катетом k = δ_min = 3 мм (фрагмент А рис. 3.16).

2. Определяем допускаемое напряжение растяжения для основного металла, принимая для стали ст 4 = 260 МПа (табл. А1) и = 1,65 (см. п. 3)

= 157,6 МПа.

3. Допускаемое касательное напряжение сварного шва (см. табл. 1.4),

[τ '] = 0,65 ·[σ _Р ] = 0,65 ·157,6 = 102 МПа.

4. Расчету подлежит шов № 1, который по сравнению со швом № 2 дополнительно нагружен изгибающим моментом М. Опасное сечение шва – сечение по биссектрисе прямого угла - представляет собой коническую поверхность, которую условно разворачивают на плоскость стыка свариваемых деталей. Выполняют приведение нагрузки (перенос F в центр тяжести расчетного сечения) и составляют расчетную схему (рисунок 3.17), на которой: F - центральная сила; М - изгибающий момент, Т - крутящий момент:

М = Fּl = 5000ּ 200 = 1ּ 10⁶ Нּмм;

Т = Fּa = 5000 ⸳ 300 = 1,5ּ 10⁶ Нּмм

5. В наиболее нагруженных зонах шва, удаленных от оси Х-Х на расстояние у, находят суммарное касательное напряжение и сравнивают с допускаемым, используя зависимость,