Напряжение среза

	F
	b [		] .	(7.22)

Концентрация напряжений в шве меньше, чем при соединении точечной сваркой, соединение получается герметичным.

7.4 Примеры расчета Пример 1. Рассчитать стыковое сварное соединение двух труб с наружным

диаметром D =114 мм, находящееся под действием осевой растягивающей нагрузки (рис. 7.18). Материал труб СТ3 ( T =220 МПа).

Рис. 7.18

Решение:

1. Определим толщину стенки трубы из расчёта на прочность при растяжении

р	F			[ ] p ,
	D
	cp
откуда
					F			.
		D				[ ]
				cp			p
Принимая s =1,4 (см. примечание к табл. 7.2), находим
[ ] p	T		220 157 МПа.
	s		1,4

Примем условно Dcp D =105 мм в предположении, что толщина стенки трубы имеет среднее значение по ГОСТ 3262-75. Тогда

		0,2		106	3,86 мм.
		3,14	105 157
				87

2.По ГОСТ 3262-75 подбираем трубу с наружным диаметром 114 мм, толщиной 4,5 мм, условным проходом 100 мм.

3.Для изготовления соединения примем ручную дуговую сварку электродами

342.

4.Допускаемое напряжение для сварного шва определим по табл.7.2

[ ] 0,9[ ] p 0,9 157 141 МПа.

5. Вычислим напряжения в сварном шве по формуле, учитывая, что

Dcp 114 4,4 109,5 мм;

	0,2 10	129 МПа.
	3,14 109,5 4,5

4.Действующие в сварном шве напряжения не превышают допускаемого (129<141), следовательно, соединение удовлетворяет условию прочности.

Пример 2. Рассчитать кронштейн и сварное соединение (см. рис. 7.7) при

F 102

Н, T 8 103

мм; нагрузка статическая, толщина листа 12 мм, материал

листа – сталь Ст3 ( T

220 МПа), сварка ручная электродом.

Решение:

1. Определим ширину листа b по условию его прочности. Принимая s =1,4 (см.

примечание к табл. 7.2), находим

[ ] p

T

220 157 МПа.

s

1,4

Учитывая только основную нагрузку T , получаем из формулы (7.2)

W

b2

T

6

[ ]p

или b

6 T

6 8 106

104

152 МПа [ ] p 157 МПа.

[ ] p

12 1652

12 165

2.

Определяем

размеры

швов.

Принимаем л b =165 мм, k =12 мм.

Предварительно оцениваем ф только по основной нагрузке T , используя формулу

(7.14). При этом согласно табл. 7.2 принимаем

[ ] 0,6[ ] p 0,6 157 94 МПа;

88

[ ] T		T				8					106				из	этого
		0,7k ф л	0,7k 2л					ф 0,7		12	165			0,7 12 1652
			6											6
равенства найдём ф=35				мм. Пусть					ф=40		мм. Проверяем прочность					швов по
суммарной нагрузке (формула (7.15))
			F				104						5 МПа.
					0,7		12( 2		40	165 )

Отмечаем, что по условию равнопрочности детали и соединения при действии изгибающей нагрузки как основной, требуемая длина фланговых швов ф невелика и

составляет около 0,25 л .

Пример 3. Рассчитать сварной шов (см. рис. 7.15): d =140 мм, толщина стенки

трубы =5 мм, T 104 Нм, M 7 103 Нм, нагрузка статическая, материал трубы – сталь Ст3, сварка ручная электродом Э42.

Решение:

1. Определяем напряжение от Т по формуле (7.19)

				T					2 107				4,65 102		.
								0,7k 1402						k
2. Напряжение от нагрузки М – по формуле (7.18)
					М				4 7 106					6,5 102
									0,7k 140		2			k
3. Суммарное напряжение – по формуле (7.20)
		102							8 102
									k [		] 94 МПа (см. пример 7.2).
		4,65	2	6,5		2
	k

Отсюда находим k =8,5 мм. Отметим, что для принятой конструкции шва при условии равнопрочности шва и трубы требуется k . Более совершенно соединение стыковым швом с разделкой кромок.

Пример 4. Рассчитать соединение, выполненное точечной сваркой и нагруженное по схеме (рис. 7.16). Задано: F =3,5 кН, =3 мм, материал – сталь 10, нагрузка знакопеременная ( R =-1).

Решение:

1. Определяем ширину прочного листа b с учётом ослабления в зоне сварки. Принимая s =1,5, находим

89

[

] p

T

200 133 МПа.

s

1,5

По формуле (7.5) при kэф=7,5 (см. табл. 7.4) находим

1

0,11.

(0,6 7,5 0,2) - (0,6 7,5 - 0,2)(-1)

Расчетное допускаемое напряжение

[ ] [ ] p 133 0,11 14,6 МПа,

ширина b

F

3500

80 мм.

[

]

3 14,6

1. Определяем размеры

и число

сварных точек.

По рекомендациям

d 1,2 3 4 8 мм; t2 1,5 8 12 мм; л 2 8 16мм; t 3 8 24 мм.

Число точек в одном ряду z b - 2 t2

1

80 24 1 3,3.

t

24

Принимая число точек в двух рядах z 6 ,

проверяем прочность сварных точек

по формуле (7.21) 4 3560

11,6 МПа.

6 82

имеем [ ] 0,6[ ]p 0,6 133 0,11 8,75 МПа.

По табл. 7.2 с учётом

Условие прочности [ ]

не выполняется.

Следовательно,

нужно увеличивать

ширину листов и ставить четыре точки в ряду или выполнить трёхрядное соединение по три точки в ряду. При знакопеременных нагрузках это точечное соединение лучше не использовать.

Таблица 7.4 – Значения коэффициента концентрации напряжений kэф

Марка стали	Состояние			Толщина, мм			kэф при швах
	образца
	Точечная и шовная			сварка (цифры в скобках)
Сталь 10	Нормализован			3+3			1,4(1,25)	7,5(5)
	отпуск в	сос-
Сталь 30ХГСА				1,5+1,5			1,35	12
	тоянии постав-
Твёрдый сплав ВТ1				1,5+1,5			2,0(1,3)	10(5)
	ки
Алюминиевый сплав	То же			1,5+1,5			2,0(1,3)	5(2,25)
Д16Т
	Стыковая			компактная сварка
Углеродистые стали				-			-	1,2
Высоколегированные	стали	и		-			-	1,2–1,5
алюминиевые сплавы
				90