сварные соединения ТПУ

' = 0,5	р	0,5 150 75	МПа = 75 106	Па.

2) Определяем диаметр сварной точки (формула 1.13), потому что s 2мм, что < 3мм.

d 1,2s 4 1,2 2 4 6,4мм =7мм = 7 10 3 м.

3) Определяем минимально допустимое число сварных точек из (формула 1.12).

4 F	'	,
d 2 z i

где i – число плоскостей среза, как видно из рисунка i = 2; силу F пере-

	водим в Ньютоны F		20 103 Н.
	z	4 F				4 20 103		3,5
		d	2	' i 3,14 (7 10 3 )2 75 106			2

принимаем z = 4. Получилось по две точки с каждой стороны.

4) Определяем шаг между точками. При сварке трех элементов шаг равен

t 4d 4 7 28 мм.

Пример 2.8.

Соединение двух листов выполнено контактной точечной сваркой (рис. 5). Достаточно ли будет число сварных точек z = 6, для обеспече-

	ния прочности соединения. Нагрузка переменная R	min	0,5 . Дей-
		max

ствует сила F = 8кН. Толщина листа s 4мм. Материал листов сталь Ст2 ( р = 160 МПа).

Анализ условия задачи:

1)Данная задача относится к теме «Сварные соединения», раздел «Контактная сварка», подраздел «Точечная контактная сварка. Расчет на прочность».

2)Точечная контактная сварка образуется не по всей поверхности стыка соединяемых деталей, а в отдельных точках. Данную сварку применяют для соединения внахлестку деталей из тонкого листового материала. В нашем случае соединяют две детали, значит, образуется одна плоскость среза.

3)Характер напряженного состояния – срез, действуют касательные напряжения .

4)Как видно из условия задачи – нагрузка переменная: растягивающая и сжимающая, характеризуемая коэффициентом асимметрии

21

цикла R . Значит, допускаемое напряжение сварного шва умножаем на

– коэффициент учитывающий переменность напряжений.

5) Допускаемое напряжение в сварном шве задаем в долях от допускаемого напряжения растяжения основного металла р соединяе-

мых элементов в зависимости от	способа сварки.
6) Материал свариваемых	листов Ст2, допускаемое напряжение
растяжения для данного металла	P =160 МПа.

Решение:

1) Определяем коэффициент, учитывающий переменность напряжений (формула 1.17).

	1	1 ,
	(0,6Кэф 0,2) (0,6Кэф 0,2)R

где Кэф выбираем из таблицы 2 для точечного шва и низкоуглеродистой

стали

Кэф 7,5 .

Так как нагрузка растягивающая, применяем верхние знаки форму-

лы.
				1	0,146 .
		(0,6 7,5		0,2) (0,6 7,5 0,2) ( 0,5)
2) Так как в условии задачи уже дано допускаемое напряжение рас-
тяжения	P	для Ст2,		то нет необходимости выбирать предел текуче-

сти для данной стали, а можно переходить к следующему действию.

3) По таблице 1 находим допускаемое напряжение на срез для контактной точечной сварки.

' = 0,5	р	0,5 160 80	МПа.

4) Так как нагрузка переменная, то допускаемое напряжение сварного шва понижаем, умножая на коэффициент .

'	0,146 80			11, 7 12 МПа.
5) Определяем диаметр сварной точки (формула 14), потому что
s 4мм, что > 3мм.
d 1,5 s	5 1,5 4		5		11мм	11 10 3 м.
6) Проверяем прочность соединения при z = 6 (формула 12).
		4 F			'	,
		d 2	z	i

22

где i – число плоскостей среза, i = 1 потому что свариваются две детали;

силу F переводим в Ньютоны F		8 103 Н.
	4 8 103		14037000Па = 14МПа.
3,14 (11 10 3 )2
		6 1

7)Сравниваем расчетное напряжение с допускаемым напряжением

'.

14МПа 12МПа условие прочности не выполняется. Значит, следует увеличить число сварных точек.

3. КОНТРОЛЬНЫЕ ЗАДАЧИ

3.1. Выбор вариантов

Выбор варианта задания на контрольную работу осуществляется по двум последним цифрам номера зачѐтной книжки. При окончании номера зачѐтной книжки от 00 до 24 он будет являться номером задачи, от 25 до 99 номером задачи будет являться сумма этих двух чисел.

Пример:

–номер зачетной книжки 10480212, тогда номер задачи: 12

–номер зачетной книжки 10480289, тогда номер задачи: 8+9=17

3.2.Задачи

№ 0

Определить допускаемое напряжение в сварном шве (в МПа) для соединения внахлестку листов из стали Ст3 (рис. 2, а). Нагрузка статическая. Сварка автоматическая.

№ 1

Определить допускаемое напряжение в сварном шве (в МПа) для стыкового соединения листов из стали Ст6 (рис. 1, а). Действует сжимающая сила F. Нагрузка статическая. Сварка ручная, электродом Э38.

№ 2

Определить допускаемое напряжение в сварном шве (в МПа) для соединения внахлестку листов из стали 15Х (рис. 2, а). Нагрузка статическая. Сварка ручная электродом Э50.

23

№ 3

Определить допускаемое напряжение в сварном шве (в МПа), выполненном контактной точечной сваркой. Соединяются листы из стали Ст4. Нагрузка статическая. Сварка автоматическая.

№ 4

Определить допускаемое напряжение в сварном шве (в МПа) для стыкового соединения листов из стали 25 (рис. 1, а). Действует изгибающий момент М. Нагрузка статическая. Сварка механизированная.

№ 5

Определить допускаемое напряжение в сварном шве (в МПа) для соединения внахлестку листов (рис. 2, а) из стали10. Нагрузка перемен-

ная R

	min	1. Сварка ручная электродом Э38.
	max

№ 6

Определить допускаемое напряжение в сварном шве (в МПа) для соединения внахлестку листов (рис. 2, б) из стали 20Х ( P =375 МПа).

Нагрузка переменная R

	min	0,6 . Сварка механизированная.
	max

№ 7

Определить допускаемое напряжение в сварном шве (в МПа) для стыкового соединения листов из стали 20 (рис. 1, а). Нагрузка перемен-

ная R	min	0,5 . Действует изгибающий момент М и растягивающая

max

сила F. Сварка ручная, электродом Э42А.

№ 8

Определить допускаемое напряжение в сварном шве (в МПа) для стыкового соединения листов из стали 18ХГ (рис. 1, а). Действует рас-

	тягивающая сила F. Нагрузка переменная R	min	0,8 . Сварка руч-
		max
	ная, электродом Э42.

24

№ 9

Определить допускаемое напряжение в сварном шве (в МПа), выполненном контактной точечной сваркой. Соединяются листы из стали

Ст6. Нагрузка переменная R

min	0,5	. Сварка механизированная.

max

№ 10

Рассчитать максимально допустимую растягивающую силу (в кН), которую сможет выдержать стыковое сварное соединение (рис. 1, а). Нагрузка статическая. Сварка ручная электродом Э50. Свариваемые листы сечением b s = 200 10 мм. Материал листов сталь 10.

№ 11

Рассчитать максимально допустимую сжимающую силу (в кН), которую сможет выдержать стыковое сварное соединение (рис. 1, а). Нагрузка статическая. Сварка механизированная. Свариваемые листы сечением b s = 200 8мм. Материал листов сталь Ст3.

№ 12

Свариваются в стык два листа (рис. 1, а) сечением b s = 400 6 мм. Материал листов сталь 15Х. Действует растягивающая сила F = 200 кН. Нагрузка статическая. Сварка автоматическая. Проверить прочность соединения.

№ 13

Свариваются встык два листа (рис. 1, а) сечением b s = 500 10 мм. Материал листов сталь Ст4. Действуют растягивающая сила F = 300 кН и изгибающий момент М = 320 Нм. Нагрузка статическая. Сварка ручная электродом Э42. Проверить прочность соединения.

№ 14

Можно ли приложить растягивающую силу F = 500 кН, чтобы выдержало соединение двух листов сваренных встык (рис. 1, а). Сечение

	листов b s = 360 8 мм. Нагрузка переменная R	min	0,6 . Сварка
		max
	ручная, электродом Э42А. Материал листов сталь Ст3(		P =175МПа).

25

№ 15

Проверить прочность нахлесточного соединения двух листов (рис. 2, а) сечением b s = 300 8 мм. Действует статическая сила F = 220 кН и изгибающий момент М = 500Нм. Сварка ручная, электродом Э38. Материал листов сталь Ст6.

№ 16

Определить необходимую суммарную длину фланговых швов (в мм) для обеспечения прочности нахлесточного соединения листа и кронштейна (рис. 2, б). Действует статическая сила F = 250 кН. Толщина листа s = 10 мм, материал сталь Ст2. Сварка ручная электродом Э50А.

№ 17

8

F F

200

Можно ли приложить статическую силу F = 340 кН, чтобы выдержало сварное соединение двух листов, если на него дейст- M вует еще и изгибающий момент М = 450Нм. Сварка автоматическая.

Материал листов сталь 18ХГ.

№ 18

Можно ли приложить изгибающий момент М = 400 Нм, чтобы выдержало соединение листов сваренных внахлестку (рисунок 2,а). Сече-

ние листов b s = 360 6 мм. Нагрузка переменная R

Сварка ручная, электродом Э42. Материал листов сталь 10.

№ 19

min 0,7 .

max

220

6

180 M

		Проверить прочность		нахлест-
		очного соединения двух листов, вы-
		полненного	угловым	комбини-
		рованным швом. Действует стати-
	F	ческая сила F = 180 кН и изгибающий
		момент М = 540Нм. Сварка ручная,
		электродом Э38. Материал листов
		сталь Ст3 (	р = 175МПа).

26

№ 20

Определить необходимую длину фланговых швов (в мм) для обеспечения прочности нахлесточного соединения листа и кронштейна, выполненного угловым комбинированным швом (рисунок 2,г). Действует статическая сила F = 270 кН. Сечение листа b s = 140 6 мм, материал сталь 15. Сварка механизированная.

№ 21

200

7

		Можно ли приложить силу F =
		410 кН, чтобы выдержало соедине-
		ние двух листов сваренных угловым
	F	комбинированным швом. Нагрузка
		статическая. Сварка ручная, элек-
		тро-дом Э50А. Материал листов
220		сталь Ст6.

F

4

F

№ 22

Соединение листов выполнено контактной точечной сваркой. Оп-

		5		ределить минимально		допустимое
				число сварных точек, для данного
	4		F
				соединения и шаг между ними (в
				мм), если действует статическая
				сила F = 75кН. Материал листов
				сталь Ст5 (	р = 204 МПа).
	№ 23
				Проверить прочность соеди-
			F	нения листов, выполненных кон-
				тактной точечной сваркой. Дейст-
			3	вует статическая сила F = 50кН, z
				= 8. Материал листов сталь 15Х.
	№ 24
	3	5	F	Соединение двух листов вы-
				полнено	контактной	точечной

сваркой. Достаточно ли будет число сварных точек z = 10, для обес-

27

печения прочности соединения. Действует статическая сила F = 60кН. Материал листов сталь 10.

№ 25

Рассчитать швы (в мм) сварного соединения уголка размером b b s с косынкой (рисунок 4) при условии, что на уголок действует

статическая сила F . Материал уголка сталь 20 (					р = 175МПа). Сварка
механизированная.
Величина,			Варианты
размерность	1	2	3		4	5
b b s	80 80 7	56 56 4	40 40 4		100 100 10	63 63	6
е1 , мм	22	15	11		28	18
F, кН	310	85	70		380	150

28

Приложение А (справочное)

ПЕРЕЧЕНЬ ОБОЗНАЧЕНИЙ ОСНОВНЫХ ВЕЛИЧИН и их наиболее употребляемые единицы

–нормальное напряжение, МПа;

–касательное напряжение, МПа; т – предел текучести стали, МПа;

р– допускаемое напряжение растяжения основного металла,

МПа;

' p – допускаемое напряжение в сварном шве при растяжении,

МПа;

'сж – допускаемое напряжение в сварном шве при сжатии, МПа;

'– допускаемое касательное напряжение в сварном шве, МПа;

F – сила растягивающая (сжимающая), кН; М – изгибающий момент, Нм;

l – длина сварного шва, мм;

L – суммарная длина сварных швов, мм; lф – длина флангового шва, мм;

lл – длина лобового шва, мм;

k – катет поперечного сечения шва, мм; s – толщина свариваемой детали, мм;

b – ширина шва, мм;

z – число сварных точек;

i – число плоскостей среза;

d – диаметр сварной точки, мм; t – шаг сварных точек, мм;

t1 – расстояние от сварной точки до кромки детали в направлении

действия нагрузки, мм;

t2 – расстояние от сварной точки до кромки детали в перпендикулярном направлении от действия нагрузки, мм;

n– коэффициент запаса прочности;

–коэффициент учитывающий переменность напряжений;

Кэф – эффективный коэффициент концентрации напряжений;

R – коэффициент асимметрии цикла напряжений.

29

Приложение Б (справочное)

Таблица 4

Единицы механических величин в Международной системе единиц (СИ)

Величина

Единица СИ

Наименование

Обозна-

Наименование

Обозна-

Соотноше-

чение

чение

ние единиц

Сила

F

ньютон

Н

10 Н = 1 кгс

Момент

М

ньютон-метр

Н м

1 Н м =

=0,1 кгс м

Напряжение

,

паскаль

Па

1 Па =

=1 Н/ м2

Таблица 5

Кратные и дольные единицы

При-

Ги-

Ме-

ки-

гек

де-

де-

сан

мил

мик

на-

ставка

га

га

ло

то

ка

ци

ти

ли

ро

но

Обо-

значе-

Г

М

к

г

да

д

с

м

мк

н

ние

Мно-

109

106

103

102

10

10 1

10 2

10 3

10 6

10 9

житель

Перед подстановкой числовых значений в формулы необходимо все исходные величины привести к единым согласованным единицам измерения.

30