С.В. Герасименко Сварные соединения деталей машин

Министерство образования Российской Федерации

Кузбасский государственный технический университет Кафедра прикладной механики

СВАРНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ МАШИН

Методические указания к практическим занятиям по прикладной механике для подготовки студентов по направлению 552100 и специальностям 090200 и 180400

Составитель С.В.Герасименко

Утверждены на заседании кафедры Протокол № 8 от 29.06.99

Рекомендованы к печати методической комиссией направления 552100 Протокол № 2 от 14.10.99

Электронная копия хранится в библиотеке главного корпуса КузГТУ

Кемерово 1999

1

1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ

Цель работы: ознакомиться с методикой расчета сварных соединений деталей машин при различных видах их нагружения, получить навыки решения задач по расчету стыковых и угловых сварных швов.

2. КРАТКИЕ СВЕДЕНИЯ ИЗ ТЕОРИИ

2.1 Сварные соединения и сварные швы

Существуют пять видов сварных соединений: стыковые, нахлесточные, угловые, тавровые и комбинированные.

Затвердевший после сварки слой материала, расположенный между соединяемыми деталями, называется сварным швом.

Сварные швы стыковых соединений называются стыковыми, а сварные швы остальных (кроме комбинированных) – угловыми.

По расположению сварных швов относительно действующей силы различают лобовые, фланговые и косые сварные швы.

Расчет сварных соединений сводится к расчету и конструированию стыковых и угловых сварных швов.

2.2Расчет и конструирование стыковых сварных швов

Взависимости от вида нагружения стыковых швов их соответственно рассчитывают (рис. 1) на:

2

а) растяжение (сжатие) при действии силы F (случай нагружения " на рис. 1):

где σ 'p(c) - расчетное напряжение в шве при растяжении (сжатии);

δ - толщина более тонкой свариваемой детали; ! - длина шва.

б) по нормальным напряжениям σ ' при действии на шов изгибающего момента М в плоскости приварки (на рис. 1 случай

В формулах (2) и (3) δ 6!2 = w - момент сопротивления расчет-

ного сечения при изгибе; [σ 'р ] - допускаемое напряжение на рас-

тяжение в сварном шве, определяемое в зависимости от допускаемого напряжения [σ р ] основного материала соединяемых де-

талей для каждого рода материала, вида сварки и типа электрода (приложение А, таблицы 1 и 2).

Задачи по расчету стыковых сварных щвов приведены в приложении Б.

2.3 Расчет и конструирование угловых сварных швов

Угловые швы рассчитывают по наименьшей площади сечения, расположенного в биссектрисной плоскости прямого угла поперечного сечения шва (рис. 2).

В расчетном сечении толщину углового шва принимают равной 0,7 К; где К – катет поперечного сечения шва.

При действии на угловой шов растягивающей силы F (случай нагружения " на рис. 2):

где τ 'с - расчетное напряжение среза в шве; ! - длина шва;

[τ 'c ] - допускаемое напряжение на срез шва.

Если соединение угловым швом нагружено изгибающим моментом М в плоскости приварки, то расчет производят по форму-

При действии на угловой шов изгибающего момента М и силы F, перпендикулярной шву, его рассчитывают по формуле:

Вформулах (4) . . . (6) 0,7К! = w - момент сопротивления расчетного сечения шва при изгибе.

Вслучае несимметричных угловых швов фланговых швов, посредством которых приваривают деталь несимметричного профиля, например уголок (рис.3), каждый из этих швов рассчи-

тывают по своей нагрузке.

Рисунок 3 – К расчету несимметричного углового шва

Допускаемое напряжение в угловом шве [τ 'c ] определяется

по зависимостям, приведенным в таблице 1 (приложение А).

При действии силы F на уголок сварного соединения силы,

Задания по расчету угловых сварных швов приведены в приложении Б.

5

ПРИЛОЖЕНИЕ А

Таблица 1

Таблица 2

6

ПРИЛОЖЕНИЕ Б

I. Стыковые сварные швы

Задача 1.

Две полосы из стали Ст.3 соединены стыковым швом и нагружены силой F (рис. 4). Определить допускаемую силу [F], воспринимаемую швами, выполненными по следующим вариантам:

а) сварка ручная дуговая электродом Э42А, б) сварка ручная электродами обычного качества Э34, в) контактная точечная сварка.

Размеры шва приведены в таблице 3.

Таблица 3

7

Задача 2.

Проверить прочность стыкового шва при действии растягивающей силы F (рис. 5). Материал, тип электрода и размеры приведены в таблице 4.

8

Задача 3.

Рассчитать сварное стыковое соединение двух горячекатаных полос толщиной δ (полоса δ 40 ГОСТ 103-76) из стали Ст.3СП, испытывающей действие изгибающего момента М (рис. 6). Сварка ручная электродами повышенного качества Э42А и Э50А. Параметры δ и М приведены в таблице 5.

δ M

! = 40

Рисунок 6

Таблица 5