39. Розрахунок зварних з’єднань.

Зварювальнi з’єднання представляють собою основний тип нерозривних з’єднань. Вони утворюються шляхом місцевого нагрiву деталей в зонi їх з’єднання. В сучасному машинобудуванi застосовуються рiзнi види зварки. Найбiльше поширення дістали електричні види, основними з яких є дугова i контактна зварка. Розрізняють три види дугової зварки :

1) автоматична зварка під флюсом. Цей вид зварки високовиробничий i економічний, дає хорошу якiсть шва. Використовується в масовому виготовленi для конструкцій з довгими швами;

2) напівавтоматична зварка під флюсом. Застосовується для конструкцій з короткими переривчастими швами;

3) ручна зварка. Застосовується в тих випадках, коли інші види зварки не рацiональнi. Цей вид зварки мало виробничий. Якiсть шва залежить від кваліфікації зварника.

Для дугової зварки застосовуються електроди з різною обмазкою. Для зварки конструкцiйних сталей рекомендуються електроди Э34, Э42, Э42А, Э46А, Э50, Э50А, Э55 та інші. Число після букви Э означає мінімально гарантiйний бар’єр міцності метала шва в кгс/мм². Буква А означає гарантiйне отримання високих пластичних якостей метала шва.

Контактна зварка застосовується в серiйному i масовому виробництвi для накладних з’єднань тонкого листового металу ( точечна, шовна контактна зварка) або для стикових з’єднань круглого i полосового металу ( стикова зварка ).

Розрахунок на міцність зварювальних з’єднань

Основним критерієм працездатності швiв зварних з’єднань є міцність. Розрахунок на міцність базується на припущенi, що напруга в шві роз приділяються рiвномiрно як по довженi так i посiченю.

Стиковi з’єднання. Розрахунок швiв виконують на розтяг чи зжим по сiченю з’єднувальних деталь не враховуючи потовщення шва. Завдання міцності шва на розтяг.

sср=F/A=F/diш *[s]p,

F- ростягуюча сила;

Δ –товщина шва (рівняється товщинi деталi);

Lш –довжина шва;

[s]p і sср- розраховане i допустима напруга на розтяг для шва.

Накладнi з’єднання кутними швами. Розрахунок кутних швiв виконують на зрiз по небезпечному сiченю I-I, спiвпадаючи з бісектрисою прямого кута. Розрахована висота небезпечного січення дорівнює K sin 450≈ 0.7K.

Правила надійності шва на зрiз при дії розтягуючи чи зжимаючих сил.

i ср=F/A=F/0,7kiш*[i]ср

i ср і [i]ср - розраховане i допустиме напруга зрiзу для шва (табл. 1.1);

iш - розрахована довжина шва. В з’єднані з лобовими швами lш = 2lл, фланговими швами lш =2lфл. В комбiнованому зварному шві lш рiвно сумi довжинi всiх лобових i флангових швiв.

42. Розрахунок валів на міцність при крученні.

43. Розрахунок валів на жорсткість при крученні

ПРИКЛАД. Для заданого вала визначити діаметри окремих його ділянок, кути закручування на окремих ділянках, порівнявши їх значення з допустимим значенням кута закручування (рис. 1).

Вхідні дані: допустимий кут закручування , , запас міцності , потужності на кожному шківі , , , , , матеріал Ст.4, , модуль зсуву .

 

Рис. 1. Розрахункова схема вала

 

Розв'язання:

Введемо вхідні дані:

На вал діють моменти кручення, які визначаємо за формулою

       

Для визначення невідомого момента М₀ складемо рівняння рівноваги:

,

з якого визначимо невідомий момент .

В MathCADі розв'язок рівняння має такий вигляд:

Побудуємо епюру моментів кручення, записавши моменти на кожній ділянці:

Функцію моментів кручення можна записати за допомогою функції Хевісайда для всієї балки:

 

Таким чином, розрахункові значення моментів на кожній ділянці (у ):

Визначимо діаметри ділянок вала за умовою міцності при крученні:

                                                   ,

де     – розрахункові значення моментів на кожній ділянці (з епюри);

 – полярний момент опору при крученні;

 – допустиме дотичне напруження.

За умовою міцності діаметри на кожній ділянці дорівнюють

Одержані значення діаметрів округлюємо до цілих значень міліметрів, кратних 2 або 5:

.

Визначимо діаметри ділянок за умовою жорсткості при крученні:

                                                 ,

де      – модуль зсуву для сталі Ст.3;

 – полярний момент інерції перерізу;

допустимий відносний кут закручування –

                         

Діаметри за умовою жорсткості:

Одержані значення діаметрів округлюємо до цілих значень міліметрів, кратних 2 або 5:

.

Як видно з розрахунку, діаметри, визначені за умовою жорсткості, мають більші значення, ніж визначені за умовою міцності, отже остаточно приймаємо саме ці значення і будуємо ескіз вала (рис. 2).

Визначимо кути закручування на кожній ділянці.

Полярні моменти інерції для прийнятих перерізів

 

Для побудови епюри кутів закручування приймемо, що початковий кут закручування дорівнює 0:

.

Визначимо кути закручування на кожній ділянці:

Перевіримо відносні кути закручування на кожній ділянці:

Усі значення не перевищують допустимого значення кута закручування.

Результати розрахунку вала показано на рис. 2.

 

 

Рис. 2. Результати розрахунку вала