загрузка...
загрузка...
На головну

Теоретична частина

  1. I. Вступна частина ЗАНЯТТЯ. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 хвилин.
  2. II. Основна частина ЗАНЯТТЯ. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 хвилин.
  3. SELECT ім'я_стовпця FROM ім'я_таблиці WHERE частина умови IN
  4. А. Щастя Д. Справедливість
  5. АНАЛІТИЧНА ЧАСТИНА
  6. АНАЛІТИЧНА ЧАСТИНА КУРСОВОЇ РОБОТИ
  7. Аргументація як раціонально-логічна частина переконання

Зварні з'єднання - це нероз'ємні з'єднання, засновані на використанні сил молекулярного зчеплення і одержувані шляхом місцевого нагрівання деталей до розплавленого стану або до консистентного стану із застосуванням механічної сили. Зварні з'єднання забезпечують повну взаємну фіксацію деталей і є найбільш досконалими нероз'ємними сполуками, так як максимально наближають габаритні складові деталі до цілим і дозволяють виготовляти деталі необмежених розмірів. Міцність зварних з'єднань дуже висока і в деяких випадках доходить до міцності цілої деталі.

Застосування зварних конструкцій дозволяє в найбільшій мірі знизити матеріаломісткість збірних виробів. Зварювання технологічна і особливо ефективна в одиничному і дрібносерійного виробництва. До недоліків зварних конструкцій відносяться викривлення елементів, що з'єднуються внаслідок місцевого нагрівання шва і подальшого нерівномірного його охолодження, нестабільність якості шва, виникнення концентрації напружень в шві (але її можна помітно зменшити подальшої механіко-термічною обробкою шва). Зварні конструкції відповідального призначення потребують подальшої термічної і чистової механічної обробках.

Число видів зварювання досить велике. Їх вибір залежить від виду і марки матеріалу, розмірів і форми деталей, рівня вимог до якості шва і інших умов. Основною характеристикою з'єднання служить сумарна довжина зварного шва.

Залежно від взаємного розташування деталей, що з'єднуються розрізняють чотири види зварних з'єднань (ГОСТ 5264):

· Стикові з'єднання. У місці з'єднання деталі лежать в одній площині (рисунок 6.1а). За стандартом з'єднання позначається буквою С і встановлюється 25 їх різновидів (С1 ...С25), що розрізняються формою підготовки кромок (наявність відбортовки, скоса кромок з однієї або двох сторін і т.д.);

· Кутові з'єднання. Тут кромки поверхонь деталей, що з'єднуються перпендикулярні або нахилені один одному (рисунок 6.1б). З'єднання позначається буквою У і встановлюється 15 їх різновидів (У1 ...У15);

· Таврові з'єднання. Площина однієї соединяемой деталі стикається торцем з площиною іншої деталі і перпендикулярна або наклонна до неї (рисунок 6.1в). З'єднання позначається буквою Т і встановлюється 16 їх різновидів (Т1 ...Т16);

· Нахлесточного з'єднання (внахлест). Поверхні деталей частково накладаються один на одного (малюнок 6.1г). З'єднання позначається буквою Н і встановлюється 8 їх різновидів (Н1 ...Н8).

Малюнок 6.1 - Види зварних з'єднань

а - стикове, б - кутовий, в - Таврове, г - внахлест

Основними видами відмови зварних з'єднань є руйнування шва, міцність якого, особливо при циклічному навантаженні, менше міцності основного матеріалу.

Розрахунок зварних з'єднань на міцність ведеться також як і для деталей взагалі з тією єдиною особливістю, що величини допустимих напружень приймаються заниженими в порівнянні з аналогічними значеннями, прийнятими при розрахунку монолітних деталей.

Рекомендовані значення допустимих напружень для зварних швів при статичному навантаженні по відношенню до допустимому нормальній напрузі при розтягуванні ?р основного матеріалу наведені в таблиці 6.1. Допустимі напруги в зварних швах для відмінності від напружень в цілих перетинах відзначають штрихом и .

Напруга, що допускається зварного шва при розтягуванні  визначається як відношення границі плинності  до коефіцієнта запасу міцності

 . (6.1)

Рекомендовані значення коефіцієнта запасу лежать в діапазоні S =1,3?1,5, причому менші значення беруться для більш високоякісного зварювання і навпаки. У тому випадку, якщо зварюються метали з різними механічними властивостями, то розрахунок допустимих напружень ведеться для матеріалу, що володіє меншим значенням межі текучості.

Стикові з'єднання (рисунок 6.1а) є найбільш досконалими, так як максимально наближають розміри деталей, що з'єднуються до монолітного виробу. Стикові з'єднання в процесі роботи можуть сприймати довільно спрямовані навантаження і моменти так само, як і сполучаються елементи.

Напруження розтягу (стиску)

 , (6.2)

де l - Довжина шва; s - Товщина з'єднувальних елементів.

Таблиця 6.1 - Допустимі напруги для розрахунку статичної міцності зварних з'єднань

 напружений стан  Тип шва  спосіб зварювання  напруга, що допускається
 Розтяг, стиск  стикового  Дугова автоматіческаяі напівавтоматична під флюсом дугова ручна Контактна, електронно-променева, дифузійна  
 зріз  Кутовий Стиковий кутовий  Дугова автоматіческаяі полуавтоматіческаяпод флюсом дугова ручна

Напруги від згинального моменту

 , (6.3)

де Wc - Момент опору розрахункового перерізу шва.

Напруги від згинального моменту в площині з'єднувальних елементів і розтягує (або стискає) сили F

 . (6.4)

Нахлесточного з'єднання - коли бічні поверхні частково переривають один одного. З'єднання такого типу виконують кутовими швами, які мають форму близьку до рівнобедреного трикутника (рисунок 6.1г). Кутові шви у напрямку щодо навантаження поділяють на: поперечні або лобові, розташовані перпендикулярно напрямку сили (рисунок 6.2б); поздовжні або флангові, розташовані паралельно напрямку сили (рисунок 6.2а); косі, розташовані під кутом до напрямку сили (малюнок 6.2в); комбіновані, що представляють собою поєднання двох або всіх трьох перерахованих швів (рисунок 6.2г).

Геометрично кутовий шов можна характеризувати катетом k (Значення катета в машинобудівних конструкціях рекомендується вибирати з діапазону 3? k ?20 мм). Руйнування кутових швів відбувається за найменшим за площею перерізу площиною n-n, Що проходить через бісектрису прямого кута (рисунок 6.3). Площа небезпечногоперетину A = lkcos?, де l - Довжина шва. Так cos45 ° ?0,707, то площа небезпечногоперетину можна спрощено записати у вигляді A =0,7lk.

а Б В Г)

Малюнок 6.2 - Види з'єднань внапуск

Малюнок 6.3 - Розрахункова схема флангового шва

Значення найбільших дотичних напружень t знаходиться з рівняння рівноваги, яке за умови постійного характеру розподілу напруги по довжині шва має вигляд

 , (6.5)

де L =2l - Периметр зварного шва.

Виходячи з цього умова розрахунку на міцність флангового шва можна представити у вигляді

 . (6.6)

Схема роботи лобового шва складніша, а саме, небезпечними перерізами в цьому випадку є нахилені під кутом 45 ° (рисунок 6.4) і в даному перетині крім дотичних діють ще й нормальні напруги.

Малюнок 6.4 - Розрахункова схема лобового шва

Так як руйнування таких швів відбувається по похилим (під кутом ? = 45 °) лініях, то в припущенні рівномірності навантаження шва по його довжині з рівняння рівноваги слід

;  . (6.7)

Очевидно, що розрахунок статичної міцності в умовах подібного навантаження слід проводити по еквівалентним нормальними напруженням. Але в інженерної методикою вводяться такі припущення: 1) напрямок дії дотичних напружень вважається збігається з площиною стику, помилка, яка при цьому виходить, компенсується коефіцієнтом запасу міцності; 2) дією нормальних напружень в небезпечному перерізі нехтують. Все це дозволяє розраховувати з достатньою точністю лобовій шов тільки по дотичним напруженням.

Необхідно відзначити, що в дійсності у флангових швах спостерігається концентрація напруг по довжині шва. Рівномірна епюра напружень мала б місце, якби шов був істотно податливі, ніж сполучаються елементи, чого немає в дійсності. Насправді характер розподілу напружень по довжині шва значно відрізняється від прийнятого. Розглянемо напружений стан окремих ділянок флангового зварного з'єднання.

Так як протягом зварного шва навантаження поступово передається з однієї смуги на іншу, то зусилля, що діють на різних ділянках кожної з них, будуть неоднакові. У перетині, що розташовується на відстані, на відстань x від початку шва (рисунок 6.5), смуга I буде навантажена силою  , А смуга II - силою  , Причому завжди буде дотримуватися умова

 . (6.6)

ділянка ab довжиною dx на кожній з смуг під дією зазначених сил відповідно подовжиться і займе положення на смузі I - a1b1, На смузі II - a2b2 (Рисунок 6.5б). При цьому подовження ділянки ab на смузі I и II визначаються в такий спосіб

;  , (6.7)

де AI, AII - Площі перетинів смуг I и II.

Різниця подовжень пов'язаних ділянок смуг I и II

 , (6.8)

Як видно з малюнка 6.5б, відрізок  являє собою результат зсуву шва на довжині dx і з деяким наближенням може бути прийнятий рівним

 . (6.9)

оскільки ? мало відрізняється від прямого кута, можна прийняти

.

Напруга зсуву в звареному шві може бути визначено з рівняння

 . (6.10)

З цього рівняння випливає, що на крайніх ділянках шва, де різниця деформацій з'єднуються смуг найбільша, напруги в швах максимальні. У середній частині різниця подовжень, а отже, і напруги, будуть найменшими. На малюнку 6.5в показано розподіл напружень в швах при однакових перетинах з'єднуються смуг, а на малюнку 6.5г при різних перетинах смуг (AII >AI).

Насправді при з'єднанні двох смуг кінцевої жорсткості по довжині шва спостерігається епюра напружень з мінімумом в середній частині і піками по кінцях шва (рисунок 6.5).

Малюнок 6.5 - Схема розподілу напружень по довжині флангового шва (t)

і в поперечному перерізі смуги (?)

Аналітичне рішення рівняння для розподілу напружень має такий вигляд

 , (6.11)

де x - Координата поточної точки шва; ; E - Модуль Юнга; G - Модуль пружності другого роду.

Більш складні види навантажень зварних швів викладені в літературі по курсу «Деталі машин».

Необхідно відзначити, що розрахунок зварних з'єднань на статичну міцність є не єдиним, так як в більшості випадків деталі відчувають знакозмінні навантаження. У цих випадках зварні з'єднання виявляються значно слабкіше, ніж монолітні.



Попередня   10   11   12   13   14   15   16   17   18   19   20   21   22   23   24   25   Наступна

Мета роботи | Теоретична частина | Послідовність виконання роботи | Мета роботи | Теоретична частина | З формули 3.7 коефіцієнт тертя на торці гайки буде дорівнює | Послідовність виконання роботи | Теоретична частина | Послідовність виконання роботи | Теоретична частина |

загрузка...
© um.co.ua - учбові матеріали та реферати