26.2. Расчет на прочность и проектирование сварных соединений при постоянных нагрузках

Расчет и проектирование сварных соединений (конструкций) сводится к выбору вида соединения, способа сварки, марки элект­рода, рациональному размещению сварных швов, определению сечения и длины швов из условия равнопрочности наплавленного металла и материала соединяемых деталей. Размеры соединяемых деталей обыч­но известны заранее из условий прочности, жесткости, устойчивос­ти или конструктивных соображений.

Сварные швы бывают: 1) стыковые; 2) лобовые; 3) фланговые (угловые); 4) комбинированные.

Стыковые швы рассчитывают на прочность по номинальному се­чению соединяемых деталей (без учета утолщения швов) как целые детали. От внешней растягивающей силы F в сечении шва возникают напряжения растяжения

(26.1)

где l и S – соответственно длина, шва и толщина соединяемых деталей.

Условие прочностной надежности:

(26.2)

Врасчетах принимают= (0.9-1.0), где– допус­каемое напряжение при растяжении основного материала.

Допустима растягивающая сила при обращении неравенства (26.2) в равенство

Нормальные напряжения в шве при совместном действии внешней силы F и изгибающего момента М (см. рис. 26.10)

(26.3)

где M – момент сопротивления сечения шва (детали) при изгибе.

Лобовые и фланговые (угловые) швы разрушаются по сечению, проходящему через биссектрису прямого угла.

Площадь расчетного сечения

(26.4)

где L – общая длина (периметр) сварного шва; К_p – расчетный катет шва.

Угловой шов при нагружении испытывает сложное напряженное состояние. Однако в упрощенном расчете такой шов условно рассчи­тывают на срез.

Условие прочности шва по допускаемым напряжениям:

(26.5)

где – номинальное напряжение среза; –допускаемое на­пряжение в сварном шве при срезе.

В расчетах принимают К_p = (0.9-1.2)·S_min, где S_min – наименьшая толщина свариваемого элемента K_pmin > 3 мм при S > 3 мм.

l ≥ 30 мм; l_a ≥ 30 мм; l_φ ≤ 50K.

Допустимая растягивающая нагрузка

(26.6)

Соединение комбинированным (лобовым и фланговым) швом при действии момента в плоскости стыка рассчитывают в упрощенном рас­чете, полагая, что швы работают независимо.

Тавровые соединения, выполненные угловыми швами, рассчиты­вают по формуле

(26.7)

с учетом числа швов.

Момент сопротивления продольного сечения шва

(26.8)

где h – высота листа().

Если такие соединения сварены, как и соединения встык, то расчет выполняют по формулам (26.1) и (26.3).

Угловые соединения не используются как силовые; их применя­ют, как правило, для образования профилей из отдельных элемен­тов.

26.3. Соединения пайкой и склеиванием

При соединении пайкой в отличие от сварки место спайки на­гревается лишь до температуры плавления припоя, которая намного ниже температуры плавления материала соединяемых деталей. Соеди­нение деталей получается благодаря заполнению зазора между ними расплавленным припоем.

Швы неразъемных соединений, получаемые пайкой и склеивани­ем, изображают условно по СТ СЭВ 138-76.

Припой или клей в разрезах (рис. 26.12 а, б, г, д, е) и на ви­дах (рис.26.12 в) изображают линией в 2 раза толще основ­ной сплошной линии. Для обозначения пайки (рис. 26.12 а, б и в) или склеивания (рис. 26.12 г, д и е) применяют услов­ные знаки, которые наносят на линии-выноске от сплошной ос­новной линии. Швы, выполнен­ные пайкой или склеиванием по периметру, обозначаются лини­ей-выноской, заканчивающейся окружностью диаметром 3-4 мм (рис. 26.12 б и д).

На изображении паяного соединения при необходимости указывают размеры шва и обо­значения шероховатости по­верхности.

Всоединениях пайкой и склеиванием место соедине­ния элементов в разрезах и на видах показывают утолщенной (в 2 раза) контурной линией.

Если же соединяемые элементы показаны в сечении зачерненны­ми, то место соединения изображается просветом.

Обозначение соединений пайкой и склеиванием производится с помощью символов и знаков, проставляемых на линии-выноске, ко­торая заканчивается стрелкой, указывающей непосредственно шов, или точкой при указании невидимых частей соединения.

Для пайки применяется символ ; для склеивания – .

На полке линии-выноски ставится номер пункта технических требований, где указана марка припоя или клея.