Задание 3. Расчет сварных соединений

Пример 1. Определить длину швов, прикрепляющих уголок 100 х 100 х 10 к косынке (см. рис.1) . Соединение конструируется равнопрочным целому элементу. Материал – сталь Ст2, электроды – Э42.

Рис.1. Равнопрочное соединение

Решение. В табл. 29 [1] для стали Ст2 находим допускаемое напряжение [_р] = 140 Мпа. Площадь профиля уголка S = 1920 мм² (см. т.1.гл.11. табл. 39 [1]).

Расчетная сила в уголке

Р =[_р]  S = 140  1920 = 268 800 Н.

В данном случае допускаемое напряжение при срезе (согласно табл.28 [1]) в сварном шве

[_ср] = 0,6 [_р] = 0,6 140 = 84 Мпа.

Требуемая длина швов (при К = 10 мм) в нахлесточном соединении согласно (рис. 15 и 16 см. [1] т.3.гл.1).

L = P / 0,7  [_ср]  K = 268 800 / 0,7  84  10 = 458 мм.

Длина лобового шва l = 100 мм, требуемая длина обоих фланговых швов

l_фл = L – l = 458 – 100 = 358 мм.

Так как для данного уголка е₁ = 0,7 l,

то длина шва 2 будет l₂ =0,7 l= 0,7358  250 мм,

а длина шва 1 будет l₁ = 0,3358 108 мм.

Принимаем l₁ = 130 мм и l₂ = 270 мм.

Пример 2. Определить длину l швов, прикрепляющих швеллер № 20а, нагруженный на конце моментом М = 2,4 10⁷ Нмм (см. рис.2). Материал – сталь Ст2, электроды – Э42.

Рис.2. Швеллер, нагруженный на конце изгибающим моментом

В табл. 29 [1] для стали Ст2 находим допускаемое напряжение [_р] = 140 Мпа. Допускаемое напряжение при срезе (согласно табл.28 [1]) в сварном шве

[_ср] = 0,6 [_р] = 0,6 140 = 84 Мпа.

Момент сопротивления сечения швеллера

W = 1,67 10⁵ мм³.

Тогда напряжение

 = M / W = 2,4 10⁷/1,67 10⁵ = 144 Мпа.

Из формулы (1) (см. [1] т.3.гл.1)

находим l = (M – [_ср] 0,7 K₂ h² /6)/ [_ср]  0,7  К₁  (h + К₁)

или

l = (2,4 10⁷ –84  0,7 7,5 200² /6)/ 84  0,7 10  (200+10) = 170 мм.

Здесь высота швеллера h = 200 мм, катет горизонтальных швов К₁ = 10 мм, вертикального K₂= 7,5 мм. Длину шва окончательно принимаем l = 200 мм.

При этой длине шва расчетное напряжение при изгибе

_из = M / 0,7 [ К₁  l  (h + К₁) + K₂ h² /6] =

= 2,4 10⁷ /0,7[10 200 (200 +10) + 7,5 200² /6] = 73 Мпа.

Приложения

Таблица 1.

Таблица 2.

Литература

1. Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя: В 3 т.М., 1979-1982. Т.1 – 728 с. Т.2 – 559 с. Т.3 – 557 с.

Задача. Определить длину шва l₁, прикрепляющего уголок к косынке (рис.3). Длина шва l₂ и № равнобокого уголка даны в таблице 3 индивидуального задания. Соединение конструируется равнопрочным целому элементу. Материал – сталь Ст2, электроды – Э42, катет швов К = 4 мм.

Рис.3. Равнопрочное соединение

Номер варианта	№ равнобокого уголка	Длина шва l2 , в мм	Номер варианта	№ равнобокого уголка	Длина шва l2 , в мм
1	2	50	16	11	100
2	2,5	60	17	12	120
3	3	70	18	12,5	150
4	3,2	80	19	14	180
5	3,5	90	20	3	50
6	4	100	21	3,2	60
7	4,5	120	22	3,5	70
8	5	150	23	4	80
9	6	100	24	4,5	90
10	6,3	120	25	5	100
11	7	150	26	6	120
12	7,5	200	27	7	150
13	8	240	28	8	200
14	9	250	29	9	240
15	10	200	30	10	250

* Траектории точек изображаются штриховыми линиями.

*₄ = ₅ = V_K/D / l_KD = V_S4/D /l_S4D, 1/c.

* K_а можно найти по формуле K_а = K_V² / K_L, м/(с²мм).

K_V – ранее найденный масштаб скорости и K_L – масштаб длины.

* Ускорение точки D можно определить и обычным методом, т. е. разложением а_D/A и а_D/B на нормальную и тангенциальную составляющие. Тогда а_D = а_А + + аⁿ_D/А + а^_D/А иа_D =а_В + аⁿ_D/В + а^_D/В.