Файл: Майзель В.С. Сварные конструкции учебник.pdf

метра. Значения и и с при этом также будут пропорциональны первой степени диаметра сварной точки. Поэтому при значении

Приведенные в табл. 4.6 значения для расстояния сварной точки от края и шага продольного шва являются предельными значениями, уменьшение которых недопустимо по условиям проч-

Рис. 4.11. К распределению усилий в продольном шве сварного точечного соединения: а — схема соединения; б — эпюра распределения усилий между отдельными сварными точками; в — изменение несущей способ­ ности соединения в зависимости от количества сварных

точек в продольном шве

ности, — но увеличение их вполне возможно. Учитывая это, при окончательном выборе этих расстояний можно руководствоваться условиями, связанными с технологией процесса точечной сварки,

инесколько увеличивать приведенные здесь данные.

Впродольных швах сварных точечных соединений при осевой нагрузке распределение усилий между отдельными сварными точ­ ками является неравномерным, хотя по условиям принятых в обыч­ ных расчетах допущений эта неравномерность не учитывается.

Наиболее нагруженными оказываются крайние сварные точки продольного шва. Об этом можно судить по графику на рис. 4.11.

Степень неравномерности распределения усилий, определяемая отношением максимального значения усилия в крайней точке Ртах к среднему расчетному значению Рср, вычисленному исходя из

растет по мере увеличения числа сварных точек в продольном шве.

В связи с этим при увеличении числа сварных точек разру­ шающая нагрузка, приходящаяся на все соединение в целом, не всегда растет пропорционально их числу (рис. 4.11, в). При этом существует некоторый предел, после достижения которого даль­ нейшее увеличение числа сварных точек не приводит к повыше­ нию значения разрушающей нагрузки. Этот предел определяет также и возможность применения принятого упрощенного расчета. Отклонение от расчетных значений отмечается, начиная уже от числа сварных точек п = 3. Однако при этом еще возможно даль­ нейшее их увеличение, которое сопровождается некоторым по­ вышением значения разрушающей нагрузки. Считают, что окон­ чательный предел для дальнейшего увеличения числа сварных точек наступает при числе сварных точек в продольном шве, рав­ ном п = 5, когда дальнейший рост значений разрушающей на­ грузки совсем прекращается.

§ 18. ПРИМЕРЫ РАСЧЕТА СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ

Пример 1. Определить величину расчетного растягивающего усилия для сварного стыкового соединения двух элементов из стали марки Ст. 3, имеющих прямоугольное поперечное сечение размерами 20 X 300 мм2.

В соответствии с формулой (4.25) расчетное усилие может быть принято равным

N = зІшЯІв.

При выполнении шва с применением выводных планок расчет­ ная длина шва может быть принята равной полной ширине основ­ ного элемента

/ш = 30 см.

Если при этом с помощью повышенного контроля, будет обес­ печено высокое качество сварного шва, то его расчетное сопротив­ ление может быть в соответствии с данными табл. 4.2 принято, как и для основного металла, равным

Ярв = 2100 кгс/см2 = 210 МПа.

При этом

N = 2 30 2100 = 126 тс = 1,26 МН.

Такое значение расчетного усилия при указанных условиях может быть принято в случаях применения любого способа элек­ тродуговой сварки (автоматического, полуавтоматического или ручного).

Расчетное усилие для стыковых соединений не зависит от формы подготовки свариваемых кромок и для всех их видов является одинаковым. Исключением является только случай применения односторонних швов, выполняемых без подварки корня шва или

без обеспечения формирования шва с обратной стороны. Для таких швов расчетное сопротивление должно быть снижено на 30%. Та­ кое положение приводит к значительному понижению расчетного усилия и поэтому его необходимо избегать. Оно встречается сравни­ тельно редко и может возникнуть только в случае, когда совсем нет доступа к сварному шву с его обратной стороны.

В случае, если контроль качества сварного шва будет обычным (будет осуществляться без применения физических методов), рас­ четное сопротивление для шва, выполняемого ручным (или даже полуавтоматическим) способом, снижается и принимается равным

/?рВ= 1800 кгс/см2 = 180 МПа.

Если при этом шов будет выполняться также и без применения выводных планок, то его расчетная длина должна быть снижена на 1 см по сравнению с шириной основного элемента

/ш = 30—1 = 29 см.

Для таких случаев величина расчетного усилия будет равна

N = 2-29-1800 = 104 тс = 1,04 МН.

При таком значении расчетного усилия нормальное напряже­ ние в сечении основного элемента будет равно

а = -у- = = 1730 кгс/см2 = 173 МПа,

что на 17,6% ниже расчетного сопротивления.

При большой длине основных элементов такое снижение рас­ четного усилия и связанное с этим их недонапряжение могут при­ вести к значительным излишним затратам металла и поэтому следует принимать указанные выше меры для соответствующего повышения качества сварного соединения', при котором обеспе­ чивается его равнопрочность с основными элементами конструкции.

Пример 2. Проверить условия равнопрочности угловых швов сварного соединения впритык с основным металлом и определить величину расчетного растягивающего усилия для случая приме­ нения основных элементов таких же, как и в предыдущем примере.

По аналогии с формулой (4.26) расчетное усилие будет равно

N = 1,4klmRyB.

При условии применения выводных планок длина угловых

В соответствии с данными табл. 4.2 значение расчетного сопро­ тивления принимаем равным

RСу = 1500 кгс/см2 = 150 МПа,

Величина расчетного усилия по данным предыдущего примера будет равна

N = 2-30-2100 = 126 тс = 1,26 МН.

Для обеспечения условий равнопрочности катет угловых швов соединения впритык должен быть равен

Пример 3. Определить размеры накладок и катет сварных угловых швов, необходимые для осуществления равнопрочного соединения тех же элементов, как и в двух предыдущих примерах, с применением двусторонних накладок и лобовых угловых швов.

По аналогии с формулой (4.32) величина расчетного усилия будет равна

N = l,4 k lluRCyB.

При условии применения выводных планок для сварки угло­ вых швов длина их может быть принята равной ширине накладок.

В случае применения в соединении только лобовых угловых швов ширина накладок принимается равной ширине основных элементов. При этом Іш — 30 ом.

Толщина накладок в этом случае не может быть меньше катета угловых лобовых швов и должна быть определена по условию

sH о? k.

Расчетное усилие по данным предыдущих примеров равно N = 126 тс = 1,26 МН.

Для обеспечения равнопрочного соединения катет сварных угловых швов должен быть равным

Толщина накладок может быть принята равной

sH= k = 2 см.

Длина накладок определяется с учетом обеспечения необхо­ димого нахлеста и может быть прийята равной

/„ = 2-3s = 2-3-/2 = 12 см.

Пример 4. Определить размеры накладок и катет сварных угловых швов, необходимые для осуществления равнопрочного соединения, как и в предыдущем примере, при дополнительном условии, что накладки могут быть приварены с применением ло­ бовых и боковых швов.

В этом случае по аналогии с формулой (4.31) величина расчет­ ного усилия будет равна

N = 1,4*2 LR?-

Для данного случая накладка может быть приварена со сто­ роны каждого элемента одним лобовым и двумя боковыми швами. При этом общая длина швов будет равна

S Іш— (я + 2/б

где /л — длина лобового шва; /б — длина бокового шва.

Ширина накладок должна быть несколько меньшей по сравне­ нию с шириной основных элементов для обеспечения возможности размещения двух боковых швов. Суммарная толщина двух накла­ док в этом случае определяется по толщине основных элементов с некоторым увеличением, учитывающим уменьшение их ширины. Примем толщину накладок равной s„ = 12 мм.

При этом по условию равенства площади поперечного сечения накладок и основного элемента наименьшая допустимая ширина их может быть принята равной

Ъ,нгпіп

По условиям размещения боковых швов это значение ширины накладок может быть несколько увеличено.

Примем ширину накладок равной Ьи = 27 см.

Это значение определяет также и длину лобового шва. При этом /л = 27 см.

Катет угловых швов может быть принят равным толщине на­ кладок k = 12 мм.

Значение катета угловых швов может быть принято и несколько меньшим. В этом случае необходимо было бы предусмотреть не­ которое соответствующее увеличение длины накладок, связанное с увеличением длины боковых швов.

Длина боковых швов определяется из условия равнопрочности, которое в соответствии с принятыми размерами будет иметь сле­

Длина накладки может быть принята равной

LH= 2/б = 23 см.

Округляя, примем LH= 24 см.

Пример 5. Определить значения расчетных усилий для свар­ ных соединений, принятых в предыдущих примерах, при условии действия вибрационной нагрузки с характеристикой цикла г =

В соответствии с формулой (4.22) примем следующее значение коэффициента снижения расчетных сопротивлений при характери­ стике цикла вибрационной нагрузки г = —1

В соответствии с табл. 4.5 примем значения эффективных коэф­ фициентов концентрации напряжений ß и определим по ним соот­ ветствующие значения коэффициентов у. Эти данные приведены ниже.

Значения расчетных усилий для различных соединений можно получить, используя данные из предыдущих примеров.

Расчетное усилие для с о е д и н е н и я в с т ы к в сечении по основному металлу, расположенному вдали от сварного шва

Nr = yN = 0,56-126 = 70,5 тс = 70,5- ІО“ 2 МН.

Расчетное усилие в сечении у шва при обработке места пере­ хода будет таким же, как и в сечении по основному металлу, рас­ положенному вдали от сварного шва.

Расчетное усилие в сечении у шва без обработки места пере­ хода

Nr = 0,4-126 = 50,5 тс = 50,5 10“ 2 МН.

Расчетное усилие в сечении по сварным угловым швам будет несколько большим

N, = 0,24-1,4-2 30 1500 = 30,2 тс = 30,2.10“ 2 МН.