Эксперт по сдаче вступительных испытаний в ВУЗах
2.1. Неразъемные соединения
Рекомендации к решению
При решении задач по разделу “Сварные соединения” (за- дачи № 1- 6) исходят из допущения, что напряжения в шве рас- пределяются равномерно как по длине, так и по сечению. До- пускаемые напряжения для сварных соединений деталей из низ- ко- и среднелегированных сталей при статических нагрузках можно выбрать из нижеприведенной таблицы.
| Вид деформации |
Автоматическая и
полуавтоматическая под флюсом |
Ручная сварка электродом |
| Э34, Э38 |
Э42, Э50 |
Э42А, Э50А |
| Растяжение
[s]р |
[s]р |
0,6[s]р |
0,9[s]р |
[s]р |
| Сжатие
[s]¢сж |
[s]р |
0,75[s]р |
[s]р |
[s]р |
| Срез
[t]¢ср |
0,65[s]р |
0,5[s]р |
0,6[s]р |
0,65[s]р |
Примечание: [s]
р — допускаемое напряжение на растяжение для материала соединяемых деталей. Для сталей Ст2 [s]
р = 140 МПа, СтЗ [s]
р = 160 МПа.
При переменных нагрузках допускаемое напряжение снижают ум- ножением на коэффициент g: а) для стыковых швов при переменном число- вом значении нагрузки g = 1, при знакопеременной нагрузке
g = 1/[1- F
min/(3F
max)]; б) для угловых швов при переменных по значению и на- правлению нагрузках g = 1/[4/3- F
min/(3F
max)], где F
max и F
min – наибольшая и наименьшая силы со своими знаками.
В зависимости от толщины свариваемых деталей за- даются катетами шва. При этом минимальная величина ка- тета К для силовых швов 3 мм (при толщине листа d > З мм). Минимальная длина углового шва должна быть равна 3К, но не менее 30 мм, так как дефекты в начале и конце шва снижают его прочность.
В задаче № 7 по разделу “Соединения с натягом” оп- ределяют требуемое контактное давление на посадочной поверхности, исходя из условия нагружения соединения одновременно осевой силой и вращающим моментом, и действительный натяг, обеспечивающий это давление. Вы- брав из таблиц допусков стандартную посадку, выполняют проверочный расчет соединения на прочность.
В задаче № 8 по разделу “Штифтовые соединения” выполняют расчет на прочность штифта, исходя из нагру- жения соединения крутящим моментом; полученный диа- метр штифта округляют до ближайшего стандартного зна- чения.
При решении задач по разделу “Заклепочные соеди- нения” (задачи № 9 и 10) для упрощения считают, что тре- ние между соединяемыми деталями отсутствует и вся внешняя нагрузка воспринимается заклепками. Диаметр заклепки выбирают в зависимости от наименьшей толщи- ны соединяемых деталей, далее определяют количество заклепок из условия прочности заклепочного соединения на срез и смятие, шаг шва и поперечное сечение соединяе- мых деталей. Если соединение несимметрично нагружено (задача № 10), то нагрузка между заклепками распределя- ется неравномерно и расчет сводится к определению наи- более нагруженной заклепки и оценке её прочности.
Задача № 1
Рассчитать сварное соединение равнополочного уголка с косынкой (рис. 2.1). Нагрузка переменная (от F
max до F
min). Мате- риал уголка и косынки
— сталь СтЗ. Данные для расчета приведе- ны в табл. 2.1.
Таблица 2.1
| Параметры |
Варианты |
| 1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
| Fmax ,кН |
100 |
105 |
110 |
140 |
150 |
145 |
135 |
90 |
95 |
100 |
| Fmin ,кН |
30 |
35 |
30 |
50 |
60 |
55 |
45 |
30 |
35 |
30 |
| e, мм |
25 |
30 |
20 |
| Уголок |
50x50x5 |
70x70x6 |
45x45x5 |
| Марка
электрода |
Э42А |
Э34 |
Э42 |
| Метод
сварки |
Автоматическая |
Ручная |
Полуавтоматиче-
ская |
Задача № 2
Рассчитать на равнопрочность швы сварного соединения, крепящего опорный швеллер к стальной плите (рис. 2.2), подоб- рав при этом номер профиля швеллера. Материал швеллера – сталь Ст3. Сварка ручная. Данные для расчета приведены в табл. 2.2.
Таблица 2.2
| Параметры |
Варианты |
| 1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
| F,кН |
60 |
70 |
80 |
90 |
100 |
110 |
120 |
130 |
140 |
150 |
| a, град |
30 |
45 |
60 |
30 |
45 |
60 |
30 |
45 |
60 |
30 |
| l, мм |
600 |
700 |
800 |
600 |
700 |
800 |
600 |
700 |
800 |
600 |
| Марка
электрода |
Э42 |
Э50 |
Задача № 3
Определить требуемый номер швеллера (рис. 2.3) и требуемые длины фланговых швов для крепления раскоса к косынке (учесть наличие лобовых швов). Нагрузка переменная. Материал швелле- ров сталь Ст3. Данные для расчета приведены в табл. 2.3.
Таблица 2.3
Задача № 4
Проверить прочность швов соединения (рис. 2.4). Нагруз- ка статическая. Материал – сталь Ст2. Сварка ручная электрода- ми Э42. Данные для расчета приведены в табл. 2.4.
Таблица 2.4
| Параметры |
Варианты |
| 1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
| Fr,кН |
7 |
8 |
7 |
8 |
7 |
8 |
7 |
8 |
7 |
8 |
| F,кН |
15 |
16 |
13 |
14 |
15 |
16 |
17 |
18 |
15 |
18 |
| l, мм |
600 |
700 |
800 |
600 |
700 |
800 |
600 |
700 |
800 |
600 |
| b, мм |
75 |
85 |
70 |
80 |
90 |
95 |
100 |
100 |
95 |
80 |
| h, мм |
105 |
115 |
95 |
100 |
120 |
125 |
130 |
140 |
125 |
100 |
| К, мм |
5 |
7 |
6 |
5 |
6 |
5 |
7 |
6 |
7 |
7 |
| Параметры |
Варианты |
| 1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
| Fmax ,кН |
530 |
540 |
550 |
560 |
570 |
580 |
590 |
600 |
610 |
620 |
| Fmin ,кН |
150 |
160 |
170 |
180 |
190 |
195 |
195 |
200 |
200 |
210 |
| К, мм |
7 |
8 |
7 |
8 |
7 |
8 |
7 |
8 |
7 |
8 |
| Марка
электрода |
Э42 |
Э42А |
Э50 |
Э50А |
| Метод сварки |
Ручная |
Автоматическая |
Задача № 5
Проверить прочность свар- ных швов, соединяющих диск звез- дочки со ступицей (рис. 2.5). Мате- риал диска — сталь Ст3, передавае- мая мощность Р, угловая скорость вращения вала w, диаметры d
1 и d
2 приведены в табл. 2.5. Нагрузка статическая.
Определить допускаемую силу F, которая может быть приложена к рычагу (рис. 2.6), исходя из прочности стыкового шва. Материал рычага сталь Ст3. Нагрузка статическая. Сварка ручная электродом Э50А. Данные для расчета приведены в табл. 2.6.
| Параметры |
Варианты |
| 1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
| l, м |
0,55 |
0,60 |
0,65 |
0,70 |
0,75 |
0,80 |
0,85 |
0,75 |
0,65 |
0,60 |
| d, мм |
50 |
50 |
60 |
60 |
60 |
70 |
70 |
65 |
55 |
55 |
| a, мм |
75 |
85 |
70 |
80 |
90 |
95 |
100 |
100 |
95 |
80 |
|
|
Таблица 2.6
| Параметры |
Варианты |
| 1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
| Р, кВт |
12 |
13 |
14 |
15 |
16 |
17 |
18 |
19 |
20 |
21 |
| w, с-1 |
12 |
15 |
9 |
12 |
18 |
14 |
13 |
11 |
16 |
14 |
| d2, мм |
180 |
185 |
190 |
195 |
200 |
205 |
210 |
200 |
180 |
175 |
| d1, мм |
220 |
240 |
250 |
230 |
250 |
270 |
280 |
260 |
240 |
230 |
| Марка
электрода |
Э42 |
Э50 |
Э42А |
| Метод
сварки |
Ручная |
Полуавтоматическая |
Автоматическая |
|
|
Таблица 2.5
Задача № 7
Подобрать посадку зубча-
Задача № 6
того венца и центра червячного колеса (рис. 2.7.). Соединение нагружено крутящим моментом Т и осевой нагрузкой F
а. Диа- метр окружности впадин зубьев венца колеса (наружный диа- метр охватывающей детали) d
f. Данные для расчета приведены в табл. 2.7.
Таблица 2.7.
| Параметры |
Варианты |
| 1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
| Т, Нм |
350 |
360 |
370 |
380 |
390 |
400 |
410 |
420 |
430 |
440 |
| Fa, кН |
0,35 |
0,35 |
0,4 |
0,4 |
0,45 |
0,5 |
0,55 |
0,6 |
0,65 |
0,7 |
| df, мм |
180 |
1190 |
200 |
210 |
220 |
230 |
240 |
250 |
260 |
270 |
| d, мм |
160 |
170 |
180 |
190 |
200 |
210 |
220 |
230 |
240 |
250 |
| l, мм |
30 |
35 |
40 |
45 |
50 |
55 |
60 |
65 |
70 |
75 |
| Материал: венца
центра |
БрОФ10-1
Сталь 40Л |
БрАЖ9-4
Чугун СЧ12 |
БрО5Ц5С5
Чугун СЧ15 |
Задача № 8
Рассчитать цилиндрический штифт крепления шестерни на валу (рис. 2.8).Расчет выполнить для штифта, расположенного па- раллельно оси вращения (рис. 2.8, а) и для штифта, установленного в радиальном направлении (рис. 2.8, б) Диаметр штифта принять по ГОСТу. Данные для расчета приведены в табл. 2.8.
Таблица 2.8.
| Параметры |
Варианты |
| 1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
| Т, Нм |
120 |
125 |
130 |
135 |
140 |
145 |
150 |
155 |
160 |
165 |
| d, мм |
25 |
25 |
30 |
30 |
35 |
35 |
40 |
40 |
45 |
45 |
Задача № 9
Определить номер профиля уголка и число заклепок в кон- струкции (рис. 2.9). Материал косынки и заклепок – сталь Ст3. Данные для расчета приведены в табл. 2.9.
Таблица 2.9.
| Параметры |
Варианты |
| 1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
| F, кН |
70 |
80 |
90 |
100 |
110 |
120 |
130 |
140 |
150 |
160 |
| d, мм |
12 |
12 |
12 |
15 |
15 |
15 |
18 |
18 |
18 |
20 |
Задача № 10
Определить число и диаметр заклепок в соединении ко- сынки со швеллерной стойкой (рис. 2.10). Материал косынки, швеллера и заклепок – сталь Ст3. Данные для расчета приведены в табл. 2.10.
Таблица 2.10.
| Параметры |
Варианты |
| 1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
| F, кН |
12 |
14 |
16 |
18 |
20 |
22 |
24 |
26 |
28 |
30 |
| l, мм |
200 |
200 |
220 |
240 |
240 |
240 |
260 |
260 |
280 |
280 |
| d, мм |
6 |
6 |
6 |
8 |
8 |
8 |
10 |
10 |
10 |
10 |
| b, град |
10 |
10 |
10 |
15 |
15 |
15 |
20 |
20 |
20 |
20 |
| а, мм |
120 |
130 |
140 |
150 |
140 |
Ссылка на первоисточник:
http://www.ulstu.ru
