Лекция 11. РАСЧЕТ СВАРНЫХ ДЕТАЛЕЙ МАШИН
План
11.1 Общие положения
11.2Расчет сварных деталей, зубчатых колес и шкивов
Общие положения
Расчет сварных деталей машин производится, как правило, по допускаемым напряжениям
На детали машин действуют статические и динамические нагрузки. При определении расчетного усилия Pд динамическая нагрузка умножается на динамический коэффициент 
, принимаемый в зависимости от вида машины и характера ее работы (табл. 11.1).
Таблица 11.1 – Динамические коэффициенты для деталей машин
| Вид машины |
|
| Электромашины, шлифовальные станки……… Двигатели внутреннего сгорания, поршневые насосы, компрессоры ……………………….. Прессы рычажные, пилорамы…………………. Станы прокатные, камнедробилки……………. | 1 –1,1 1,2–1,5 1,5–2,0 2,0–3,0 |
, (11.1)
где Рр – усилие от постоянных нагрузок;
Рд – усилие от динамических нагрузок.
Сварные соединения рассчитывают по напряжениям, которые сравнивают с допускаемыми 
, 
. При переменных нагрузках учитывается понижающий коэффициент 
.
Расчет сварных деталей, зубчатых колес и шкивов
На рис. 11.1 приведены примеры сварных деталей машин: проушина (а), тяги (б, в, г), рычаг (д), кронштейн (е), корпус подшипника (ж). Большинство сварных соединений таких деталей являются связующими или нагружены весьма слабо и не подлежат расчету. Для расчетных швов требуемые сечения определяют по формулам:
|
|
|
Атреб 
; (11.2)
Wтреб 
, (11.3)
где η – динамический коэффициент;
– коэффициент, учитывающий вибрационный (циклический) характер нагрузок.
Вне зависимости от нагрузок в соединениях с угловыми швами рекомендуется брать катет не менее 4 мм, но не менее половины меньшей из двух свариваемых толщин.
Пример 11.1
Рассчитать сварное соединение тяги пилорамы (рис. 11.1в), изготовленной из стали Ст3, при толщине полосы δ = 8 мм и фланговых швах с катетом К = 4 мм, выполненных электродами типа Э42 ( 
= 96 МПа). Нагрузка Рд изменяется циклически от 0 до 10 кН.
Решение.
Принимаем по табл. 11.1 η = 1,11.
Тогда
Рр = Рдη = 10∙1,8 = 18 кН.
Для фланговых швов эффективный коэффициент концентрации КЭф = 3,2 (см. приложение А11). Характеристика цикла
Коэффициент понижения допускаемых напряжений (см. лекцию 1)
.
Требуемое сечение шва
;
мм
где 
мм; 
= 45, 62 мм, принимаем = 50 мм.
Для полосы, ввариваемой между щеками, определяем:
где 
= 0,47 для основного металла вблизи фланговых швов вычисляется по Кэф = 3,2 (см. приложение А11);
мм,
принимаем b = 30 мм.
|
|
|
Примеры конструкций сварных зубчатых колес, шкивов показаны на рис. 11.2. Колесо (рис. 11.2а) состоит из обода 1, центра или диска 2 и ступицы 3. Центр и ступицу изготавливают из малоуглеродистой стали, а обод из легированной или среднеуглеродистой. Обод, а иногда и ступица, свальцованы из полосы и сварены в стык. Двустенчатый центр (рис. 11.2б) обеспечивает большую жесткость. Расчетными являются швы, соединяющие диск со ступицей. Расчет ведут по касательным напряжениям от кручения, определяемым по формуле Бредта. Для соединений с разделкой кромок
, (11.4)
где δ – толщина диска;
n – количество кольцевых швов (здесь количество дисков); 
– площадь, охваченная средней линией контура шва.
При соединении угловыми швами
,
где п – количество угловых швов;
– катет углового шва.
При динамических нагрузках крутящий момент следует умножить на динамический коэффициент . Вибрационные нагрузки (например, в сварных зубчатых колесах) учитывать расчетом по формуле
.
На рис. 11.2в показан диск, приваренный непосредственно к выступу вала 4. Сварной шкив со спицами 5 показан на рис. 11.2г. При расчете условно считают, что при количестве спиц не более четырех все усилие Т передается через одну спицу, а при количестве спиц п > 4 каждая из них рассчитывается на усилие
|
|
|
.
Спицу и ее соединение со ступицей рассчитывают по напряжениям от момента М = Tl и перерезывающей силы Q = Т (расчет по М и Q см. выше).
Контрольные вопросы к лекции № 11
1. Какие виды заготовок применяют в сварных деталях машин?
2. Каковы экономические преимущества сварных деталей машин по сравнению с поковками и отливками (по весу, стоимости)?
3. Каковы преимущества штампованных деталей машин?
4. Какие металлы применяют в сварных деталях машин?
5. Какие особые требования предъявляются к сварным деталям машин по жесткости и точности?
6. В каких элементах редукторов применяют сварные соединения?
7. Какова схема усилий, приложенных к корпусу одноступенчатого редуктора?
8. Как производят расчет прочности стенки редуктора?
9. Как рассчитывают швы, прикрепляющие стенку редуктора к его дну?
10. Приведите пример сварного барабана.
11. Какие проверки следует сделать, чтобы обеспечить надежную работу барабана в эксплуатации?
12. Как проверяют устойчивость оболочки барабана?
13. Как проверяют барабан на изгиб?
14. Какие основные элементы входят в состав конструкции сварных шкивов, шестерен, маховиков?
|
|
|
15. Как изготовляют ступицы?
16. Какие виды сечений спиц рекомендуют для конструкций шестерен?
17. Как проверяют прочность швов, прикрепляющих спицы к ступице и ободу?
18. Как проверяют прочности швов, приваривающих центр диск к ободу и ступице?
19. Следует ли подвергать термообработке сварные шестерни и с какой целью?
20. Когда следует производить нарезку зубьев сварных шестерен до или после термообработки?
21. В каких элементах шестерен целесообразно применение контактной сварки?
22. Для чего кованые валы заменяют сварными?
23. Для чего производится термическая обработка сварных валов?
24. Приведите примеры технико-экономических преимуществ комбинированных сварных конструкций по сравнению с коваными.
Лекция 12. ПЕРСПЕКТИВА РАЗВИТИЯ СВАРНЫХ КОНСТРУКЦИЙ И МЕТОДОВ ИХ РАСЧЕТА[2]
План
12.1 Роль сварных конструкций в различных отраслях
12.2 Повышение качества проектирования сварных соединений и конструкций с учетом современных требований
12.3 Принципы конструктивно-технологического проектирования сварных конструкций
Дата добавления: 2019-02-12; просмотров: 1019; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!