Конструкция соединения
Детали подшипника свариваются ручной электродуговой сваркой по ГОСТ 5264-80 электродами Э42А ГОСТ 9467-75.
Все детали соединены [2, c. 34] двусторонними тавровыми швами без подготовки кромок (соединение Т3).
Принимаем катет шва k = 0,8s = 8 мм. Обозначение швов на чертежах по ГОСТ 2.312-72 (ЕСКД) согласно их нумерации на рисунке 1 [2, c. 21]:
швы №1 и №3 ГОСТ 5264-80 Т3 – 8 – ;
шов №2 ГОСТ 5264-80 Т3 – ∟8
Сварные швы угловые, рассчитываются на срез по биссекторной плоскости прямого угла. Шов №3 (хомут 2 – ребро 3) связующий, не рассчитывается.
Расчет соединения
2.2.1Допускаемое напряжение на срез ручной сваркой электродами Э42А [2, c. 12] при статической нагрузке
[τ′] = 0,65[σP] = 0,65∙160 = 104 МПа.
2.2.2Расчет швов №1
Фигура швов и их размеры представлены на рисунке 3.
Рисунок 3. Фигура и напряжения шва №1
Координаты центра масс С0 фигуры шва (рисунок 3, а): y0 = 0 (х – ось симметрии); х0 по формуле (1), где i = 1, 2, 3: x0 = (– 4∙8∙120 + 2∙14∙8∙47 +2∙50∙8 х
х 80) / (8∙120 + 2∙8∙47 + 2∙8∙80) = 23,63 мм. Принимаем x0 = 24 мм.
Нагрузка на сварные швы: силы Fr = 21,65 кН, Fa = 12,5 кН; изгибающий момент M = Fah – Fr(x0 – lP) = 12,5∙130 – 21,65(24 – 15) = 1450 Н∙м.
Параметры (рисунок 3), входящие в формулу (2) осевого момента инерции Iy0, где i = 1, 2, 3, представлены в таблице 1.
Таблица 1.
i | bi, мм | hi, мм | Iyi, мм4 | ai, мм | ai2, мм2 | Ai, мм2 | ai2Ai, мм4 | Iy0i, мм4 |
– 28 | 75,26∙104 | 75,8∙104 | ||||||
– 10 | 3,76∙104 | 4∙104 | ||||||
43,26∙104 | 49,7∙104 |
По формуле (2): Iy0 = (75,8 + 2∙4 + 2∙49,7)104 = 183∙104 мм4.
Площадь фигуры шва А = 960 + 2∙376 + 2∙640 = 2992 мм2.
Момент сопротивления изгибу фигуры шва без подготовки кромок в биссекторной плоскости Wy′ = 0,7Iy0 / xmax = 0,7∙183∙104 / 66 = 1,94∙104 мм3, где xmax = (b + + s – x0) = 80 + 10 – 24) = 66 мм; площадь А′ = 0,7∙2992 = 2094 мм2.
Напряжение в наиболее опасной точке А (рисунок 3, б) сварного шва:
τМ = 103М / Wy′ = 103∙1450 / (1,94∙104) = 74,7 МПа; τFr = 103.21,65 / 2094 = 10,3 МПа; τFa = 103∙12,5 / 2094 = 6 МПа.
Суммарное напряжение в точке А τS = [(τМ + τFr)2 + τFa2]1/2 = [(74,7 + 10,3)2 +
+ 62]1/2 = 85,2 < [τ′] = 104 МПа.
Условие прочности шва №1 при k = 8 мм выполняется.
Расчет шва №2
Шов №2 (рисунок 1) втулки 1 и хомута 2 кольцевой, тавровый, двусторонний с катетом k = 8 мм. Расчетная схема шва представлена на рисунке 4
Нагрузка на шов №2 в точке В: отрывающая сила Fa = 12,5 МПа; поперечная сила Fr = 21,65 МПа; изгибающий момент относительно центра масс С двух швов М = Fr(lP – 0,5s) = 21,65(15 – 5) = = 216,5 Н∙м. При отношении (d + 2k)/10 = 7,6 < k = = 8 мм [1, c. 63] шов считают толстостенным кольцом. Площадь кольца А = π[(d + + 2k)2 – d2] / 4 = πk(k + d) = π∙8(8 + 60) = = 1709 мм2. Площади двух колец в биссекторных плоскостях шва А′ = 0,7∙2∙1709 = |
= 2393 мм2. Момент сопротивления толстого кольца изгибу [1, c. 35] Wy = π(d +
+ 2k)3(1 – c4) / 32, где d + 2k = 60 + 2∙8 = 76 мм, с = d / (d + 2k) = 60 / 76 = 0,79; Wy = π∙763(1 – 0,794) / 32 = 2,63∙104 мм3. Момент сопротивления двух колец в биссекторной плоскости шва Wy ′ = 0,7∙2∙2,63∙104 = 3,7∙104 мм3.
Наибольшие напряжения в точке В шва №2:
τМ = 103М / Wy′ = 103∙216,5 / (3,7∙104) = 5,9 МПа; τFr = 103.21,65 / 2393 = 9,05 МПа; τFa = 103∙12,5 / 2393 = 5,2 МПа. τS = [(τМ + τFa)2 + τFr2]1/2 = [(5,9 + 5,2)2 + 9,052]1/2 =
= 14,3 < [τ′] = 104 МПа.
Условие прочности шва №2 при k = 8 мм выполняется.
Так как шов №2 с большим запасом воспринимает приложенную нагрузку, то дополнительные швы №3 (рисунок 1) соединения втулка 1 – ребро 3 не рассчитываем.
Дата добавления: 2021-07-22; просмотров: 320;