Расчет сварных швов (размер катета треугольника поперечного сечения шва - 5)

2 уч. : 0 < x₂ < ;

M _{x 2} = , а т. к. R₂ = F₂ , то M _{x 2} = ;

 .

3 уч. : 0 < x₃ < ()

На 3-м участке при x₃ = 0 изгибающий момент будет равен моменту на  2-м участке, а при  x₃ =  он будет равен нулю, т. к. отсутствуют местные внешние изгибающие моменты приложенные к балке.

Как видно из эпюр опасное сечение балки будет расположено на 2-м участке, а .

Условие прочности балки при изгибе:

расчетное сопротивление растяжения для стали:

m = 0,9 – коэффициент условий работы (обычные условия) сварного соединения [ 2, с. 284];

n = 0,9 – коэффициент перегрузки [ 2, с. 284].

Исходя из исходных данных мы найдем момент сопротивления сечения балки, зная его геометрические характеристики:

   (1) , где  - момент инерции сечения двутавра; 

                                     -  момент инерции сечения накладок.

Подсчитываем : = (85*2/12)*(3*200²*8+6*200*8²+4*8³)=125,3*10⁴мм³

Подсчитываем W_x  по формуле (1) : W_x = [(1840 + 125,3)*10⁴]/[(200/2)+8] = 18,197*10⁴мм³;

Подсчитываем расчетное сопротивление растяжения для стали:

  

Где - изгибающий момент в опасном сечении. = 37,4 кН*м;

Где   -   момент сопротивления сечения балки, найденное выше:  = 18,197*10⁴мм³ = 18,197*10^-5м³;

 

Для выявления марки стали, берём  МПа – расчетное сопротивление растяжения для стали марки 14Г2 при контроле сварных швов обычными методами (внешним осмотром) [ 2, с. 284, табл.25.2 ].

2. РАСЧЕТ СВАРНЫХ ШВОВ

Задаемся размером катета треугольника поперечного сечения шва К=5 из условия     3 мм <K< 13 мм. Изображаем поперечное сечение двутавра:

Условие прочности сварных швов по наибольшим напряжениям среза:

Допускаемые напряжения среза в сварных швах, выполненных дуговой сваркой электродом Э42 [2, с.284, табл.25.1]:

Расчет швов производится по формуле Журавского:

;

где       - статический момент отсеченной пл-ти относительно нулевой линии ;

Q_y         - поперечная сила действующая в опасном сечении балки ;

b        - характерный момент сечения ;

J_x         - момент инерции всего сечения.

b = 2*0.7k = 1.4*5 мм =7 мм;

Для определения максимальной сдвигающей силы найдем ее значение при крайнем положении тележки:

Находим силы реакций действующих со стороны опор:

Записываем сумму моментов относительно т. А:

;  , а т. к. , то

;

Находим R₁из условия равенства нулю суммы проекций всех сил на вертикальную ось :

;  R₁ + R₂ – F₁ – F₂  = 0;  R₁ = F₁ + F₂ – R₂;

R₁ = 11 + 11 – 0,94 = 21,6 кН.

Определение поперечных сил в сечениях балки:

Разбиваем на участки:

1 уч. : 0 < x₁ < ();

Q_y = - R₂ = - 0.94 кН;

2 уч. : 0 < x₂ < ;

Q_y = - R₂ + F₂ = - 0.94 + 11 = 10,06 кН;

3 уч. : 0 < x₃ < c

Q_y = - R₂ + F₂  + F₂ = - 0.94 + 11 + 11 = 21,6 кН;

Как видно из эпюр наибольшая поперечная сила будет на 1-м участке: .

Тогда касательные напряжения на этом участке:

;

Т. к. значение  и  различаются значительно ( более, чем на 5% ), то уменьшаем катет шва до минимума:

К = 3мм, тогда b = 2*0.7*3мм = 4,2 мм. В этом случае касательные напряжения равны:

Список литературы

1.  Тарханов В. И. СВАРНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ: Методические указания и задания.  - Ульяновск, 2001 г. –32 с.

2.  Иосилевич Г. Б., Строганов Г. Б., Маслов Г. С. Прикладная механика: Учебник для вузов / Под ред. Г. Б. Иосилевича. – М.: Высш. Школа., 1989. – 351 с.

3.  Решетов Д. Н. Детали машин: Учебник для студентов машиностроит. И механич. Спец. Вузов. – 4-е изд., перераб. И доп. – М.: Машиностроение, 1989. – 496 с.

4.  Миролюбов И. Н., Енгалычев С. А., Сергиевский Н. Д. Пособие к решению задач по сопротивлению материалов. Учеб. Пособие для ВТУЗов. Изд. – 4-е, перераб. М., Высш. Школа, 1974. – 392 с.