Материал: Техническая механика. учебное пособие. Жилин Р.А., Жулай В.А
Рис. 11.2. Заклепочное соединение
Учитывая ослабление поперечного сечения деталей отверстиями под заклепки, определим потребный момент сопротивления:
W W P ,
где φ – коэффициент прочности шва (выбирается в пределах 0,6 0,85) принимаем φ = 0,75 [l, §17].
Определяем высоту Н косынки:
|
|
|
|
|
b H2 |
W |
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
; |
|
||
|
|
|
|
|
|
6 |
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
H |
6 W |
|
|
|
|
6 468 |
|
61,2 |
см 612 мм. |
||||
b |
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
0,75 1 |
|
|
|
||||
По сортаменту ГОСТ 8240-72 для швеллера №24а выбираем высоту h = 240 мм, толщину стенки δ = 5,6 мм.
Швеллер 24а|| ГОСТ 8240 72 .
Ст3 ГОСТ 11474 76 По конструктивным соотношениям [1, табл. 9] выбираем
число заклепок, их диаметр d и шаг t:
D = 2 · δ = 2 · 5,6 = 11,2 мм, принимаем d = 12 мм; t = 4·d = 4·12 = 48мм.
126
Заклепочный шов двухрядный, в каждом вертикальном ряду располагаем z' заклепок:
z H 61212,8, t 48
принимаем z' = 13 , всего заклепок z' = 26.
Проверяем принятое заклепочное соединение на прочность. Расчет проводим для наиболее нагруженных заклепок, которые находятся на максимальном расстоянии от нейтрального слоя.
Заклепки воспринимают поперечную силу Q = Р и изгибающий момент Мmax. Нагрузка в наиболее нагруженной заклепке от поперечной силы
P 150
PQ z 26 5,77кН ,
от изгибающего момента [1, §17]
PM |
Mmax 1 |
, |
2 m 12 22 23 24 ... 26 |
где m – число вертикальных рядов заклепок;
ℓ1 – расстояния заклепок от нейтрального слоя(рис. 11.3).
Рис. 11.3. Схема расположения заклепок
127
ℓ6 = t = 48 мм;
ℓ5 = 2 t = 2·48 = 96 мм; ℓ4 = 144 мм; ℓ3 = 192 мм; ℓ2 = 240 мм; ℓ1 = 288 мм.
|
|
|
|
|
|
|
|
150 50 28,8 |
|
|||||||
PM |
2 2 28,82 242 19,22 14,42 9,62 4,82 |
25,7 |
кН . |
|||||||||||||
Суммарная сила на наиболее нагруженную заклепку |
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
P P2 |
P2 5,772 25,72 26,4кН . |
|
|||||||||||||
|
|
C |
|
|
Q |
|
M |
|
|
|
|
|
|
|
||
Напряжения среза в заклепке |
|
|||||||||||||||
|
|
СР |
|
PC |
|
|
4 PC |
|
4 26,4 10 |
234МПа. |
|
|||||
|
F |
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
d2 |
|
|
3,14 1,22 |
|
|||||||||
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
ср > [ ]ср – заклепка оказалась перегруженной, поэтому необходимо увеличить диаметр и число заклепок. Принимаем диаметр заклепок d = 14 мм; число заклепок в вертикальном ряду z = 14; всего заклепок z = 28; шаг заклепок t = 4 d = 4·14 = 56 мм; при этом ℓ1 = 364 мм, ℓ2 = 308 мм, ℓ3 = 252 мм, ℓ5 = 140 мм, ℓ6 = 84 мм, ℓ7 = 28 мм.
Тогда нагрузка в наиболее нагруженной заклепке от поперечной силы
|
|
P |
|
P |
|
150 |
5,37 кН , |
|
|
|
|
|
z |
|
|
|
|||||
|
|
Q |
|
28 |
|
|
|
|
||
от изгибавшего момента |
|
|
|
|
|
|
||||
PM |
Mmax 1 |
|
|
|
|
|
|
|||
2 m 12 22 23 |
24 |
... 27 |
|
|
||||||
|
|
150 50 36 |
19,14 |
кН . |
||||||
2 2 36,42 30,82 25,22 19,62 142 8,42 2,82 |
||||||||||
Суммарная сила на наиболее нагруженную заклепку
PC 
PQ2 PM2 
5,372 19,142 19,62кН .
При этом напряжения среза в заклепке
128
τ |
СР |
|
4 PC |
|
4 19,62 10 |
127 МПа. |
|
π d2 |
3,14 1,42 |
||||||
|
|
|
|
СР СР – условие выполнено.
Проверяем соединение по напряжениям смятия:
|
СМ |
|
PC |
|
19,62 10 |
250 МПа. |
d |
|
|||||
|
|
|
1,4 0.56 |
|||
СМ СМ – условие выполнено.
Ввиду увеличения диаметра и числа заклепок пересчитаем размер высоты косынки:
Н = t · z + t = 56 · 14+56 = 840 мм.
11.2. Сварные соединения
Проектируемые сварные соединения должны отвечать условию равнопрочности сварного шва и соединяемых деталей. В соответствии с этим требованием для того или иного вида соединения выбирают соответствующий тип шва. Если соединение осуществляется несколькими швами, то их располагают так, чтобы они были равномерно нагружены.
Допускаемые напряжения сварных швов выбирают в зависимости от вида сварки, применяемых электродов и допускаемых напряжений на растяжение материала соединяемых деталей (табл. 5).
Сварное соединения может быть стыковым или внахлестку. Стыковые швы рассчитывают на растяжение, сжатие и изгиб в плоскости шва в зависимости от направления и расположения нагрузки.
Условия прочности на растяжение соединения, нагруженного силой P:
|
|
|
P |
р . |
|
р |
|
||||
|
|
|
Условия прочности женного силой P:
сж
на сжатие соединения, нагру-
Pсж .
129
|
|
|
Таблица 5 |
|
Допускаемые напряжения для сварных швов |
||||
при статической нагрузке |
|
|
||
Метод сварки |
Допускаемые напряжения |
|||
при растяжении |
при сжатии |
при срезе |
||
|
[σ] р |
[σ] сж |
|
[τ] ср |
1. Автоматическая и |
|
|
|
|
ручная электродами |
[σ]р |
[σ]р |
|
0,65[σ]р |
Э42A и Э50А в среде |
|
|||
|
|
|
|
|
защитного газа |
|
|
|
|
2. Ручная электродами |
0,9[σ]р |
[σ]р |
|
0,6[σ]р |
обыкновенного качества |
|
|||
|
|
|
|
|
Примечание: [σ]р – допускаемые напряжения при растяжении металла свариваемых деталей
Условия прочности на растяжение соединения, нагруженного силой P и моментом M:
6 М P ,
2
где δ – наименьшая толщина детали; ℓ – длина шва.
Расчет соединений внахлестку, выполненных угловыми швами различного типа, унифицирован и производится по единым формулам на срез.
|
P |
|
|
|
|
CP , |
|
0,7 K |
|||
|
|
где (0,7·K·ℓ) – площадь расчетного сечения (рис. 11.4).
Катет сварного шва, как правило, принимают равным толщине листов δ. При расчете может оказаться, что K < δ , в
этом случае принимают: при δ > 3мм Kmin = 3 мм. Требуемую длину шва определяют из расчета соединения на прочность.
Допускаемые напряжения при переменных нагрузках определяют умножением допускаемых напряжений при статической нагрузке на коэффициент, меньший [1, §22].
130