2.1. Стыковое соединение с прямым швом.

Рисунок П 1.5

Допускаемое усилие для соединения при:

- растяжении ;

- сжатии ,

где , - допускаемые напряжения для сварного шва соответственно при растяжении и сжатии, кгс/см²;

l, S - ширина и толщина соединяемых деталей, мм.

При расчете прочности все виды подготовки кромок в стыковых соединениях принимают равноценными.

2.2. Стыковое соединение с косым швом.

Рисунок П 1.6

Допускаемое усилие для соединения при:

- растяжении ;

- сжатии ,

при соединение равнопрочно целому сечению.

2.3. Нахлесточное соединение.

Рисунок П 1.7

Соединения выполняют угловым швом. В зависимости от направления шва относительно направления действующих сил угловые швы называют лобовыми (рисунок П 1.7а), фланговыми (рисунок П 1.7б), косыми (рисунок П 1.7в) и комбинированными (рисунок П 1.7г).

Максимальную длину лобового и косого швов не ограничивают. Длину фланговых швов следует принимать не более 60К, где К - величина катета шва (мм). Минимальная длина углового шва 30 мм; при меньшей длине дефекты в начале и конце шва значительно снижают его прочность. Минимальный катет углового шва К_min принимают равным 3 мм, если толщина металла S >= 3 мм.

Допускаемое усилие для соединения

,

где - допускаемое напряжение для сварного шва на срез, кгс/см²;

K - катет шва, мм;

L - периметр угловых швов, мм:

- для лобовых швов L = 1;

- для фланговых швов L = 2l₁;

- для косых швов ;

- для комбинированных швов L = 2l₁ + 1.

2.4. Соединение несимметричных элементов.

Рисунок П 1.8

Усилия, передаваемые на швы 1 и 2, находят из уравнения статики:

P₁ = P_{e 1/e}; P₂ = P_{e 2/e}.

Необходимая длина швов:

; ,

где - допускаемое напряжение для сварного шва на срез, кгс/см²;

К - катет шва, мм.

Допускается увеличение l₂ до размера l₁.

2.5. Тавровое соединение, обеспечивающее лучшую передачу усилий.

Рисунок П 1.9

Допускаемое усилие при:

- растяжении ;

- сжатии ,

где , - допускаемые напряжения для сварного шва соответственно при растяжении, сжатии, кгс/см²;

l, S - ширина и толщина пристыкованных деталей, мм.

2.6. Допускаемые напряжения для сварных швов.

Допускаемые напряжения для сварных швов принимают в соответствии с таблицей П1.1 в зависимости от допускаемых напряжений, принятых для основного металла.

Таблица П 1.1

Допускаемые напряжения для сварных швов

- допускаемое напряжение при растяжении для основного металла

2.7. Расчет сварных соединений, на которые действует изгибающий момент М_и и продольная сила P.

2.7.1. Стыковое соединение, выполненное угловым швом (рисунок П 1.10)

Рисунок П 1.10

Условие прочности сварного соединения:

,

где М_и - изгибающий момент, кгс/см2;

W - момент сопротивления сечения детали при изгибе, см³:

- для односторонних сварных швов без скоса кромки (Т1 по ГОСТ 5264)

W = W_с = 0,7К * l² / 6;

- для односторонних со скосом кромки (Т2 по ГОСТ 5264) и двусторонних сварных швов (Т3, Т5 - Т9 по ГОСТ 5264)

W = S * l² / 6;

F - площадь сечения детали, см²;

F = l * S,

К - катет шва, см

Пример 1. Расчет сварных швов крепления упора кассеты составной подкладки, применяемой при размещении и креплении рельсов длиной 25 м на сцепе платформ, от действия поперечной инерционной силы.

Две составные подкладки с закрепленным грузом установлены поперек платформы и охватывают своими упорами боковые балки платформы. Кассета каждой из двух подкладок нагружена силой кгс, направленной вдоль оси кассеты и перпендикулярно плоскости упора (рисунок П1.10а).

Рисунок П 1.10а

Так как линии действия силы P и равной ей реакции боковой балки платформы не совпадают, сварные швы нагружены растягивающей нагрузкой P и изгибающим моментом М_и, действующими в плоскости, перпендикулярной плоскости расположения сварных швов. Материал кассеты - сталь 3. Упор кассеты приварен к вертикальным стенкам кассеты четырьмя стыковыми сварными швами Т1 по ГОСТ 5264 (тавровый односторонний без скоса кромок) длиной l = 120 мм.

Тогда в соответствии с пунктом 2.7.1

,

М_и = R * h = 15320,5 (12,0 / 2 + 2,25 + 5,0) = 202997 кгс * см

;

F = 4 * 1 * 0,7К = 4 * 12 * 0,7 * 0,8 = 26,9 см²,

В соответствии с таблицей П 1.1 допускаемые напряжения для сварного шва равны:

,

где 1650 кгс/см² - допускаемое напряжение при растяжении для основного металла деталей упора (сталь 3) (таблица 33 главы 1).

Напряжения в сварных швах не превышают допускаемое значение.

2.7.2. Нахлесточное соединение, выполненное угловым швом (рисунок П 1.11)

Рисунок П 1.11

Условие прочности сварного соединения:

,

где

W_с = 0.7К * l² / 6; F_с = 0,7К * l.

2.7.3. Нахлесточное соединение, выполненное несколькими угловыми швами (рисунок П 1.12).

Рисунок П 1.12

При расчете принимают, что изгибающий момент М_и уравновешивается парой сил в горизонтальных швах и моментом защемления вертикального шва:

,

Условие прочности сварного соединения:

.

Если момент М_и и допускаемое напряжение заданы, то из полученного уравнения следует определить l, l₁ и K, задавшись остальными геометрическими параметрами.

Пример 2. Определение несущей способности продольного упора, установленного в стоечную скобу платформы.

Упор приварен к грузу двумя угловыми швами катетом 8 мм длиной 200 мм. Упор вставлен в стоечную скобу платформы и нагружен продольной инерционной силой (рисунок П 1.12а). Материал упора - сталь 3. Требуется определить значение , исходя из параметров упора, сварных швов (рисунок П 1.12а) и допускаемых напряжений в сварных швах.

Рисунок П 1.12а

Сварные швы нагружены сдвигающей силой и изгибающим моментом М_и = P * h, действующими в плоскости расположения сварных швов.

Касательные напряжения в сварных швах не должны превышать допускаемое значение:

;

Ми = P * h.

В соответствии с таблицей П1.1 при ручной сварке электродами Э42

.

Тогда

, откуда

Таким образом, рассмотренный упор может обеспечить компенсацию не более 3999 кгс.