2.2. Расчет прочности сварных швов

Случай 1. Стыковое соединение нагружено осевыми силами. Сварной шов (см. рис. 2.1) работает на растяжение или сжатие вне зависимости от вида подготовки кромок.

Условие прочности шва:

где F — нагрузка на сварное соединение, Н; b — длина шва, мм; s — толщина соединяемых деталей, мм; а — расчетное напряжение растяжения (сжатия) в сварном шве, МПа; [ - допускаемое напряжение для сварного шва (МПа), принимаемое по табл. 2.2.

Случай 2. Угловые (валиковые) швы нагружены осевыми силами. Угловые лобовые швы (см. рис. 2.4, а) рассчитывают по опасной плоскости среза, совпадающей с биссектрисой прямого угла. Расчетная высота шва (см. рис. 2.4, б).

где К — размер катета углового шва, мм; — расчетное напряжение среза в сварном шве, МПа; - допускаемое напряжение для углового сварного шва (МПа), принимаемое по табл. 2.2.

Угловые фланговые швы (см. рис. 2.5) рассчитывают аналогично.

При несимметричном расположении фланговых швов относительно линии действия сил (рис. 2.8) силы возникающие в них, находят по правилам статики:

Рис. 2.8. Присоединение несимметричной элемента

Случай 3. Пробочное соединение (см. рис. 2.6)

а) работает на срез:

б) работает на отрыв:

где — количество пробок; — диаметр пробок, мм.

Случай 4. Расчет швов, нагруженных перпендикулярно к стыку. 1. Соединение выполнено стыковыми швами (рис. 2.9, а):

где М — изгибающий момент, ; — момент сопротивления сварного — площадь сечения сварного шва, мм2: .

Влиянием поперечной силы обычно пренебрегают так же, как и при расчете балок на изгиб.

2. Соединение выполнено угловыми швами (рис. 2.9, б). Расчет ведут по условной методике, суммируя напряжения от изгиба и растяжения:

где — момент сопротивления швов в

Рис. 2.9. Соединение, нагруженное силой и моментом: а - швы стыковые; б - швы валиковые (угловые)

биссекторном сечении, площадь швов в биссекторном сечении,

Случай 5. Расчет угловых швов, нагруженных в плоскости стыка свариваемых деталей (рис. 2.10).

Приведем расчет по способу расчленения соединения на составляющие Расчеты по способу полярного момента инерции и по способу осевого момента см. в [12].

Рис. 2.10. Соединение из нескольких швов, работающее на изгиб

Принимают, что изгибающий момент М уравновешивается парой сил в горизонтальных швах и моментом защемления вертикального шва:

Тогда условие прочности

Случай 6. Расчет швов точечного соединения (рис. 2.11).

Рис. 2.11. К расчету сварных точечных элементов

Сила в наиболее нагруженной точке от момента М (считают, что она направлена перпендикулярно к гтах):

где — расстояние центра тяжести соединения до центров сварных точек; — расстояние от центра тяжести соединения до центра наиболее удаленной точки; число сварных точек.

Сила в каждой сварной точке от силы

Равнодействующую в наиболее нагруженной точке можно найти по теореме косинусов:

Тогда условие прочности:

где — диаметр сварных точек.