1. Keerukam keevisliide

MASINAELEMENDID I
Harjutustund nr 8
Keerukam keevisliide
Сложно нагруженные сварные
соединения
A. Sivitski,
MHE0041 Masinaelemendid I
6.05.2016
TTÜ Mehhatroonikainstituut
MASINAELEMENDID I
Harjutustund nr 8
Tunni kava План урока
1.
2.
Keerukam keevisliide. Сложно нагруженное сварное соединеие

Ülesanne 1. Lõikejõu ja paindemomendiga koormatud
keevisliite tugevusarvutus
Задание 1. Расчет сварного соединения нагруженного силой
и моментом

Ülesanne 2. Tõmbejõu ja paindemomendiga koormatud
keevisliite arvutus
Задание 2.Расчет сварного соединения, нагруженного
растягивающей силой и моментом

Ülesanne 3. Nurkõmbluse arvutus põikpaindele
Задание 3. Расчет таврового сварного соединиения,
нагруженного силой и моментом
Kordamisküsimused
Вопросы на повторение
A. Sivitski,
MHE0041 Masinaelemendid I
6.05.2016
TTÜ Mehhatroonikainstituut
1. Keerukam keevisliide
Ülesanne 1. Lõikejõu ja paindemomendiga koormatud
keevisliite tugevusarvutus Расчет сварного соединения
нагруженного силой и моментом
Leida kronsteini (lehe) laiuse b ja arvutada keevisliide. Найти ширину листа b
спроектировать сварное соединение.
Konstruktsioonile mõjuv staatiline koormus Статическая нагрузка F = 20 kN ja
l = 0,4 m.
Lehe paksus. Толщина листа δ = 12 mm, lehe materjal on teras Материал сталь
C30 (σy = 220 MPa), [S] = 1,4, [τ]св.шов = 0,6 [σ], tegemist on käsikeevitusega ручная
сварка.
lk – külgõmbluste pikkus; длина
флангового шва
ll – laupõmbluse pikkus; длина
лобового шва
Q
τk – külgõmblustes tekkiv
nihkepinge; касательное
напряжение в фланговом шве
T
τl – laupõmbluses tekkiv
nihkepinge; касательное
напряжение в лобовом шве
A. Sivitski,
MHE0041 Masinaelemendid I
6.05.2016
Q, T – sisejõud,sisemomendid
внутренние усилия
TTÜ Mehhatroonikainstituut
1. Keerukam keevisliide
1) Määratakse lehe laius b tugevustingimusest paindele konsoolse lehe
jaoks. Определяется ширина листа b из условия прочности на изгиб
для сечения листа
Lubatav pinge lehe materjali teras C30 korral. Допускаемое нормальное
напряжение для материала листа С30:
   ReH
S 

Y
S 

220
 157 MPa ja [τ]св.шов= 0,6 [σ] = 0,6∙157 ≈ 94 MPa.
1,4
2
M 6 F l


b


   , kus W 
2
x
Wx
 b
6
δ
b
Wx on lehe ristlõige nn geomeetriline tugevusmoment
või vastupanumoment x telje suhtes. Момент
сопротивления сечения листа относительно оси х.
Tugevustingimusest paindele Из условия
прочности на изгиб для сечения листа:
x
6 F l
6  20  10 3  0,4
b

 0,160 m = 160 mm
3
6
   
12  10  157  10
y
Lehe ristlõige,
mis töötab paindele
A. Sivitski,
MHE0041 Masinaelemendid I
6.05.2016
TTÜ Mehhatroonikainstituut
1. Keerukam keevisliide
2) Määratakse keevisõmbluste pikkused. Определяются длины сварных
швов. Võtame laupõmbluse pikkuseks. Длина лобового шва
ll = b = 160 mm, keevisõbluse kaatet катет сварного шва z = δ = 12 mm.
Leitakse lk väärtus tugevustingimusest nikhele väände korral.
Определяется длина сварного шва из условия на прочность по касательным
напряжениям.
Eeldatakse, et T = Tk + Tl , kus T keevisõmluste poolt vastuvõetavad momendid.
Предполагается, что T = Tk + Tl , где Т момент действующий на сварной шов
(соединение).
Kui eeldada, et nii laup- kui külgõmblus on võrdtugevad, siis lk ≤ 0,5 ll. По
условию равнопрочности лобовых и фланговых сварных швов lk ≤ 0,5 ll.
τ = T/Wp ≤ [τ] св. шов kus Wp – keevisõmbluse ohtlikuma lõige
polaartugevusmoment. Где Wp – полярный момент сопротивления сечения
сварного шва.
Lühikeste (lk < b) keevisõmbluste korral arvutatakse nihkepinge ligikaudse
valemiga Для коротких (lk < b) фланговых сварных швов касательное
напряжение вычисляется по формуле:
τ = T/ (a ∙lk ∙ll ) ≤ [τ] k. õmblus , kus a = z ∙cos 45º .
Laupõmbluse korral Для лобового шва τ = T/W = 6T / (z ∙cos 45º∙ ll 2)≤ [τ] св. шов .
Keevisõmbluste nihkepinge momendist (T)
Касательно напряжение в сварном шве при
действии момента Т:
A. Sivitski,
MHE0041 Masinaelemendid I
T   M 
6.05.2016
T
a  lk  ll  a  ll2 / 6
TTÜ Mehhatroonikainstituut
1. Keerukam keevisliide
2) Leitakse külgõmbluse pikkus lk võttes arvesse ainult keeevisõmbluseid
väänavat koormust T. Определяется длина флангового шва lk при учете
действия только момента Т:
T 
T 

T
  св .шов
2
a  lk  ll  a  ll / 6
T
F l


a  lk  ll  a  ll2 / 6
a  lk  ll  a  ll2 / 6

 
12  0,707 10

20000  0,4
3
3
3

 lk 160 10  (12  0,707 10  160 10
 ) / 6
3 2
 94 MPa
lk = 35 mm. Võtame lk = 50 mm, et põikjõu mõju arvesse võtta. Выбираем lk = 50 mm,
чтобы учесть и влияние поперечной силы.
Arvutuatakse lõike keskmine nihkepinge keevisõmblustes Вычисляем касательное
напряжение в сварном шве от поперечной силы:
Q 
F
2  a  l k  a  ll 

20000
 9 MPa
(2  12  0,707  50  12  0,707  160)
Tehakse valitud keevisliite kontroll lõikele Проверка на
прочность сварного шва по касательным напряжениям:
A. Sivitski,
MHE0041 Masinaelemendid I
6.05.2016
   Q2   M2   св.шов
TTÜ Mehhatroonikainstituut
1. Keerukam keevisliide
T
a  lk  ll  a  ll2 / 6
T 
T 

T
F l


2
2
a  lk  ll  a  ll / 6
a  lk  ll  a  ll / 6

 
12  0,707 10

20000  0,4
3
3
3
3

 50 10 160 10  (12  0,707 10  160 10
 ) / 6
3 2
 77 MPa
   Q2   M2   k .õmblus
   Q2   M2  9 2  77 2  78   k .õmblus  94 MPa
Kui külgõmbluse pikkuseks valida 50 mm, siis samuti on tagatud ka
keevisõmbluse otste halba läbikeevitatavuse arvesse võtmine (tavaliselt
suurendatakse keevisõmbluste pikkused alates kaateti pikkusest kuni 30%
keevisõmbluse kogupikkusest võrra).
Если выбрать длиной боко флангового сварного шва 50 mm, то учитывается
также плохая провариваемость швов на концах (обычно расчетную длину
сварных швов увеличивают на 30 %).
(Kui soovitatakse, et külgõmblused oleksid laupõmblusega võrdtugevad, siis peab
kehtima seos: (lk =≈ 0,25∙ ll )
A. Sivitski,
MHE0041 Masinaelemendid I
6.05.2016
TTÜ Mehhatroonikainstituut
1. Keerukam keevisliide
Ülesanne 2. Tõmbejõu ja paindemomendiga koormatud
keevisliite arvutus
Kui keevisliide on lisaks koormatud tõmbejõuga F1, siis:
1) lehe paksuse arvutamisel lisatakse tõmbejõust tingitud normaalpinge
komponent;
2) nihkepinge arvutamisel lisatakse tõmbejõust tingitud nihkepinge
komponent;
F1
F 
a  2  lk  ll 
 kogu     F
Põikjõu ja paindemomendiga koormatud keevisliide
lk – külgõmbluste
pikkused;
Q
F1
T
ll – laupõmbluse
pikkus;
τk – külgõmblustes
tekkiv nihkepinge;
τl – laupõmbluses
tekkiv nihkepinge;
F1
Q, T – sisejõud,
sisemomendid
A. Sivitski,
MHE0041 Masinaelemendid I
6.05.2016
TTÜ Mehhatroonikainstituut
1. Keerukam keevisliide
Ülesanne 3. Nurkõmbluse arvutus põikpaindele
Расчет таврового соединения нагруженного силой и
моментом
Ülesanne:
A. Sivitski,
MHE0041 Masinaelemendid I
6.05.2016
TTÜ Mehhatroonikainstituut
1. Keerukam keevisliide
Kaks keevisõmblust
A. Sivitski,
MHE0041 Masinaelemendid I
6.05.2016
W - keevisõmbluse
tugevusmoment
TTÜ Mehhatroonikainstituut