Оценку статической прочности сварного шв

Проверить прочность приводного вала-барабана в сварном варианте при использовании стандартной трубы (рис. 4,15). Исходные данные: Τ = 500 Н-м —

вращающий момент на барабане; и = 50 мин"¹ — частота вращения барабана;

/> = 500 мм — диаметр барабана; Ζ = 630 мм — длина барабана; / = 800 мм —

расстояние между опорами; ^=110^4 — расчетный ресурс; /₍=500мм и

/_ь = 100 мм.

Дополнительно принято: основной металл — углеродистая сталь СтЗ ([п|_р = 160 МПа); сварное соединение дисков с валом — тавровое без разделки

кромок; сварка дуговая ручная электродом Э42, шов угловой с катетом ί = 4 мм; момент Г передается кольцевым угловым швом, Μ — сварными шва­ми шести ребер; ρ = 0,7£ = 0,7 · 4 = 3 мм — расчетная высота поперечного сече­ния шва.

Диски

Решение. Оценку статической прочности сварного шва проводят, сравнивая .^пускаемое касательное напряжение с суммарным касательным, возникающим » наиболее нагруженной зоне опасного сечсния (рис. 4.15, б); оценку цикличе­ской прочности проверяют сравнением минимального (допускаемого) запаса с действительным в расчетном сечении основного металла.

Определяют возможно допустимую консольную силу при неопределен­ном потребителе F, = 250Vr= 250,/500 = 5600 Η (ГОСТ 16162-78); окруж­ную силу Fj =27'/D = 2·500/0,5 = 2000Η; диаметр консольной части вала

=(5...6)¾^ = (5...6)V500 = 40...48 mm, принято ¢/,.=45 мм, а с/ = 58мм ι конструктивно),·

реакции в опорах:

. = 3700 Η. Условие статической прочности углового шва соединения диска с валом

где [т'] — допускаемое касательное напряжение шва (см. табл. 4.1),

[т'1 = 0,6[σ|_ρ =0,6-160 = 96 МПа;

τ·_Γ ■— касательное напряжение шва при действии вращающего момента

tj. = TjW_v = 7т!ы^гρ) = 2 - 500- 1θ7(3,Η ■ 58² ■ 3) = 33,8 МПа < [τ'] = 96 МПа,

(f'_p з nd²pjl — полярный момент сопротивления развернутого опасного

сечения кольцевого шва.

Статическая прочность шва обеспечена. Эквивалентное напряжение в расчетном сечении вала

здесь значения А/ и Τ взяты с эпюр моментов.

При кратковременной перегрузке при пусках (К„ — коэффициент пере­грузки) σ,.Κ_π = 42,8-2,0 = 85,6 МПа<[σ]_ρ = 160МПа. Статическая прочность нала обеспечена.

Усталостное разрушение в месте сварки диска с валом происходит по рас­четному сечению вала (см. рис. 4.15, эпюра М) в результате регулярного нагру­жения изгибным моментом, изменяющимся по симметричному циклу. Величина амплитудных напряжений в опасном сечении вала