Сварные соединения, Достоинства и недостатки.

Задачи раздела детали машин.

Детали машин — совокупность конструкционных элементов и их комбинаций, представляющая собой основу конструкции машины [1]. Деталью машины называют такую часть механизма, которая изготавливается без сборочных операций [2]. Детали машин является также научной и учебной дисциплиной, рассматривающей теорию, расчёт и конструирование машин.

Часто в это понятие входят узлы общего применения, например, подшипники, муфты, тормоза, механические передачи и т. п.

Детали (частично или полностью) объединяют в узлы (сборочные единицы).

Детали могут быть простыми (гайка, шпонка и т. п.) или сложными (коленчатый вал, корпус редуктора, станина станка и т. п.).

При расчетах деталей машин на прочность при постоянных или переменных напряжениях в качестве предельного напряжения принимают соответствующие пределы прочности и выносливости (при растяжении, сжатии, изгибе и кручении), а также коэффициенты запаса прочности по табличным данным. Для определения требуемых размеров детали выполняют проектный расчет по допускаемым напряжениям, а затем уточненный проверочный расчет по коэффициентам запаса прочности.

Требования к машинам и их деталям.

Основные требования к машинам и механизмам – облегчение труда; увеличение производительности и мощности машин; увеличение скоростей; повышение КПД; уменьшение веса и габаритов; надежность; долговечность; удобство и безопасность обслуживания.

Сварные соединения, Достоинства и недостатки.

Сварное соединение – неразъемное соединение, образуется путем сваривания материалов деталей в зоне стыка и не требует никаких вспомогательных элементов. Прочность соединения зависит от однородности и непрерывности материала сварного шва и окружающей его зоны. Достоинства сварных соединений:

• Возможность получения изделий больших размеров (корпуса судов и летательных аппаратов, железнодорожные вагоны, кузова автомобилей, трубопроводы, резервуары, фермы, мосты и др.).

• Снижение массы по сравнению с литыми деталями до 30…50%, с клепанными – до 20%. Этого достигают благодаря в основном снижению толщин стенок и припусков на механическую обработку, а также отсутствию ослаб-ляющих отверстий и накладок при наклепе.

• Снижение стоимости изготовления сложных деталей в условиях единичного и мелкосерийного производства.

• Малая трудоемкость, невысокая стоимость оборудования, возможность автоматизации.

Недостатки сварных соединений:

• Вероятность возникновения при сварке плавлением различных дефектов швов, снижающих прочность соеди-нения при переменных нагрузках.

• Низкая прочность швов при электроконтактной сварке вследствие неправильного выбора параметров техно-логического процесса.

• Необходимость проведения для всех сварных швов визуального контроля, а для сварных изделий ответствен-ного назначения неразрушающего инструментального или выборочно разрушающего контроля.

• Возникновение остаточных напряжений (вследствие термических деформаций от неравномерного нагрева) снижает прочность и вызывает необходимость проведения в ряде случаев механической обработки после старения (изменение свойств металла во времени вследствие внутренних процессов).

• Местный нагрев вызывает в зоне термического влияния вблизи шва изменение механических свойств металла.

4. Основные типы сварных соединений и их расчёт.

Все соединения элементов под сварку подразделяют на четыре основных вида: стыковое, угловое, тавровое, нахлесточное (Рис 1), а швы делят на два вида: стыковые и угловые. Расчет на прочность и устойчивость стоек, работающих при центральном сжатии, производится по формуле (1)

5. Заклёпочные соединения. Достоинства и недостатки. Классификация. Заклёпочное соединение — неразъёмное соединение деталей при помощи заклёпок. Обеспечивает высокую стойкость в условиях ударных и вибрационных нагрузок.

Достоинства:

1.Высокая надежность соединения.

2.Удобство и надежность контроля качества шва.

3.Хорошая сопротивляемость вибрационным и ударным нагрузкам.

Недостатки:

1. Высокая стоимость, так как процесс получения заклепочного шва состоит из большого числа операций (разметка, продавливание или сверление отверстий, нагрев заклепок, их закладка, клепка) и требует применения дорогостоящего оборудования (станки, прессы, клепальные машины).

2. Большой расход материала, так как из-за ослабления деталей отверстиями под заклепки требуется увеличение площади сечений. Кроме того, необходимость применения накладок и прочих дополнительных элементов также приводит к увеличению расхода материала.

Применяют, в основном, в авиа- и судостроении, металлоконструкциях и других изделиях с внешними нагрузками,

6. Расчёт прочных заклёпочных соединений.

Расчет заклепочных соединений на срез;

τ = F/nAзакл

2. Расчет заклепочных соединений на смятие:

σ = F/ndб

n-число заклепок