Главная Учебники - Разные Лекции (разные) - часть 52
Одной из важных проблем при производстве сварных конструкций является определение сварочных деформаций и напряжений, влияние которых на характеристики сварных соединений и конструкций в процессе эксплуатации весьма разнообразно. Наличие сварных деформаций и напряжений приводит к отклонениям действительных геометрических форм и размеров от проектных, что, в свою очередь, увеличивает трудоемкость изготовления сварной конструкции, снижает эксплуатационные качества, способствует понижению устойчивости и несущей способности, затрудняет сборку отдельных узлов, а в некоторых случаях делает ее невозможной. Расчетно-графическая работа заключается в расчете деформаций, возникающих при сварке поясных швов балки двутаврового поперечного сечения. Результатом работы являются значения прогибов балки для различных вариантов последовательности выполнения сварочных операций, и что служит основанием для выбора рациональной последовательности выполнения сварных швов. 1.
Задание
Основные размеры свариваемой балки: L = 7м; H = 220мм; B1
= 130мм; B2
= 150мм; δ1
= 6мм; δ2
= 6мм; δ3
= 5мм. Материал: 09Г2С. Способ сварки: Ручная дуговая сварка покрытыми электродами. Поперечное сечение сварной двутавровой балки представлено на рисунке 1. 2. Выбор конструктивного оформления и размеров сварных соединений
В соответствии с ГОСТ 5264-80 [5] выберем двустороннее тавровое сварное соединение без скоса кромок Т3. Эскиз данного сварного соединения показан на рисунке 2. Минимальный катет данного сварного соединения 6 мм. Рисунок 2 – Конструктивные элементы: а) подготовленных кромок свариваемых деталей; б) сварного шва. 3.
Выбор ориентировочных режимов сварки
Режимы однодуговой сварки неплавящимся электродом сплава АМГ6М приведены в таблице 1. Таблица 1 – Режимы сварки под флюсом материала 09Г2С [1, стр. 103] 4. Расчет геометрических характеристик сечений
Произведем расчет геометрических характеристик сечений балки. Для проверки правильности расчетов используем средства пакета САПР «КОМПАС». Определим координату Рисунок 3 – Эскиз поперечного сечения балки состоящей из элементов 1 и 3. Найдем координату центра тяжести фигуры 1: Координаты центра тяжести балки состоящей из элементов 1 и 3 по отношению к выбранным осям z и y определяются по формуле: где Si– площадь i-й фигуры; zi – координата ее центра тяжести. Найдем величину эксцентриситета Найдем момент инерции I
1
: Определим координату Рисунок 4 – Эскиз поперечного сечения балки состоящей из элементов 2 и 3. Найдем координату центра тяжести фигуры 2: Координаты центра тяжести балки состоящей из элементов 2 и 3 по отношению к выбранным осям z и y определяются по формуле: где Si– площадь i-й фигуры; zi – координата ее центра тяжести. Найдем величину эксцентриситета Найдем момент инерции I
2
: Определим координату Рисунок 5 - Эскиз поперечного сечения балки состоящей из элементов 1, 2 и 3. Координаты центра тяжести балки состоящей из элементов 1, 2 и 3 по отношению к выбранным осям z и y определяются по формуле: Найдем момент инерции I
Σ
: 5. Расчет усадочной силы,
продольного укорочения и прогибов балки
При сварке на проход весьма жесткой сварной конструкции величина усадочной силы в Ньютонах согласно [2] вычисляется по формуле: где q
- эффективная мощность (в ваттах); Эффективная тепловая мощность сварочного источника теплоты, т. е. количество теплоты, вводимой при сварке источником в деталь в единицу времени, если известны параметры режима электродуговой сварки, определяется по формуле где I –
сварочныйток; U–
напряжениена дуге;
η –
эффективный к.п.д. процесса нагрева. Эффективный к.п.д. зависит от способа сварки и может быть взят по данным справочника [3]: Экспериментально определяемый коэффициент B для конструкционных сталей вычисляется в зависимости от погонной энергии и толщины листов S
в миллиметрах (средней толщины при сварке пластин разной толщины), следующим образом: здесь s
- толщина свариваемых пластин (средняя толщина при сварке пластин разной толщины). Определим продольное укорочение и прогиб балки для случая, когда вначале приваривается полка 1, затем полка 2. Найдем значение эксцентриситета для данного случая: Найдем значение изгибающего момента: Найдем значение прогиба балки после сварки элементов 1 и 3: Значение прогиба вычисляется по формуле: Найдем прогиб балки после приварки полки 2 к уже соединенным элементам 1 и 3: Общий прогиб определим из соотношения: Определим продольное укорочение и прогиб балки для случая, когда вначале приваривается полка 2, затем полка 1. Найдем значение эксцентриситета для данного случая: Найдем значение изгибающего момента: Найдем значение прогиба балки после сварки элементов 2 и 3: Значение прогиба вычисляется по формуле: Найдем прогиб балки после приварки полки 1 к уже соединенным элементам 2 и 3: Общий прогиб определим из соотношения: Сравним результаты определения прогибов для обоих случаев: Определим продольную деформацию балки для обоих случаев: Заключение
В данной расчетно-графической работе проведен расчет деформаций, возникающих при сварке поясных швов балки двутаврового поперечного сечения. Значение прогиба балки после сварки элементов 1 и 3: Значение прогиба балки после сварки элементов 2 и 3: Получены значения прогибов балки для различных вариантов последовательности выполнения сварочных операций: Прогиб балки после приварки полки 2 к уже соединенным элементам 1 и 3: Прогиб балки после приварки полки 1 к уже соединенным элементам 2 и 3: Продольная деформация балки для обоих случаев: Сравнив результаты определения прогибов для обоих случаев, мы можем сделать вывод, что рациональным будет вариант, когда вначале приваривается полка 2, а затем полка 1, так как в этом случае общий прогиб балки наименьший. Список литературы
1. Сварка и свариваемые материалы: В 3-х т. Т.П. Технология и оборудование. Справ. изд./Под ред. В.М. Ямпольского. – М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 1996. 574 с. 5
ГОСТ 5264-80 Ручная дуговая сварка. Соединения сварные. Основные типы, конструктивные элементы и размеры.
|