Единый реферат-центр России и СНГ

Главная » Производственное оборудование и станки » 4. Листовые полотнища и кондукторы для сварки тавровых балок


Notice: Undefined variable: ref_text in /home/referatb/domains/referat-best.ru/public_html/modules/pages/controller.php on line 93

Листовые полотнища и кондукторы для сварки тавровых балок

1. Для листовых полотнищ основными видами сварочных деформаций являются:
а) местные выпучины – овальные или круглые;
б) перемежающиеся выступы и впадины цилиндрической формы (волнистость);
в) угловая деформация в виде так называемого "домика" по оси стыкового шва;
г) скручивание.
Деформации волнистости и скручивания листов значительно легче устранимы, чем выпучины или "домики" и, соответственно, требуют значительно меньших усилий. По этой причине в дальнейших расчетах на прочность нужно учитывать главным образом те реактивные усилия, которые возникают на зажимах стенда в результате образования выпучин и "домиков" под действием температурных и усадочных изгибающих моментов.
Что касается усилий, которые могут возникнуть на зажимах при образовании "хлопунов", т.е. выпучин, являющихся результатом потери устойчивости (под действием сжимающих сварочных напряжений в плоскости листов), то эти реактивные усилия незначительны (теоретически равны нулю). Однако это положение относится только к сборке и сварке первых швов, когда "хлопуны" еще не могли образоваться под прижимами, так как полотнище было зажато еще в плоском состоянии, до сварки. Если же после сварки первых швов полотнище освободить от зажатия, то эти выпучины немедленно возникнут и, следовательно, при повторном зажатии листов (например, для сварки швов с обратной стороны) их необходимо будет принудительно распрямлять, прикладывая значительные усилия на зажимах сварочного стенда.
Круглую выпучину можно рассматривать как изогнутую пластину с жестко закрепленным контуром. При изгибе такой пластины равномерно распределенной нагрузкой q величина прогибаfв центре будет равна:
 


 
2. Основными видами деформаций сварной балки являются: продольный (осевой) изгиб;поперечный изгиб (грибовидность); скручивание.
По характеру силового действия сборочно–сварочных устройств различают кондукторы, удерживающие балку от деформирования во время сварки и остывания швов, и кондукторы (рис. 1), служащие для компенсации остаточных деформаций балки путем ее предварительного изгиба или скручивания, т.е. деформирования в обратном направлении. Наибольшее распространение в производстве имеют кондукторы первого типа. В них усилия на прижимах должны быть достаточными, чтобы удержать балку от деформирования во время ее сварки и остывания.

 
Рисунок 1 – Кондуктор–кантователь для сборки и сварки тавровых балок
 
 
3. Определение сил для закрепления деталей
 
Зажимные устройства обычно рассчитывают в две стадии:
1. Определяют необходимые усилия зажатия деталей и изделий.
2.Рассчитывают конструкции зажимного устройства и других элементов приспособления на прочность и жесткость под действием этих усилий.
Закрепляемые детали должны находиться в равновесии под дейст­вием всех сил зажима, а такие сил, возникающих в процессе сварки и реакцийопор. Причем, должен обеспечиваться полный контакт базовых поверхностей деталей со всеми установочными элементами приспособле­ния и исключена возможность сдвига деталей.
В сборочно-сварочном приспособлении могут действовать силы:
а) удерживающие изделие от деформирования в процессе прихватки, свирки, остывания и усадки сварных швов;б) обеспечивающие плотное прижатие деталей(без зазоров); в) обеспечивающие предварительный обратный прогиб деталей с целью компенсации остаточнойсварочной деформации (если это предусмотрено технологическим процессом); г) другие силы (сила веса изделия, сварочных устройств, инерцион­ные и др.
Для определения сил, перечисленных в пп. "а" и "б",теоретическим расчетом (по методам теории сварочных деформаций) или экспери­ментально (на опытных или головных образцах) находятся форма и размеры остаточных сварочных деформаций (по п. "а") или фактических отклонений (по п. "б"). Затем расчетные путем определяются усилия, необходимые, чтобы свести эти деформации к нулю.
При расчетах следует ориентироваться на такие величины, место приложения и направление сил зажима, при которых их значения полу­чаются наибольшими.
Определять требуемую силу зажима следует о учетом коэффициента запаса, предусматривавшего увеличение сил, а также непостоянство установки, закрепления, отклонения формы иразмера заготовок, износ приспособления и т.п. Коэффициент запаса для ручных зажимов рекомендуется брать равным 2, для механизированных – 1,5.

Рассмотрим некоторые примеры.
 
I. Стенды для листовых конструкций.
 
Расчетное усилие накромку(рис. 1) определяется по формуле:
 

 
где p– искомое давление на пластину;
r– радиус круглой выпучины;
f–величина прогиба;
E– модуль упругости;
δ–толщина пластины.

Рисунок 1 – Деформация листового полотнища в виде круглой выпучины
 
 
Напряжение изгиба определяется по формуле:
 

 
Расчетное удельное усилие на обе кромки: QР = 40 кН.
 
Сучетом коэффициента запаса ИЭС им. Е.О.Патона в своих стендах для сборки и сварки листовых полотнищ применяет QР =2P на 1 метр шва.
При сравнительно малых угловых деформациях и небольших толщинах (δ<5 мм) применяют метод расчета, основанный на зависимости реактивного усилия Р от величины угловой сварочной деформации α (рис. 2).
 

Рисунок 2 – Угловая деформация листов типа "домик"
 
Используя этот метод расчета, необходимо проверять нап­ряжения в шве, которые не должны превышать предела текучести. Для того, чтобы листы на линии прижимов не отделялись от стенда под действием угловой деформации, на прижимах необходимо приложить усилие:
 

Затем производят проверку, не превышают ли предела текучести напряжения изгиба в металле шва:
 

Если в приспособлениях зажатие листов производится без предварительной постановки сборочных прихваток, усилия трения на зажимах должныбытьдостаточными для преодоления температурной деформации листов в их плоскости (должныпрепятствоватьрасхождению кромок и образованию зазоров в стыке).
В магнитном стенде сила сцепления листа со стендом будет равна:
 


где коэффициент сцепления листа с опорной балкой.
 
В стендах, имеющих зажимное устройство, состоящее из верхних клавишей (с пневмо– или гидроприводом) и нижней опорной балки или плиты, сила сцепления со стендом будет равна:
 

где - коэффициент сцепления листа с клавишами.
 
Еслиnoрасчету для удержания кромок требуются очень большие усилия зажатия, мощностьзажимных устройств можно уменьшить, предусмотрев прихватку по концам стыка технологических выводных планок, связывающих обе кромки, либо постановку соединительных скоб.
 
4. Стенды и кондукторы для балочных конструкций
 
Основные расчетные схемы зажимных устройств для балочных конструкций показаны на рис. 3.
 
 
 

а)

б) д)

в)

г)
Рисунок 3 – Продольная деформация сварной балки и схемы ее нагружения в сборочно–сварочном кондукторе:
а – равномерно распределенной нагрузкой в виде ряда клавишных прижимов; б – сосредоточенной силой посередине длины балки; в – двумя силами, симметрично расположенными по длине балки; г – изгибающими моментами, приложенными по концам балки; д – сечение балки
 
Усилия на прижимах должны быть достаточными, чтобы деформировать балку в обратном направлении при сборке и удержать балку от деформации во время ее сварки и остывания. Рав­номерно распределенную нагрузку q(рис. 3, а) можно определить по формуле:
 

где f и L– см. рис. 3, а;
Eи J – характеристики жесткости сечения;
PY = 1,7DK2 – при сварке в тавр одним швом;
PY = 1,15·1,7DK2 – при сварке в тавр двумя швом;
D = 30000 – при автоматической сварке;
D = 40000 – при ручной сварке;
k – катет углового шва, см.
 
Полная нагрузка Q на всю балку:
 

Расчет усилий прижатия для балки по рис. 3, б:
 

Для балки по рис. 3, в:
 

Для двутавровой балки по вышеприведенным формулам определяют изгиб в противоположном направлении с подстановкой в формулы нового эксцентриситетаe и момента инерции всего сечения двутавра. Затем суммируют оба изгиба (тавра и двутавра) и определяют по ним возникающие в кондукторе результирующие усилия.
 
5. Определение усилия в кондукторе для сборки и сварки
тавровых балок
 
Усадочная сила на обоих швах:PY = 1,15·1,7DK2.
Удельная нагрузка:
 

Нагрузка на всю балку:Q = qL.
Опорные реакции по концам:R = Q/2.
 
 

 

Похожие работы:

Воспользоваться поиском

 

Похожие учебники:

Материаловедение: материалы, применяемые в машиностроении
Стандартизация, метрология, сертификация. Учебник