Название: Расчет деформаций, возникающих при сварке поясных швов балки двутаврового поперечного сечения

Вид работы: лабораторная работа

Рубрика: Промышленность и производство

Размер файла: 120.77 Kb

Скачать файл: referat.me-303710.docx

Краткое описание работы: Выбор конструктивного оформления и размеров сварных соединений. Ориентировочные режимы сварки. Расчет геометрических характеристик сечений, усадочной силы, продольного укорочения и прогибов балки, возникающих при сварке швов балки двутаврового сечения.

Расчет деформаций, возникающих при сварке поясных швов балки двутаврового поперечного сечения

Введение

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]

Толщина металла, мм	6
Сила тока, А	175
Напряжение, В	20
Скорость сварки, м/ч	15
Диаметр электрода, мм	4,0

4. Расчет геометрических характеристик сечений

Произведем расчет геометрических характеристик сечений балки. Для проверки правильности расчетов используем средства пакета САПР «КОМПАС».

Определим координату центра тяжести, величину эксцентриситета и момент инерции относительно оси y I ₁ балки состоящей из элементов 1 и 3.

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 центра тяжести, величину эксцентриситета и момент инерции относительно оси y I ₂ балки состоящей из элементов 2 и 3.

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 центра тяжести и момент инерции относительно оси y I _Σ балки состоящей из элементов 1,2 и 3.

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); - скорость сварки, мм/с; B – экспериментально определяемый коэффициент.

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]:Найдем эффективную тепловую мощность сварочного источника теплоты:

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: Общий прогиб:

Прогиб балки после приварки полки 1 к уже соединенным элементам 2 и 3: Общий прогиб:

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.

2. Сварка. Резка. Контроль. Справочник. В 2-х томах / под общей редакцией Н.П. Алешина, Г.Г. Чернышева. М.: Машиностроение 2004. Т.1 / Н.П. Алешин, Г.Г. Чернышев, Э.А. Гладков и др. 624 с.

3. Сварка и свариваемые материалы: В 3-х т. Т I. Свариваемость материалов. Справ. изд./ Под ред. Э.Л. Макарова -М.: Металлургия, 1991. 528 с.

4. Медведев, А. Ю. Остаточные деформации и перемещения при сварке и наплавке: лабораторный практикум по дисциплине "Теоретические основы реновации" / А. Ю. Медведев ; УГАТУ .— Уфа : УГАТУ, 2007 .

5 ГОСТ 5264-80 Ручная дуговая сварка. Соединения сварные. Основные типы, конструктивные элементы и размеры.

6. СТО УГАТУ 016-2007 Графические и текстовые конструкторские документы. Общие требования к построению, изложению, оформлению.