1. Новые складчины

    23.03.2017: Теоретический видео курс гадания на картах Таро

    20.03.2017: [Новый поток] Женская система тайм-менеджмента «Успеваю все»

    19.03.2017: INSTASOFT 3.4.3.5

    16.03.2017: Л. Питеркина. Март 2017. Даосские практики для личного благополучия

    15.03.2017: Генеративный коучинг от основателей

    05.03.2017: К. Бордунос. Кризис - лучшее время для Лидера

    03.03.2017: Торт-раскраска

    02.03.2017: К.Бордунос. Альфа-контроль в бизнесе

    02.03.2017: Кен Уилбер. Интегральная духовность

    28.02.2017: Имбилдинг - Кaк cделaть ночи незaбывaемыми

    28.02.2017: Классические многослойные тортики от craftsy

    28.02.2017: SMM: Индустрия моды (SFBA)

    28.02.2017: Раскрытие твоей ценности - 1

    28.02.2017: [Кулинaрия] Шкoла хорoшей хoзяйки

    22.02.2017: Любовь. Секреты разморозки

    21.02.2017: Элитный курс «Психология и психофизиология питания»

    20.02.2017: Шьем купальники для гимнастики

    17.02.2017: Роман Милованов (AWAKENING). Сердце. вебинар

    07.02.2017: swSpyBrowser - интернет мультибраузер в каждой вкладке свои cookies, useragent и IP-адрес

    03.02.2017: Элитный курс «фитнес-нутрициолог»

    26.01.2017: А. Маматов. Депрессия и панические атаки. январь 2017

    26.01.2017: Сергей Домогацкий - Путь

    24.01.2017: Вебинары К. Довлатова по "сказкам" с реинтеграциями

    21.01.2017: Antidetect 6.50.2.2016

    17.01.2017: БроБот 2016.07.13

    16.01.2017: А. Иванов. Веб-аналитика для бизнеса (для чайников)

    12.01.2017: [Дуйко Андрей] Очарование Партнера 2

    07.01.2017: С. Ковалев. книга "Нейропрограммирование успешной судьбы" 2015

    25.12.2016: И. Ледоховский, Р. Мануэль. Мастер гипнотических историй. часть 2 из 3

    23.12.2016: Книга - А. Погорелый. 23 способа как заработать в интернете. 2016

    16.12.2016: И. Ледоховский, Р. Мануэль. Мастер гипнотических историй. часть 1 из 3

    12.12.2016: В. Сибирцев. Избавление от страхов

    08.12.2016: Книга - Маркетинг Дракулы

    02.12.2016: Кен Уилбер. Интегральный буддизм

    02.12.2016: Е. Шморгун. Утренние медитации

    02.12.2016: Е. Шморгун. Первый базовый модуль. Осознанность

    16.11.2016: XMailer III,XServers v1.0,XDomains v1.0

    11.11.2016: И. Ледоховский. Мастерство разговорного гипноза. часть 3

    27.10.2016: Datacol v7.10

    20.10.2016: ОСНОВЫ МОДНОГО БИЗНЕСА. 2016

    15.10.2016: Эзотерический марафон "Новая Я"

    28.09.2016: О.Фролова. Визуальный интеллект. 9 авг 2016

    28.09.2016: ГостьОК 2.0 PRO

    24.09.2016: Софт для накрутки Андроид инсталлов (установок)

    17.09.2016: Д. Богданов - 2016. Матрица здоровья LIVE

    07.09.2016: РегОК RU

    03.09.2016: И. Ледоховский. Мастерство разговорного гипноза. часть 2

    28.08.2016: Английский язык + начальная школа в схемах и таблицах

    24.08.2016: Парсер Яндекс Карт ver 4.3

    16.08.2016: TWIDIUM TWITTER EDITION 1.0.22

    16.08.2016: Парсер 2GIS ver 4.4

    16.08.2016: Оффлайн Парсер 2Гис! Offline Parser 2Gis!

    16.08.2016: Steadfast.SIPflooder Нулл

    15.08.2016: ElcomSoft.Distributed.Password.Recovery.v3.2.959

    15.08.2016: В каждом ребенке солнце

    15.08.2016: Испания. Гастрономия

    15.08.2016: Книги по китайской медицине. Часть 2.

    15.08.2016: Логотип и фирменный стиль. Руководство дизайнера

    15.08.2016: Налоги за 14 дней. Экспресс-курс. Новое, 14-е изд.

    15.08.2016: Голубая точка. Космическое будущее человечества

Раздача курсовой проект по предмету проектирование сварочных конструкций

Тема в разделе "Другое", создана пользователем autofob, 29 янв 2015.

  1. TopicStarter Overlay
     
    autofob
    offline

    autofob Новенький

    Сообщения:
    2
    Симпатии:
    0
    Монеты:
    Репутация:
    0
    Содержание
    Введение 3
    1. Эксплуатационные требования к разрабатываемой сварной конструкции 4
    1.1. Назначение и эксплуатационные нагрузки 4
    1.2. Выбор материала и способа сварки 5
    1.3. Техническое задание на проектирование 6
    2. Конструктивно-технологическое проектирование несущей сварной конструкции 7
    2.1. Обоснование выбора сопряжений деталей и сварных швов 11
    2.2. Технические требования к сварной конструкции 13
    2.3. Принципиальная технология сборки сварки 14
    3. Проектные расчеты несущей способности и остаточных деформаций15
    3.1. Расчет предельной статической нагрузки 15
    3.2. Обоснование несущей способности при переменных нагрузках 21
    3.3. Оценка общих остаточных сварочных деформаций 22
    Заключение 27
    Список использованных источников 28
    Приложения 29








    Введение

    Сварка является одним из ведущих технологических процессов обработки металлов. Замена клепаных, литых, кованных конструкций более экономическими сварными является основными направлениями сварочного производства.
    Согласно ГОСТ19903-74 сваркой называется технологический процесс получения неразъемных соединений при помощи установления межатомных связей между свариваемыми частями, при их общем или местном нагреве, или совместном действии этих факторов.
    Широкое применение нашла сварка в основных отраслях производства, потребляющих металлопрокат, что резко сокращает расход используемого материала, сроки выполнения работ, а также их трудоёмкость. Регулярное применение сварки в технологических процессах способствует совершенствованию перспективных областей науки и техники, среди которых: космическая и атомная промышленности.
    Большие преимущества сварки способствовали её широкому применению в различных областях народного хозяйства, таких как, например, авиация и космонавтика

    Проектирование — деятельность человека или организации по созданию проекта, то есть прототипа, прообраза предполагаемого или возможного объекта, состояния; комплекта документации, предназначенной для создания определённого объекта, его эксплуатации, ремонта и ликвидации, а также для проверки или воспроизведения промежуточных и конечных решений, на основе которых был разработан данный объект.


    1. Эксплуатационные требования к разрабатываемой сварной конструкции
    1.1. Назначение и эксплуатационные нагрузки
    Станина пресса гидравлического - универсальное стройство, подходящее для выполнения большинства работ связанных с применением давления. Максимальное соответствие качества данного пресса дополнено компактными размерами устройства и низким уровнем производиомго шума.
    В основном, используется для проведения работ по выпрессовыванию и запрессовыванию втулок, подшипников и других элементов. предназначен для снятия и установки зубчатыхколёс, универсальных соединений, шкивов, демонтажа и установки шестерён, подшипников и других элементов прессовой посадки. Изготовлен из надежных металлических конструкций, что делает его работу надежной и безопасной. Находит применение во многих производственных и ремонтных сферах, в основном применяется для ремонта подвески, двигателя и коробки передач.
    • Основа гидравлического пресса рамная конструкция из стоек, станин, верхней и нижней балок и привода, состоящего из гидравлического цилиндра и гидравлического насоса.
    • Детали подвергаемые прессовке могут иметь различные размеры, ограниченные по высоте и ширине размерами рабочего пространства пресса.

    Типичным представителем конструктивного элемента, в котором применено сварное соединение, являются балки. Балки входят в состав конструкций машин и сооружений, в том числе и прессовочного оборудования. Они представляют собой основные элементы рам различного назначения, например рамы перекрытия и мостов.
    Сварочные двутавры целесообразны и экономичны. Они позволяют изготовить профили с различными отношениями Jх/JУ, с разной шириной и толщиной вертикальных листов, а так же горизонтальных. Стойкость сварного двутавра высокого номера. При проектировании конструкций сварных балок рекомендуется учитывать следующие требования:
    - жесткость конструкции при условии наименьшего условия балки;
    -расчетные напряжения в балке не должны превышать допускаемых значений.
    - вес балки.
    - устойчивость,местную и общую.
    Соединения балок должны быть технологичными в изготовке, то и есть простыми и экономичными в изготовлении, что подчеркивает степень рациональности конструкции. Балки применяются для конструкций большой грузоподъемности.
    1.2. Выбор материала и способа сварки
    Исходные данные о материалах берут из справочной литературы. Однако, следует учитывать, что для изготовления детали одного и того же наименования могут быть рекомендованы различные виды и марки материалов. Поэтому при выборе материала следует исходить из учета конкретных условий работы детали и требуемых от нее свойств.
    Выбор проводят в два этапа. Сначала выбирают ряд материалов, которые удовлетворяют предъявляемым требованиям к заданным физико-механическим, эксплуатационным, технологическим и другим свойствам и внешнему виду изделия. Затем методом технико-экономического анализа, с точки зрения минимальных затрат при производстве и эксплуатации изделия, принимают решение об окончательном выборе материала.
    Используемый материал оказывает влияние на конструкционное решение изделий; форму и качество изделий; способ изготовления соединений и монтажа; сопротивление статическому нагружению и динамическим нагрузкам; долговечность работы изделий; массу изделия; стоимость продукции.
    Выбор и рациональное использование материала — основная задача, стоящая перед его потребителем.

    Для изготовления двутавровой силовой балки для гидропресса выбираем Ст5пс по ГОСТ 380-80 Сталь Ст5пс конструкционная углеродистая обыкновенного качества. Выбор производится с учетом характера нагрузок, условий работы конструкции и её экономичности. Конструкция должна удовлетворять условиям жесткости, прочности и выносливости.
    Таблица 1. 1 - Химический состав стали Ст5пс ГОСТ 380-80
    Марка С% Si% Mn% S% P%
    Ст5пс 0.28 - 0.37 0.05 - 0.15 0.5 - 0.8 до 0.05 до 0.04

    Таблица 1.2. - Механические свойства стали Ст5пс ГОСТ 380-80
    Марка σВ, МПа Размеры, мм Δs, %
    Ст5пс 500-640 20 - 40 19

    Свойства элементов, входящих в состав стали Ст5пс:
    - С (углерод) повышает прочность, понижает закаливаемость, понижает пластичность и удельную вязкость;
    - Mn (марганец) - повышает прочность, мало влияет на пластичность, коррозионную стойкость и свариваемость.
    - Si (кремний) - увеличивает прочность, содержание не более 0,6% при большом содержании увеличивает хладноломкость, улучшает механические свойства и ухудшает пластичность.
    - S (сера) - является вредной примесью, содержание серы выше 0,04% приводит к горячим трещинам.
    - P (фосфор) - снижает ударную вязкость, его содержание в металле шва не должно быть 0,04%.
    Применяемый способ сварки – автоматическая, под слоем флюса.

    Общие сведения о процессе
    Под действием тепла дуги расплавляются электродная проволока и основной металл, а также часть флюса. В зоне сварки образуется полость, заполненная парами металла, флюса и газами. Газовая полость ограничена в верхней части оболочкой расплавленного флюса. Расплавленный флюс, окружая газовую полость, защищает дугу и расплавленный металл в зоне сварки от вредного воздействия окружающей среды, осуществляет металлургическую обработку металла в сварочной ванне.

    По мере удаления сварочной дуги расплавленный флюс, прореагировавший с расплавленным металлом, затвердевает, образуя на шве шлаковую корку. После прекращения процесса сварки и охлаждения металла шлаковая корка легко отделяется от металла шва. Не израсходованная часть флюса специальным пневматическим устройством собирается во флюсоаппарат и используется в дальнейшем при сварке.


    Рис. 1. Схема сварки под флюсом: А – сварочная головка; Б – механизм перемещения; I, II, III – поперечные сечения в различных зонах шва
    Сварка под флюсом (рис. 1) является самым распространенным способом механизированной дуговой сварки плавящимся электродом. При сварке под флюсом применяется электродная проволока 1 большой длины, свернутая на кассету или в бухту. Ее подача в зону дуги по мере плавления, а также перемещение вдоль свариваемых кромок механизированы и осуществляются сварочным автоматом, имеющим специальные устройства – бункер 2 для внесения в зону сварки флюса и отсоса 11 нерасплавившейся его части 10 со шва для возврата в бункер. Перед началом процесса засыпают флюс вдоль свариваемых кромок в виде валика толщиной 50–60 мм. Возникающая при включении автомата дуга 3 горит между концом электрода и изделием. Под действием тепла дуги плавятся электродная проволока 1, основной металл 4 и часть флюса 5. Дуга горит в закрытой полости 6 (газовом пузыре), ограниченной в верхней части оболочкой шлака, а в нижней – сварочной ванной 7. Полость заполнена парами металлов, флюса и газами. Возникающее статическое давление поддерживает флюсовый свод, который предотвращает разбрызгивание жидкого металла и нарушения в формировании шва. Расплавленный шлак, обладая небольшой плотностью, всплывает на поверхность жидкого металла сварочной ванны и покрывает его плотным слоем. По мере поступательного движения электрода происходит затвердевание металлической и шлаковой ванн с образованием сварного шва 9, закрытого твердой шлаковой коркой 8. После сварки шлаковая корка удаляется. Автоматической сваркой под флюсом выполняют стыковые, тавровые и нахлесточные соединения в нижнем положении. Современные флюсы разнообразны, различаются назначением, составом и свойствами и выполняют при сварке следующие функции:
    -защищают жидкий металл сварочной ванны от непосредственного контакта с воздухом;
    -раскисляют, легируют и рафинируют металл шва;
    -изменяют тепловой режим сварки путем уменьшения скорости охлаждения металла;
    -обеспечивают устойчивое горение дуги;
    -улучшают условия формирования шва.

    В зависимости от способа изготовления флюсы подразделяются на плавленые и керамические. Плавленые флюсы получают путем сплавления входящих в них компонентов в электрических или пламенных печах с последующей грануляцией. Керамические флюсы изготавливают без сплавления входящих в их состав компонентов, путем грануляции смеси порошкообразных веществ с жидким стеклом.
    Наибольшее распространение в производстве получили плавленые флюсы, которые представляют собой сплав оксидов и солей металлов. Основными параметрами режима автоматической сварки под флюсом являются сварочный ток, род и полярность тока, диаметр электродной проволоки, напряжение дуги, скорость сварки. Режим автоматической сварки выбирают в зависимости от толщины свариваемых кромок, формы разделки и свариваемого металла.
    Примерные режимы автоматической сварки под слоем флюса


    Двусторонняя однопроходная сварка обеспечивает более высокое качество швов за счет уменьшения влияния изменения режимов сварки и точности сборки стыков. Первый проход двустороннего шва выполняют на флюсовой подушке или на весу. Второй проход с обратной стороны осуществляют после зачистки кория шва первого прохода. Режимы сварки первого слоя выбирают так, чтобы глубина провара не превышала половины толщины металла . Второй шов сваривают с проваром, равным 0,65...0,7 толщины основного металла. Многопроходные двусторонние швы применяют для стыковых соединений металла толщиной >20 мм с разделкой кромок. Число слоев определяется толщиной металла и режимом сварки. При сварке первых двух слоев электрод должен быть направлен точно по оси разделки во избежание подрезов . Последующие слои сваривают со смешением электродов с оси так, чтобы каждый последующий слой перекрывал предыдущий на 1/3 ширины. Сварка производится без подогрева и без последующей термообработки, ограниченно свариваемая сварка возможна при подогреве до 100-120 градусов, и последующей термообработке. Трудносвариваемая для получения качественных сварных соединений требуются дополнительные операции: подогрев до 200-300 градусов. При сварке, термообработка после сварки - отжиг.


    1.3. Техническое задание на проектирование
    В рамках данного курсового проектирования рекомендуется спроектировать сварную конструкцию для гидравлического пресса с усилием 10 тонн. Самой нагруженной является балка пресса, на которую приходит нагрузка, равна усилию, создаваемому в прессе, а значит необходимо создать такую сварную конструкцию, чтобы нагрузки при работе пресса распределялись, по возможности, как можно более равномерно по всему материалу, а не концентрировались в определенных местах конструкции. А так как все элементы пресса связаны между собой посредством сварных швов, то временные нагрузки на разрыв в области шва и зоны термического влияния не должны возникать, т.к. свойства металла сварного шва несколько ниже, чем свойства основного металла, даже при полном соблюдении технологии сварки.
    Общие данные Описание Примечание
    Гидравлическое устройство Пресс Различного назначения
    Усилие 10 тонн
    Материал Сталь Сталь Ст5пс конструкционная углеродистая обыкновенного качества
    Диапазон рабочих температур -10 - +25 °С









    2. Конструктивно-технологическое проектирование несущей сварной конструкции
    2.1. Обоснование выбора сопряжений деталей и сварных швов
    Сварной шов представляет собой закристаллизовавшийся металл, который в процессе сварки пребывал в расплавленном жидком состоянии. Ограниченный участок конструкции, который содержит подобные швы называется сварным соединением.
    2.1.1 Виды сварных швов
    Подразделяются на следующие виды (см. рисунок 2.1):
    - стыковые;
    - угловые;
    - прорезные (электрозаклёпочные).

    Рисунок 2.1 - Виды сварных швов
    2.1.1 Виды сварных соединений
    В зависимости от характера сопряжения свариваемых деталей различают следующие виды сварных соединений:
    - стыковые;
    - угловые;
    - тавровые;
    - нахлёсточные соединения;
    - торцовые соединения;
    Тавровым соединениемявляется такое сварное соединение, в котором торец одного элемента примыкает под углом и присоединен к боковой поверхности другого элемента (см. рисунок 2.2). Наиболее применим для сварки данной балочной конструкции.
    При нахлесточном соединениисоединяются параллельно размещенные и частично перекрывающиеся элементы, при торцовом соединении - боковые поверхности элементов примыкают друг к другу.


    Рисунок 2.2 . Угловые и тавровые сварные соединения



    Выбираем способ сварки:
    а) для поясных швов:
    Поясные швы выполнить автоматической сваркой под флюсом по ГОСТ 8713-79-Т3-Аф - 6

    Рисунок 2.3 - Форма подготовки кромки и поперечного сечения сварного шва таврового соединения. В рамках данного курсового проекта принимаем Кг = 6 +1,0 мм;
    б) Швы приварки рёбер жёсткости выполнить полуавтоматической сваркой в среде СО2 по ГОСТ 14771-76-Т3-УП - 5.


    Рисунок 2.4 - Форма подготовки кромок и поперечного сечения сварного шва таврового соединения.
    Принимаем Кв = 5 мм.

    2.2. Технические требования к сварной конструкции
    Технические требования к сварным стальным конструкциям установлены ГОСТ 23118-99 (см. п. 4.1):
    1 Сварка стальных конструкций должна выполняться по разработанному технологическому процессу, оформленному в виде типовых или специальных технологических инструкций или по проекту производствасварочных работ (ППСР).
    2 Механические свойства металла сварных соединений, определенные на основе результатовиспытаний по ГОСТ 6996.
    3 Отклонение размеров швов сварных соединений от проектных не должно превышать значений,указанных в ГОСТ 5264, ГОСТ 8713, ГОСТ 11533, ГОСТ 11534, ГОСТ 14771, ГОСТ 23518. 4 Швы сварных соединений и конструкции по окончании сварки должны быть очищены от шлака, брызги натеков металла.
    5 Около шва сварного соединения должен быть поставлен номер или знак сварщика, выполнившегоэтот шов.
    6 В зависимости от конструктивного оформления, условий эксплуатации и степени ответственностишвы сварных соединений разделяются на I, II, III категории, которые определяют высокий, средний и низкийуровень качества.
    При визуальном контроле сварные швы должны удовлетворять следующим требованиям:
    а) иметь гладкую или равномерно чешуйчатую поверхность без резких переходов к основному металлу(требование плавного перехода к основному металлу должно быть специально обосновано и обеспеченодополнительными технологическими приемами);
    б) швы должны быть плотными по всей длине и не иметь видимых прожогов, сужений, перерывов,наплывов, а также недопустимых по размерам подрезов, непроваров в корне шва, несплавлений покромкам, шлаковых включений и пор;
    в) металл шва и околошовной зоны не должен иметь трещин любой ориентации и длины;
    г) кратеры швов в местах остановки сварки должны быть переварены, а в местах окончания — заварены.

    2.3. Принципиальная технология сборки и сварки
    Сборка балки должна обладать высокой степенью точности; особое внимание уделяется симметрии расположения и взаимной перпендикулярности полки и стенки. Сборка на стеллаже с помощью простейших приспособлений является трудоемкой и может применяться только в единичном производстве. Использование специальных сборочных приспособлений позволяет повысить производительность сборочных операций на 30—35%.

    Рисунок 2.5 - Сборочное приспособление

    На рисунке 2.5 показан кондуктор, оснащённый винтовыми прижимами для сборки двутавровых балок.
    Основание выполнено в виде жесткой сварной рамной конструкции, состоящей из продольных и поперечных силовых балок 1 и 3. Упоры 8 и прижимы 2 установлены на поперечных балках, продольные балки заделаны в фундамент. Подача длинных и гибких элементов балки в кондуктор осуществляется мостовым краном сверху с помощью жесткой траверсы со специальными захватами.
    Вертикальная стенка укладывается на продольные швеллеры 5 и 7, после чего устанавливаются полки, и детали плотно прижимаютсядруг к другу винтами 4. Прихватки обычно становятся только с одной стороны сверху, их размеры и расположение должны обеспечить жесткость и прочность балки при извлечении из приспособления краном и переносе к месту сварки.
    Для обеспечения прямолинейности собираемого двутавра верхние полки поперечных балок приспособления располагаются в одной плоскости, а упоры 5 выставляются по прямой линии. Симметрия расположения стенки относительно полок обеспечивается настройкой поддерживающих винтов 9. Настройку на определенный типоразмер Н можно выполнять перестановкой прижимов 2, а также швеллера 5 за счет проставки 6. Для этого в поперечных балках кондуктора следует предусмотреть ряд отверстий под болты крепления прижимов 2 и гаек 10.







    3. Проектные расчеты несущей способности и остаточных деформаций
    3.1. Расчет предельной статической нагрузки;
    Максимальная нагрузка на балку равняется максимальной силы прессованияPmax = 10000 кг и действует по середине пролёта. Расчётная схема представлена на рисунке 3.1.
    3.1.1 Построение эпюр внешних силовых факторов

    Рисунок 3.1 - Расчётная схема балки
    Определим опорные реакции по формуле (3.1):
    RA = RC= P/2 = 10000/2 = 5000 кг; (3.1)

    Определить изгибающий момент на участкахбалки:
    МА = 0;
    МB = -RA•a = -5000•300 = -1500000 кг•мм = -1500 кг•м; (3.2)
    МС = -RA•(a+b) + P•b = -5000•(300+300) + 10000•3000 = 0; (3.3)

    Определить поперечную силу в сечении под сосредоточенным грузом.
    QA = -RA= -5000 кг; (3.4)
    QB = -RA+ P = -5000 + 10000 = 5000 кг; (3.5)
    QC = -RA+ P - RC = -5000 + 10000 - 5000 = 0 кг. (3.6)

    Максимальный изгибающий момент определяется по формуле:
    Ммакс = -Pab/l = -10000•3002/600 = -1500000 кг•мм = -1500 кг•м; (3.7)

    Эпюры представлены на рисунке 3.2.

    Рисунок 3.2 - Эпюры

    3.1.2. Определение высоты из условий жёсткости с учётом прочности.
    Допускаемое напряжение равно:
    [σ]р =σВ = 500 МПа = 50 кН/см2; (3.8)
    Эту величину и следует учитывать вместо[σ]р, при определении требуемой высоты h.
    Прогиб от 1-ой сосредоточенной силы Р, расположенной симметрично в пролёте равен (3.9):
    fmax = P•b•X3/(3E•J•l); (3.9)
    fmax = 10000•300•3003/(3•21000•J•300);
    Величину осевого момента инерции J, можно определить, выбрав поперечное сечение балки.

    3.1.2 Определение высоты балки из условия минимального веса с учётом прочности
    hmin = 1,3 ÷ 1,4 , (3.10)
    где
    sB= 7 + 3hпред (мм), (3.11)
    где
    sB= 7 + 3•0,6 = 8,8 (мм).
    Тогда
    hmin = 1,3 ÷ 1,4 = 75,9 ÷ 81,74 мм, (3.11)
    Вывод: Так как требуемая высота, найденная из условия наименьшего веса больше чем из условий жёсткости, то следует принимать наибольшую высоту.
    С учётом графика зависимости отношения высоты и площади поперечного сечения балки принимаем требуемуюh = 120 мм = 12cм для проектируемой балки.
    Принимается высота вертикальной стенки:hв = h - 2δг = 12 -2•1 = 10см;
    Предварительно задается толщина полки: δг= 1см.

    Рисунок 3.3 - Поперечное сечение балки

    3.1.3 Определение требуемых моментов сопротивления и инерции.
    Требуемый момент сопротивления определяется по следующей формуле (3.12):
    Wтр = Мmax/[σ]р; (3.12)
    Wтр = 1500000/50 = 30000 мм3 = 30 см3;
    Требуемый момент инерции определяется по следующей формуле (3.13):
    Iтр = Wтр•h/2; (3.12)
    Iтр = 30000•120/2 = 1800000мм4 = 180 см4;
    Момент инерции вертикального листа (стенки) - 100 x12 мм:
    IB = hв3δв/12 = 1003•120/12 = 10000000мм4 =1000мм3; (3.13)
    Требуемый момент инерции горизонтальных листов (полок):
    Iг = Iтр- Iв, (3.14)
    Требуемый момент инерции горизонтальных полок:
    Iг = Iтр - Iв,
    Iг = 1800000 - 10000000 < 0, значит полки выбираем произвольно.
    Выбираем размеры 100x 10.

    3.1.4 Расчёт местной потери устойчивости балки
    Определим инерционные характеристики поперечного сечения балки

    Рисунок 3.4 – Сечение балки, побитое на элементарные фигуры
    Таблица 3.1. - Расчёт характеристик сечения
    N x y F Y F*Y F*Y2 Ic
    мм мм мм² мм мм³ мм4 мм4
    1 100,00 10,00 1000,0 5 5000 25000 8333,33
    2 12,00 100,00 1200,0 60 72000 4320000 1000000,00
    3 100,00 10,00 1000,0 115 115000 13225000 8333,33
    3200,0 192000 17570000 1016666,67
    Координата центра тяжести Уo= 60,00 мм
    Высота сечения Н = 120,00 мм У1 = 60,00 мм
    Момент инерции сечения Ix= 7066667 мм4

    3.1.4.1 Определим действующее напряжение:
    σд = Мизг•y0/Ix, (3.15)
    σд = -1500000•60/7066667= -124,97 МПа (-12,74 кг/мм2);
    Критическое напряжение общей потери устойчивости определяется по формуле:
    , (3.16)
    где
    Eк = 206010 МПа (21000 кг/мм2) – касательный модуль материала балки;
    l = 600 мм – длина стержня;
    λ – гибкость стержня;
    i – радиус инерции поперечного сечения.
    Гибкость стержня рассчитывается по следующей формуле:
    λ = = = 12,77. (3.17)
    где
    с = 1
    i = = = 47 мм - радиус инерции поперечного сечения;
    где
    I = 7066667 мм4 –осевой момент инерции.
    Тогда
    = 12455,63 МПа (1269,69 кг/мм2),
    Т.к σкр>σв, то принимаем σкр= σв = 50 кг/мм2.

    Запас прочности рассчитывается по формуле:

    η = σкр/σд = 50/12,74 = 3,93; (3.18)
    Прочность достаточна.
    3.1.5 Расчет местной потери устойчивости стенки
    При а/b = 110/50>1;
    Таким образом
    = = 6,43. (3.19)
    3.1.5.1 Определение величины критического напряжения для данного сечения
    По графику 1 профиля находим величину критического напряжения в зависимости от найденного отношения = 6,43.
    Отсюда кр = 338,45 МПа (34,5 кгс/мм2).
    3.1.5.2 Определяем запас прочности по формуле:
    ηсж = кр /сж = 338,45/124,97 = 2,7.
    Прочность достаточна.
    3.2. Обоснование несущей способности при переменных нагрузках
    Если деталь испытывает переменные напряжения симметричного цикла, то предельным напряжением будет предел выносливости с учётом концентрации напряжений, состояния поверхности и коэффициента влияния абсолютных размеров (предел выносливости).
    (σ-1к)д = σ1Кdβσ/Кσ; (3.2.1)
    Запас прочности:
    nσ= (σ-1к)д/σa, (3.2.2)
    где
    σa = 2σд = 2•124,97 = 249,94 МПа (25,48 кг/мм2) - амплитуда действующих переменных напряжений.
    (σ-1к)д = 500•0,92•0,94/1,1 = 393,1 МПа (40,07 кг/мм2). Запас прочности рассчитывается по формуле:
    nσ= (σ-1к)д/σa = 393,1/249,94 = 1,57.
    Прочность достаточна.
    3.3. Оценка общих остаточных сварочных деформаций
    3.3.1 Расчет усадочной силы, продольного укорочения и прогибов балки
    При сварке на проход весьма жесткой сварной конструкции величина усадочной силы в Ньютонах вычисляется по формуле (3.3.1):
    Pус.ж = B•q/vсв, (3.3.1)
    где
    q - эффективная мощность (в ваттах);
    vсв- 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 (3.3.2):
    q = η•I•U, (3.3.2)
    где
    I = 175 А– сварочный ток;
    U = 20 В –напряжение на дуге;
    η= 0,7 -эффективный к.п.д. процесса нагрева.
    Тогда:
    q = 0,7•175•20 = 2450 Вт.
    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:
    (3.3.3)


    где
    s -толщина свариваемых пластин (средняя толщина при сварке пластин разной толщины).
    Тогда: S = (12+10)/2 = 11 мм; (3.3.4)
    Определим продольное укорочение и прогиб балки для случая, когда вначале приваривается полка 1, затем полка 2.


    Найдем значение эксцентриситета для данного случаяопределяется по формуле (3.3.5):
    e12 = h/2 - zc = 120/2 - 25,96 = 34,04 мм.
    Найдем значение изгибающего момента по следующей формуле (3.3.5):
    M1 = Pус.ж•e1 = 30126•34,04 =1025489,04 кг•мм. (3.3.5)
    Значение прогиба вычисляется по формуле (3.3.6):
    = 0,034 мм.
    Найдем прогиб балки после приварки полки 2 к уже соединенным элементам 1 и 3:


    Общий прогиб определим из соотношения (3.3.6):
    fa = f1 - f12 = 0,034 - 0,082 = 0,048 мм. (3.3.6)
    Определим продольное укорочение и прогиб балки для случая, когда вначале приваривается полка 2, затем полка 1.


    Найдем значение эксцентриситета для данного случая:
    e12 = h/2 - zc = 120/2 - 25,96 = 34,04 мм.
    Найдем значение изгибающего момента по следующей формуле:
    M2 = Pус.ж•e1 = 30126•34,04 =1025489,04 кг•мм.
    Найдем значение прогиба балки после сварки элементов 2 и 3:
    Значение прогиба вычисляется по формуле:
    = 0,034 мм.
    Найдем прогиб балки после приварки полки 1 к уже соединенным элементам 2 и 3:


    Общий прогиб определим из соотношения:
    fa = f1 - f12 = 0,034 - 0,082 = 0,048 мм.
    Сравним результаты определения прогибов для обоих случаев:
    Определим продольную деформацию балки для обоих случаев по формуле (3.3.7):



    Заключение
    В данном курсовом проекте была разработана балочная силовая конструкция, используемая на гидравлическом прессе, способная воспринимать нагрузку в 10 т без больших прогибов конструкции. В рамках данного курсового проекта был выбран материал конструкции, а также детально изучен вопрос реализации процесса сварки. Выбранный мною способ сварки рассчитан в одной из глав данного курсового проекта.
    В процессе работы мною были определены:
    - расчётные нагрузки, действующие на балку,
    - расчётные усилия;
    - геометрия сечения;
    - прогибы конструкции.
    - жёсткость;
    - местная потеря устойчивости;
    - общая потеря устойчивости;
    - динамическая нагрузка.
    Из статических и динамических прочностных расчётов, можно сделать вывод, что конструкция удовлетворяет всем условиям прочности. Расчёт прогибов показал минимальные значения этого параметра, что свидетельствует о хороших жесткостных характеристиках выбранного сечения.
    Данная конструкция может быть использована на реальных гидравлических прессах со схожими параметрами.







    Список используемой литературы
    1. Блинов А.Н., Лялин К.В. Сварные конструкции. - М.: Стройиздат, 1990
    2. ГОСТ 2.302 - 68, ГОСТ 8713 - 79, ГОСТ 14771 - 76, ГОСТ 19903 - 74
    3. ГОСТ 5264-80 Ручная дуговая сварка. Соединения сварные. Основные типы, конструктивные элементы и размеры.
    4. СТО УГАТУ 016-2007 Графические и текстовые конструкторские документы. Общие требования к построению, изложению, оформлению
    5. Николаев Г.А., Винокуров В.А. Сварные конструкции. Расчёт и проектирование. - М.: Высшая школа, 1990
    6. Николаев Г.А., Куркин С.А., Винокуров В.А. Сварные конструкции. Технология изготовления. Автоматизация производства и проектирования сварных конструкций. - ч. II, М.: Высшая школа, 1983
    7. Николаев Г.А., Куркин С.А., Винокуров В.А. Сварные конструкции. Прочность сварных соединений и деформаций конструкций. - ч.1, М.: Высшая школа, 1982
    8. Николаев Г.А. Сварные конструкции. Прочность сварных соединений и деформации конструкций: Учеб. пособие. — М.: Высш. школа, 1982. — 272 с.
    9. Волченко В.Н. 3.Сварка и свариваемые материалы: В 3-х т. Т. I. Свариваемость материалов. -М.: Металлургия, 1991, с. 528.
    10. Информационный портал http://www.svarkainfo.ru
    11. Неровный В. М. Теория сварочных процессов. – М.: «МГТУ им.Н. Э. Баумана», 2007.-752с.
    12. Стрижнёв В.Н. Методическое пособие по расчёту и конструированию двутавровой балки. - Н. Новгород, 2010
    13. В.А. Неелов "Строительно-монтажные работы"
    14. 2. Справочник молодого строителя

    Приложения

    Приложение 1 - Эксплуатационные нагрузки









    Результат
    Имя Минимальная Максимальная
    Объем 1920000 мм^3
    Масса 15,1104 кг
    Напряжение по Мизесу 1,47615 MПа 74,3155 MПа
    1-ое основное напряжение -32,5999 MПа 106,662 MПа
    3-е основное напряжение -106,515 MПа 28,9859 MПа
    Смещение 0 мм 0,167494 мм
    Коэфф. запаса прочности 4,70965 бр 15 бр






    Эквивалентные деформации:


    Напряжение по Мизесу:


    Смещения:


    Коэф. запаса прочности:


    Имя Сталь, углеродистая
    Общие Массовая плотность 7,87 г/см^3
    Предел текучести 350 MПа
    Окончательный предел прочности растяжения 420 MПа
    Напряжение Модуль Юнга 200 ГПа
    Коэффициент Пуассона 0,29 бр
    Модуль упругости при сдвиге 77,5194 ГПа
    Имена деталей Деталь1
    Настройки сети:
    Средний размер элемента (дробное значение от диаметра модели) 0,5
    Минимальный размер элемента (дробное значение от среднего размера) 0,3
    Коэффициент разнородности 1,5
    Макс. угол поворота 60 град
    Создать изогнутые элементы сетки Да
    Общая цель и параметры:
    Цель проектирования Параметрический размер
    Тип моделирования Статический анализ
    Дата последнего изменения 11.01.2015, 21:23
    Обнаружить и устранить моды жесткого тела Нет

    Вложения:




Поделиться этой страницей

DDoS Protection Powered by  DDos-GuarD