Последовательность сборки и сварки балки

№ варианта	Технологический узел j	Собираемые части		Составные элементы k		Сварные швы
		U	V	продольные i	поперечные t	продольные i	поперечные t
1-й вариант	a	K1	K3	K1, K3	–	A	–
	b	a	K2	K1, K3, K2	K4	B	C, D, E

Для расчета остаточных деформаций исследуемой балки приняты следующие обозначения технологических узлов и геометрических параметров их сечений:

узел а собран из швеллера (К1) и вертикальной стенки (К3), узел b состоит из технологического узла a и нижней полки (К2), в него же вошли и поперечные ребра жесткости (К4);

z_k – координаты ЦТ составных элементов от нижней кромки сечения балки, могут быть найдены из следующих соотношений (рис.2): z₁=S_п2+h_c3+d_ш–z_0ш = 2+40+0,52–2,07=40,45 см (здесь S_п2 – толщина нижней полки, h_c3 – высота стенки, d_ш – толщина стенки швеллера, z_0ш – расстояние от верхней грани швеллера до его ЦТ); z₂=0,5S_п2=1 см; z₃=S_п2+0,5h_c3 = =2+20=22 см;

F_U и F_j – площади сечений составных элементов и технологических узлов балки: F₁=23,4 см², F₂=220=40 см², F₃=140=40 см², F_a=F₁+F₃=23,4+40= =63,4 см², F_b=F_a+F₂=63,4+40=103,4 см²;

z_j – координаты ЦТ технологических узлов от нижней кромки балки:

см;

см;

z_i и z_t – координаты ЦТ поперечных сечений продольных (i) и поперечных (t) швов: z_A=2+40=42 см; z_B=2 см; z_C=2+40=42 см; z_D=S_п2+h_c3–c– –0,5L_D = 2+40–2–0,55=37,5 см (здесь c – высота скоса ребра); z_E=S_п2+h_c3–c– –0,5L_E = 2+40–2–0,518=31 см;

J_i – собственные моменты инерции поперечных сечений составных элементов балки в вертикальной плоскости: J₁=113 см⁴; см⁴; см⁴;

z_k-j = z_k – z_j – расстояние по вертикали между ЦТ сечений составных элементов и технологических узлов:

z_1-а = z₁–z_а =40,45–28,81=11,64 см; z_3-а = z₃–z_а =22–28,91= –6,81 см;

z_1-b = z₁–z_b =40,45–18,05=22,4 см; z_2-b = z₂–z_b =1–18,05= –17,05 см;

z_3-b = z₃–z_b =22–18,05=3,95 см; z_a-b = z_a–z_b =28,81–18,05=10,76 см;

J_j – моменты инерции поперечных сечений технологических узлов в вертикальной плоскости:

J_а=J₁+J₃+(z_1-a)²F₁+(z_3-a)²F₃=113+5333,33+11,64²23,4+(-6,81)²40=10472 см⁴;

J_b=J_a+J₂+(z_a-b)²F_a+(z_2-b)²F₂=10472+13,33+10,76²63,4+(-17,05)²40=29456 см⁴;

z_i-j = z_i – z_j , z_t-j = z_t – z_j – расстояние по вертикали между ЦТ сечений сварных швов и технологических узлов балки:

z_A-а = z_A–z_а =42–28,81=13,19 см; z_B-b = z_B–z_b =2–18,05= –16,05 см;

z_C-b = z_C–z_b =42–18,05=23,95 см; z_D-b = z_D–z_b =37,50–18,05= 19,45 см;

z_E-b = z_E–z_b =31–18,05=12,95 см;

Расчет погонной энергии ведем в соответствии с рекомендуемыми значениями режимов сварки (табл.5).

Полуавтоматическая сварка поперечных швов C,D и E:

Дж/см.

Автоматическая сварка продольных швов А и B:

Дж/см.

Найдем значения _t, _t, m_t и _t из формулы (2):

; ;

см;

см;

см;

; ;

;

;

;

.

Расчет прогиба балки и продольного укорочения

составных элементов

Сборка технологического узла a.

При сборке элементы К1 и К3 деформироваться не будут ввиду того, что . Можно записать .

От выполнения шва А узел а получит прогиб:

см.

Прогиб узла а после сборки и сварки:

.

Длина ЦВ элементов К1 и К3 при сборке узла а не изменится, при сварке шва А будем иметь:

;

.

Сборка технологического узла b.

При сборке элементов а и 2 будем иметь:

Узел b после сборки будет иметь прогиб:

см.

От сварки продольного В и поперечных C, D и E швов узел b получит прогиб:

см;

см.

После сварки по рассмотренному варианту балка будет иметь прогиб:

см.

Укорочение ЦВ элементов К1 и К3 при сборке узла b найдем по выражению (11):

см;

см.

Элемент К2 при сборке узла свою длину не изменит, т.к. z_2-V=0.

Рассчитаем укорочение элементов К1, К2 и К3 от продольного шва В и поперечных швов С, D и Е:

см;

см;

см;

см;

см;

см.

Результирующее укорочение элементов К1, К2 и К3 после сварки балки составит:

см;

см;

см.

Таким образом, при сборке и сварке балки по принятой последовательности заготовки составных элементов 1, 2 и 3 должны быть больше длины балки на 5, 2 и 2,5 мм соответственно.