5. Расчёт сварочных деформаций

ПРИ ВЫПОЛНЕНИИ ПОЯСНЫХ ШВОВ БАЛКИ

При сварке поясных швов балки вследствие неравномерного нагрева возникают остаточные напряжения, которые вызывают прогиб балки. Результирующее действие остаточных напряжений можно учесть, используя фиктивную усадочную силу Р_ус. Схема образования прогиба приведена на рисунке 5.

Величина усадочной сил при сварке углового шва определяется по формуле [1]:

,

где: S_расч = 0,5(S_n +S_b) при сварке угловых соединений;

S_расч = 0,5(2S_n +S_b) - при сварке тавровых соединений

В данном случае соединения угловые.

Режимы сварки:

I_св = 400А;

U_д = 30 В;

η = 0,9;

v_св = 1,1 см/с;

k - катет углового шва в см;

k = 0,5 см;

h_b = 57 см;

S_b = 0,5 см;

a_n = 9,6 см;

S_n = 0,64см.

S_расч = 0,5(0,64 + 0,5) = 0,57(см);

Зоны пластических деформаций двух поясных швов перекрывают друг друга, расчетная погонная энергия увеличивается на 15%. Так как приваривается две стенки, усадочная сила увеличивается вдвое:

(кН).

Если соединение выполняется двумя тавровыми швами (зоны термического влияния перекрываются), то результирующая усадочная сила:

Усадочная сила приложена с эксцентриситетом и создаёт изгибающий момент М = P_ус  е .

Рисунок 5.1 – Прогиб при сварке поясных швов балки:

а) при сварке швов 1; б) при сварке швов 2.

Эксцентриситет определяется из расчёта положения центра тяжести сечения:

где: S₁,S₂ – статические моменты площадей относительно оси, проходящей по верхней кромке вертикального моста;

F₁+F₂ – сумма площадей.

(см).

Прогиб составляет

,

где Е – модуль упругости, Е = 2,1 10⁴ (кН/см²);

I₁ – момент инерции сечения:

;

(см).

При сварке швов с оборотной стороны возникает прогиб обратного знака.

,

где I = I_тр.

(см).

Общий прогиб z = 8,11 – 6,3 = 1,81 (см)

7. Технология игзотовления балки

Балка двутаврового сечения состоит из двух поясов, вертикальной стенки и ребра жёсткости.

Сборка. На упоры кондуктора укладывается вертикальная стенка и устанавливаются пояса. Посредством портала с помощью вертикальных прижимов стенка прижимается к упорам (основанию портала), а горизонтальных прижимов – пояса к вертикальной стенке. Производится прихватка. Портал перемещается к следующему участку, производится прихватка и т.д.

Сварка. Производится сварочным автоматом тракторного типа на стеллаже наклонным электродом или на кантователе «в лодочку».

Установка и прихватка рёбер жесткости. Установка производится по разметке, или в кондукторе. Сварка механизированная в среде углекислого газа или ручная дуговая покрытыми электродами.

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Николаев Г.А. Куркин С.А., Винокуров С.А. Сварные конструкции. Точность сварных соединений и деформации конструкции. М.: Высшая школа, 1971. 760 с.

2. Николаев Г.А. Куркин С.А., Винокуров С.А. Расчёт, проектирование и изготовление сварных конструкций. М.: Высшая школа, 1971. 760 с.

3. Богуславский П.Е. Металлические конструкции грузоподъёмных машин. М.: Машиностроение, 1961. 423 с.

45