125. Расчет на прочность соединений, работающих на изгиб и сложное сопротивление.

Элементы сварных конструкций работают на изгиб и сложное сопротивление, когда они испытывают различные комбинации нагрузок в виде изгибающих моментов, продольных, поперечных или наклонных сил.

Кполосе приложены, кроме изгибающего момента, продольнаяР и поперечная N силы. В общем случае действующая сила может быть наклонной. Такую силу для упрощения расчетов следует разложить на вертикальную и горизонтальную составляющие.

Для изображенных случаев определим величины напряжений, создаваемых каждым нагружением в отдельности, с тем, чтобы в дальнейшем можно было сложить все напряжения как векторы.

Если на консольную балку действует момент М, то напряжение, создаваемое этим моментом в сварном соединении, можно определить по формуле _М = M / W_С  [’]. где W_C - момент сопротивления двух вертикальных угловых швов, взятый относительно горизонтальной оси по биссекторным сечениям этих швов: W_С = 2kh²/6.

Если изгибающий момент М действует на сварной соединение с лобовым и фланговыми швами, то расчет напряжений целесообразно вести по способу расчленения соединения на составляющие. Принимаем, что момент М уравновешивается моментом пара сил в горизонтальных (фланговых) швах М_Г моментом защемления вертикального шва М_В: М = М_Г + М_В.

Будем считать, что швы имеют форму равнобедренного треугольника. В горизонтальных швах образуется пара сил. Ее момент М_Г = ka(h+k).

Момент в вертикальном (лобовом) шве вычисляем по формуле М_B = kh²/6.

Тогда М = ka(h+k) + kh²/6, откуда касательное напряжение в соединении будет равно  = M /[ka(h+k) + kh²/6]  [’].

В случае воздействия продольной силы Р на рассматриваемые соединения касательные напряжения  =P / (kl)  [’], где l - суммарная длина всех швов в соединении.

При совместном воздействии момента и продольной силы на соединения суммарное напряжение получают алгебраическим сложением напряжений от момента и продольной силы. Полученная сумма не должна превышать допускаемое напряжение на срез в сварном шве.

126. Система автоматического регулирования параметров дуги при сварке неплавящимся электродом.

Особенность динамических процессов в сварочном контуре с неплавящимся электродом заключается в отсутствии эффекта саморегулирования длины дуги, свойственном системам с плавящимся электродом. Кроме того, в контуре с неплавящимся электродом напряжение дуги связано функциональной зависимостью с длинной дуги.

Указанные особенности контура определяют характер отработки технологических возмущений, действующих на его элементы: источник питания, дугу, непосредственно объект регулирования - сварочную ванну.

На практике используют два способа регулирования параметров дуги с неплавящимся электродом при действии возмущений в сварочном контуре: с помощью систем автоматического регулирования напряжения и длинны дуги (систем типа АРНД) и с помощью автоматических регуляторов параметров питающей системы (регулятор типа АРП).

Система автоматического регулирования напряжения дуги (АРНД) представляет собой замкнутые системы автоматического регулирования с воздействием на пространственное положение электрода относительно поверхности изделия. Принцип построения АРНД основан на использовании функциональной зависимости Uд=f(lд) при сварке неплавящимся электродом.

Функциональная схема АРНД состоит из сварочного контура источник питания – дугу – сварочная ванна и внешнего регулятора. В регулятор входит суммирующий элемент, в котором текущее напряжение дуги Uд сравнивается с заданным эталонным напряжением Uз. Разность ΔUд = Uз – Uд усиливается по напряжению и мощности. Усиленный по мощности сигнал питает исполнительный двига­тель, который через редуктор обеспечивает вертикальное перемещение сварочной горелки до устранения рассогласования между Uд и Uв, т. е. до ΔUд = 0. Для лучшего демпфирования системы при обработке различ­ных возмущении по длине дуги в ней используется скоростная обратная связь, которая реализована на тахогенераторе.

Автоматические регуляторы параметров питающей системы (АРП) представляют собой замкнутую систему автоматического регулирования энергетических параметров дуги с воздействием на управляемый источник питания нормированием в нем обратных связей по току и напряжению дуги. Изменения длины дуги вызы­вают изменения напряжения и эффективной мощности дуги. В этих условиях даже при I = const не удается получить стабиль­ного проплавления металла. Требуется регулирование мощности дуги по закону Р = f(lд) или по закону I = f(lд). Последняя функция наиболее просто может быть реализована при возрастающей ВАХ источ­ника питания. Требуемую ВАХ источника питания можно полу­чить на базе управляемых сварочных выпрямителей и транзи­сторных источников питания формированием обратных связен (ОС) по току и напряжению дуги.

Рабочий ток дуги регулируется путем параллельного смеще­ния ВАХ источника питания с помощью реостата. Возрастающую ВАХ источника можно получить и на управля­емом выпрямителе с помощью комбинированной обратной связи— отрицательной по току и положительной по напряжению дуги.