Курсовая работа по сварке конструкций

Обновлено: 01.05.2024

Выбор того или иного способа сварки в каждом конкретном случае должен производиться с учетом ряда факторов, главными из которых являются:

свойства свариваемого металла;
толщина материала, из которого изготавливается конструкция (изделие);
габариты конструкции (изделия);
экономическая эффективность.

Свойства свариваемого материала в ряде случаев имеют определяющее значение в выборе способа сварки и иногда существенно ограничивают число возможных способов. Толщина свариваемого материала, габариты конструкции еще в большей мере ограничивают ряд возможных способов. Однако в большинстве случаев указанные факторы позволяют использовать при изготовлении конструкции несколько способов сварки, каждый из которых обеспечивает получение готовой сварной конструкции, соответствующей всем требованиям условий.

Следует также помнить, что в пределах целесообразного при изготовлении сварной конструкции необходимо применять наименьшее количество способов сварки.

В данном разделе необходимо подробно описать особенности выбранного способа сварки.

ВЫБОР СВАРОЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ

На механические и физико-химические свойства металла шва весьма существенное влияние оказывает его химический состав. Поэтому для получения свойств, удовлетворяющих требованиям надежности конструкции при эксплуатации, важным является правильный выбор сварочных материалов (проволоки, защитных газов, флюсов).

При выборе сварочных материалов следует исходить из следующих условий:

возможности осуществлять сварку в тех положениях, в каких будет находиться во время сварки изделие;
возможности получения плотных беспористых швов;
возможности получения металла шва, обладающего высокой технологической прочностью, т.е. не склонного к образованию горячих трещин;
возможности получения металла шва, имеющего требуемую эксплуатационную прочность;
низкой токсичности;
экономической эффективности.

В зависимости от предъявляемых к изделию специальных требований, при выборе сварочных материалов необходимо учитывать дополнительное требование – получение металла шва, обладающего комплексом специальных свойств (напр., высокой коррозионной стойкостью, жаропрочностью, износостойкостью и др.).

При ручной сварке конструкционных углеродистых и легированных сталей выбор электродов производится по ГОСТ 9467-75. Этот ГОСТ предусматривает два класса электродов. Первый класс — электроды для сварки углеродистых и легированных конструкционных сталей, требования к которым установлены по механическим свойствам наплавленного металла и содержанию в нем серы. Второй класс регламентирует требования к электродам для сварки легированных теплоустойчивых сталей, и электроды классифицируются по механическим свойствам и химическому составу металла шва. ГОСТ 10052-75 устанавливает требования на электроды для сварки высоколегированных сталей с особыми свойствами. Выбор стальной сварочной проволоки для механизированных способов сварки производится по ГОСТ 2246–70. Он предусматривает выпуск стальной сварочной проволоки для сварки, наплавки диаметром от 0,3 до 12мм. Сварочная проволока для сварки алюминия и его сплавов поставляется по ГОСТу 7871-75. Проволоку выбирают с учетом:

способа сварки;
рассчитанных режимов сварки;
применяемого сварочного оборудования;
требуемых свойств сварных соединений;
марки свариваемых сталей. Выбор флюсов для сварки производится по ГОСТу 9087-81. Этот ГОСТ предусматривает 3 группы флюсов:

для сварки углеродистых, низколегированных и среднелегированных сталей (АН-348А, АН-348АМ, ОС4-45,ОСЦ-45М, АН-60, АН-22, АН-64, ФЦ-9);

для сварки высоколегированных сталей (АН-26, АН-22,АН-30, АНФ-16, Ф-17, ФЦК-С, К-8);

для сварки цветных металлов и сплавов. Флюсы выбирают в сочетании со сварочной проволокой и учитывают:
марку и толщину свариваемой стали;
способ сварки;

— требования к свойствам сварных соединений. В качестве защитных газов при сварке применяют инертные газы и активные газы. Аргон, предназначенный для сварки, регламентируется ГОСТом 10157-79, поставляется высшего, первого и второго сорта. Аргон второго сорта предназначен для сварки нержавеющих сталей. Гелий поставляется по ГОСТ 20461-75. Для сварки применяется технический гелий с содержанием гелия 99,8%. Наиболее распространенным из активных газов является углекислый газ. Для сварочных целей обычно применяется углекислота, поставляемая по разработанным ЦНИИТМАШем техническим условиям. Защитные газовые смеси необходимо применять в соответствии с технологической инструкцией «ЭМК Атоммаш» 02859.25090.00201. Инертные газы применяют для сварки корневых швов легированных сталей, а также для сварки высоколегированных сталей, цветных металлов и сплавов. Для сварки углеродистых и низколегированных сталей может быть использована углекислота пищевая по ГОСТ 8050-85. Общие принципы выбора сварочных материалов можно характеризовать следующими условиями:

обеспечением требуемой эксплуатационной прочности сварного соединения, т. е. определенного уровня механических свойств металла шва в сочетании с основным металлом;
обеспечением необходимой сплошности металла шва (без пор и шлаковых включений или с минимальными размерами и количеством указанных дефектов на единицу длины шва);
отсутствием холодных и горячих трещин, т. е. получением металла шва с достаточной технологической прочностью;

— получением комплекса специальных свойств металла шва (жаропрочности, жаростойкости, коррозийной стойкости).

После обоснования выбора сварочных материалов для принятых в проекте способов сварки необходимо привести в форме таблиц химический состав этих материалов или механические свойства и химический состав наплавленного металла.

ОБОСНОВАНИЕ РЕЖИМОВ СВАРКИ

Обоснование режимов сварки следует осуществлять по рекомендациям в нормативно-технической документации либо путем расчета, по существующим методикам на основе рассмотренных показателей, свариваемости металла, выбранного способа сварки и сварочных материалов. При этом следует исходить из следующих условий:

получения швов с оптимальными размерами и формой;
обеспечения такого термического цикла, который обеспечит оптимальные свойства зоны термического влияния и металла шва.

Выбор источников питания

При выборе источников питания учитывают:

род тока;
внешнюю характеристику источника питания;

Известно, что с точки зрения экономики предпочтительны источники переменного тока, в связи с этим применение источников постоянного тока возможно только при достаточном технико- экономическом обосновании.

Выбор внешней характеристики источника питания производят исходя из формы статической вольт-амперной характеристики дуги или шлаковой ванны. Определяющими моментами здесь является стабильность процесса при изменениях длины дугового промежутка.

Среди известных источников принятого рода и внешней характеристики следует выбрать источник, номинальный ток которого соответствует току по рассчитанному режиму. Правильным считается выбор с минимальным превышением номинального тока над расчетным.

ЛИТЕРАТУРА, Нормативные акты

1. ГОСТ 26001-84 Свариваемость материалов. 2. ГОСТ 5264-80 Ручная дуговая сварка. Соединения сварные. Основные типы, конструктивные элементы и размеры. 3. ГОСТ 14771-76 Полуавтоматическая сварка в среде защитных газов. 4. ГОСТ 15543-70 Полуавтоматы для сварки в защитных газах. 5. ГОСТ19903-74 Сталь прокатная толстолистовая. Сортамент. 6. ГОСТ 8732-78 Трубы Сортамент. 7. ГОСТ 9467-75 Электроды. 8. ГОСТ 22456-80 Сварочная проволока омеднённая. 9. Закон РФ «Об охране атмосферного воздуха» № 96-ФЗ от 04.05.1999г

Научно-техническая литература

10. Виноградов В.С. Электрическая дуговая сварка: учебник для

нач. проф. образования/ В.С. Виноградов. -3-е изд., стер. –

М.: Издательский центр «Академия», 2009. -320 с.

11. Виноградов В.С. Оборудование и технология дуговой

автоматической и механизированной сварки: Учеб. для проф. учеб.

заведений. – 4-е изд., стереотип. – М.: Высш. шк.; Изд. Центр

«Академия», 2001. – 319 с.: ил.

12. Герасименко А.И. Основы электрогазосварки: учебное

пособие /А.И. Герасименко. – Изд. 6-е. – Ростов н/Д : Феникс,

2008. – 380 с.: ил. – (НПО).

13. Гуськова Л.Н. Газосварка: рабочая тетрадь: учебное пособие для

образовательных учреждений начального проф. образования

/ Л.Н. Гуськова. – М.: Издательский центр «Академия», 2008.

14. Маслов Б.Г. Производство сварных конструкций: учебник для

студ. учреждений сред. проф. образования / Б.Г. Маслов,

А.П. Выборнов. — 2-е изд., стер. – М.: Издательский центр,

«Академия» , 2008. – 256 с.

15. Маслов В.И. Сварочные работы: Учеб. для нач. проф. образования

/ Валентин Иванович Маслов. – 2-е изд., стер. – М.: Изд. Центр

«Академия» , 2002. – 240с.: ил.

16. Овчинников В.В. Газосварщик: учеб. пособие / В.В.Овчинников.

17. Овчинников В.В. Дефекты сварных соединений: учеб. Пособие

/ В.В.Овчинников. – 2-е изд., стер. – М.: Издательский центр

«Академия», 2009. – 64 с. — (Сварщик).

18. Овчинников В.В. Оборудование, механизация и автоматизация

сварочных процессов: практикум: учеб. пособие для студ.

Учреж дений сред. проф. образования / В.В.Овчинников. – М.:

Издательский центр «Академия», 2010. -128 с.

19. Овчинников В.В. Сварщик на лазерных и электронно-лучевых

Издательский центр «Академия», 2008. – 64 с. — (Сварщик).

Овчинников В.В. Охрана труда при производстве сварочных

работ: учеб. Пособие / В.В.Овчинников. – М.: Издательский центр «Академия», 2008. – 64 с. — (Сварщик).

21. Полякова Р.Г. Газосварщик: Учебное пособие для ПТУ \ Под ред.

В.В.Шапкина. — СПб.: Политехника, 2003.- 354 с.: ил.

22. Потапьевский А.Г. Сварка в защитных газах плавящимся элек

тродом М.: Машиностроение, 2004. 273 с.

23. Прох Л.Ц. и др. Справочник по сварочному оборудованию –

2-е издание, переработанное и дополненное. – К.: техника,

24. Рыбаков В.М. Дуговая и газовая сварка. М.: Высшая школа,

25. Сварка в машиностроении. Справочник в 4-х т./ Ред.- с 24 кол.:

Г.А.Николаев (пред.) и др.- М.: Машиностроение, 2005. – Т.2

(Под ред. А.И. Акулова).

26. Сварка и резка материалов: Учеб. Пособие для нач. проф. образо

вания / М.Д. Банов, Ю.В. Казаков, М.Г. Козулин и др.; Под ред.

Ю.В. Казакова. – 4-е изд., испр. – М.:

Издательский центр «Академия», 2004. – 400 с.

27. Сварочные работы. ООО «Аделант». 2008. – 320 с. Серия

28. Справочник электрогазосварщика и газорезчика: Учеб. пособие

для нач. проф. образования / Г.Г.Чернышов, Г.В.Полевой,

А.П.Выборнов и др.; Под ред. Г.Г.Чернышова. – М.: Издатель

ский центр «Академия», 2004. – 400 с.

29. Феофанов А.Н. Чтение рабочих чертежей: учеб. Пособие /

А.Н.Феофанов. – М.: Издательский центр «Академия», 2007.

30. Шебеко Л.П. Оборудование и технология дуговой автомати-

ческой и механизированной сварки: Учеб. Для сред. ПТУ. – М.:

Высшая школа, 2007. — 279 с.

31. Юрьев В.П. Справочное пособие по нормированию материалов

и электроэнергии для сварочной техники. М.: Машинострое

32. Юхин Н.А. Газосварщик: Учеб. Пособие для нач. проф.

образования /Николай Александрович Юхин; Под ред.

О.И.Стеклова. – М.: Издательский центр «Академия», 2005. –160с.

33. Юхин Н.А. Выбор сварочного электрода. Учебно – справочное

пособие под ред. О.И. Стеклова изд. «СОУЭЛО» — М.: 2003. -69 с.

34. Юхин Н.А. Механизированная дуговая сварка плавящимся элек

тродом в защитных газах (MIG/MAG) под ред. О.И. Стеклова

изд. «СОУЭЛО» — М.: 2002. -73 с., ил.

35. Юхин Н.А. Ручная дуговая сварка неплавящимся электродом в

защитных газах (TIG/WIG) под ред. О.И. Стеклова

изд. «СОУЭЛО» — М.: 2001. -49 с., ил.

36. Чернышов Г.Г. Сварочное дело: Сварка и резка металлов:

Учебник для нач. проф. образования / Георгий Георгиевич

Чернышов. – 2-е изд., стер. – М.: Издательский центр

«Академия», 2004. – 496с.

Интернет-ресурсы

Содержание курсовой работы

Курсовая работа состоит из следующих разделов:

1. Характеристика заданной сварной конструкции

2.Химический состав материала, физико-механические свойства используемого материала;

3. Технологическая свариваемость металла изделия;

4. Обоснование выбора способа сварки;

5. Выбор сварочных материалов;

6. обоснование режимов сварки;

7. Выбор источников питания;

8. Обоснование выбора сварочного оборудования;

9. Выбор показателей для количественной оценки технологичности конструкции.

Характеристика заданной сварной конструкции

Здесь необходимо осветить:

конструктивное оформление, основные размеры и типы применяемых сварных соединений;

— анализ технологичности конструкции. Возможность расчленения ее на отдельные узлы, подузлы, которые могут быть собраны и сварены на специальных рабочих местах с применением универсальной сборочно-сварочной оснастки и механизированных способов сварки с учетом свариваемости стали .

Примеры похожих учебных работ

«Материаловедение конструкционных материалов» «Выбор материалов для свадебного .

. дальнейшем хотела создать бизнес по пошиву и декору платьев. Целью курсовой работы является научно-обоснованный инженерный подход . конструктивную основу, можно добиться образной новизны модели. Работа по унификации деталей одежды – это метод .

Описание условия работы, выбора материала и технологии упрочняющей обработки распределительного .

. позволяет более эффективно наполнять рабочей смесью цилиндры на разных оборотах. Условия работы распределительного вала Распределительного вал обязан выдерживать режим работы двигателя при самых разных оборотах коленчатого .

Возникновение и развитие сварки (2)

. газа с кислородом и др. Газовая сварка осуществляется путём нагрева до . сварки перед этими процессами следующие: экономия металла – 10. 30% и более в зависимости от сложности конструкции уменьшение трудоёмкости работ, сокращение сроков работ .

Сварка, склеивание пластмасс

. структуру, разрабатываются новые конструкции сварочной аппаратуры, организуется серийный выпуск горелок, оборудования для сварки. Сварка сегодня - механизированный и автоматизированный процесс, позволяющий получить более качественные сварные швы. .

Сварка отопления

. времени должна возрастать незначительно. Для изготовления батареи в моей работе используются низкоуглеродистая, низколегированная сталь. . и высокой температуре ( корпуса вращающихся цементных печей, трубных мельниц, биобарабанов и т.п.) 1.2 .

Технологические процессы сварки рамы для листопрокатного производства

. технология автоматической и механизированной дуговой сварки; даны особенности сварки конструкционных материалов различных групп и изготовления сварных конструкций, . и задачи работы: разработать технологические процессы сварки рамы для листопрокатного .

Технологии и технологи
Инженерные сети и оборудование
Промышленность
Промышленный маркетинг и менеджмент
Технологические машины и оборудование
Автоматизация технологических процессов
Машиностроение
Нефтегазовое дело
Процессы и аппараты
Управление качеством
Автоматика и управление
Металлургия
Приборостроение и оптотехника
Стандартизация
Холодильная техника
Архитектура
Строительство
Метрология
Производство
Производственный маркетинг и менеджмент
Текстильная промышленность
Энергетическое машиностроение
Авиационная техника
Ракетно-космическая техника
Морская техника

Все документы на сайте представлены в ознакомительных и учебных целях.
Вы можете цитировать материалы с сайта с указанием ссылки на источник.

Реферат на тему "Анализ технических требований к сварной конструкции"

В современном сварочном производстве характерны разнообразие способов дуговой сварки, широкий масштаб их применения в различных отраслях промышленности и привлечение большого числа рабочих.

Трубопроводы, корпуса судов, изделия судового машиностроения изготавливают с применением прогрессивных материалов и способов дуговой сварки. К последним в основном относятся ручная дуговая сварка покрытыми электродами, механизированная сварка сталей под флюсом и в углекислом газе, механизированная сварка в аргоне и в азоте сплавов на основе алюминия, меди, титана.

Успехи в разработке и производстве покрытых электродов обусловили высокую производительность ручной дуговой сварки сталей, не уступающих механизированной сварке под флюсом и в углекислом газе, поэтому этот способ широко применяют в отрасли. При изготовлении стальных корпусов судов сварки под флюсом позволило в основном механизировать выполнение швов в нижнем положении. Однако на корпусах современных судов более половины объема сварочных работ выполняются в положениях, отличных от нижнего. Механизация сварки этой группы швов в значительной мере осуществляется за счет сварки в углекислом газе электродной проволокой диаметром от 0,8 до 1,4 мм.

Механизированная сварка в углекислом газе получила широкое применение при изготовлении стальных судовых трубопроводов диаметром 22 мм и более, приварке к трубопроводам фланцев, штуцеров. При изготовлении трубопроводов из медно-никелевых сплавов применяют механизированную сварку в азоте плавящимся вольфрамовым электродом. На заводах освоена и широко применяется ручная аргонодуговая сварка неплавящимся вольфрамовым электродом и механизированная сварка плавящимся электродом сплавов алюминия и титана.

Внедрение в производство большой номенклатуры конструкционных и сварочных материалов, способов дуговой сварки обусловило необходимость исследования влияния технологии сварки на характер излучения электрической дуги с целью определения его опасности для органов зрения, эффективности выпускаемых промышленных средств защиты глаз и соответствия параметров отечественных светофильтров физиологическим особенностям органов зрения.

Выше перечисленные способы сварки широко применяемые не только в судостроении, но и в других отраслях промышленности, значительно отличающихся друг от друга в связи с чем позволяют более полно исследовать влияние технологии сварки на излучение электрической дуги и определить его интенсивность в различных областях спектра.

На ОАО «НефАЗ» используют различные способы сварки: контактная, точечная, полуавтоматическая, аргонодуговая, в среде СО₂, ручная дуговая и так далее.

Данными способами сварки изготавливают различные конструкции, цистерны, вахтовые автобусы, автобусы, прицепы и так далее. Для изготовления какого-либо сваренного изделия используют приспособления, обеспечивающие надежное закрепление деталей, быструю и точную установку по упорам в заданной последовательности и должно быть удобно в эксплуатации, которые могут быть ручными, механизированными и автоматизированными.

Использование приспособления повысит производительность труда, сократит время производства сварной конструкции, повысит качество сборки–сварки, облегчит труд рабочего.

Целью курсового проекта является спроектировать приспособление для сборки-сварки изделия «Задний борт».

1. Технологический раздел

1.1 Анализ технологических требований к сварной конструкции

Для выполнения курсового проекта предложена сварная конструкция "Задний борт", которая крепится на платформу Камаза. Данная сварная конструкция может эксплуатироваться в различных климатических условиях, подвергается динамическим и вибрационным нагрузкам при ее эксплуатации и статическим нагрузкам от собственного веса.

Данная сварная конструкция "Задний борт" относится к 2 классу ответственности, ОСТ 23.2.429 - 80, к ней предъявляют следующие требования:

1. не допускаются дефекты т.к. из-за них сварная конструкция становится хрупкой.

2. горячие и холодные трещины не допускаются;

3. подрезы основного металла допускаются, если глубина подреза не превышает 10% толщины свариваемых деталей, но не более оного мм;

4. перед привариванием к оси производят наплавку электродами, для того чтобы обеспечить высокую износостойкость.

5. сварная конструкция должна быть рассчитана на статическую и усталостную прочность;

6. жесткости, прочности, пластичности.

7. непровары допускаются в стыковых швах при сварке на весу и невозможности подварки с обратной стороны шва и в угловых швах, если дефектный участок не превышает 20% толщины шва 10 мм. и не более 2 мм при толщине 10 мм;

8. газовые поры не допускаются;

9. не допускается высота наплыва более 30% высоты шва. Общая протяженность наплыва не должна превышать 20% длины шва;

Сварные конструкции

Изучение сущности сварной конструкции – металлической конструкции, части которой соединены при помощи сварки, клёпки либо других способов соединения. Ознакомление с видами производства сварных металлических конструкций. Определение свариваемости стали.

Рубрика	Производство и технологии
Вид	курсовая работа
Язык	русский
Дата добавления	25.01.2015
Размер файла	867,6 K

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Данный курсовой проект является заключительной частью дисциплины «Производство сварных конструкций». Главной целью этого курсового проекта является закрепление знаний учащегося, научиться самостоятельно работать с полученными знаниями и получить опыт работы в области разработки технологических процессов изготовления сварных конструкций.

В данном курсовом проекте мною были применены навыки по выбору подходящей для конструкции марки стали, определению типов сварных швов, способов сварки, расчёту режимов, выбору и разработке приспособлений и сварочного оборудования.

Сварные металлические конструкции - это конструкции, которые производятся при помощи сварки. Без сварных конструкций невозможно представить строительство зданий, возведение мостов, машиностроение и другие отрасли промышленности.В виде сварных конструкций изготовляется примерно 95% всех стальных конструкций.

Сварные конструкции имеют ряд преимуществ перед клепаными: экономия металла (10--20%) в результате более полного использования сечения и меньшего веса соединит, элементов; меньшая стоимость (благодаря индустриальности изготовления, применению относительно недорогого оборудования); плотность (герметичность) сварных швов, что особенно важно для резервуаров, трубопроводов и гидротехнических сооружений. К недостаткам сварных конструкций следует отнести развитие сварочных напряжений и деформаций как временных (в процессе сварки), так и остаточных. Правильно выбранная технология сварки и ряд специальных мероприятий позволяют изготавливать сварные конструкции достаточно высокого качества.

Повышение механических свойств зоны термического влияния достигается применением рациональных методов сварки, термической и механической обработкой конструкций после сварки. При правильно выбранном технологическом процессе металл шва равнопрочен с основным металлом. Изготовление сварных конструкций осуществляется главным образом дуговой автоматической, полуавтоматической и ручной сваркой плавящимся электродом. Элементы большой толщины (30--50 мм и более) рекомендуется сваривать электрошлаковой сваркой. Ручную сварку применяют при изготовлении конструкций, швы которых имеют относительно малую протяженность и различные направления.

Сварные конструкции выделяются огромным разнообразием изделий. По методу получения заготовок они бывают литосварными, кованосварными, штампосварными и листовыми конструкциями.

Есть ещё один вид классификации сварных конструкций - по целевому назначению. Так, например, бывают судовые, авиационные, вагонные и другие виды конструкций в виде балок, колонн, решетчатых, оболочных, корпусных транспортных конструкций, деталей машин или приборов.

Производство сварных металлических конструкций может быть единичным, серийным и массовым. При единичном производстве каждый раз осуществляется изготовление конструкций, отличающихся по размерам и формам от предыдущих. При таком производстве отсутствует специализация рабочих мест, поскольку их приходится постоянно перестраивать. Сборка изделий производится с помощью специальных инструментов и приспособлений.

Серийное производство предполагает изготовление аналогичных изделий сериями или партиями. В нём на каждом рабочем месте выполняются определённые сборочные операции с помощью специализированных приспособлений строго определённого предназначения.

В ходе массового производства выпускаются изделия одного ассортимента в течение длительного периода. Как правило, это очень востребованные на рынке детали. В этом сегменте бизнеса обязательно должна соблюдаться технология производства сварных конструкций, а также строгое соответствие всех выпускаемых конструкций стандартным типоразмерам.

В период подготовки к сварке металлические заготовки могут подвергаться различным операциям - правке, очистке и подготовке поверхности, разметке и маркировке, резке, гибке, штамповке и механической обработке, что предполагает наличие специального оборудования.

Исходя из всего выше сказанного можно сделать вывод что производство сварных конструкций это весьма сложное и ответственное дело к которому необходимо подходить со всей ответственностью. И данный курсовой проект готовит к такой работе.

1. Технологический раздел

1.1 Описание сварной конструкции

Заданием данного курсового проекта является разработка технологического процесса на изготовление центрально сжатой колонны с профилем поперечного сечения состоящего из швеллеров с полками расположенными внутрь сечения. Колонна - это вертикальный элемент передающий нагрузку от вышележащих конструкций на фундамент и воспринимающий усилие сжатия. Чертёж колонны с указанием размеров приведён дальше.Высота стойки колонный по условию 2,2 метра. Программа выпуска 30 000 штук. Для изготовления конструкции было предложено 3 марки сталей Ст 70Г, 08кп, 38Х2МЮА.

При деталировке колонна была разделена мною на 4 основных детали:

· Швеллер (позиция 1)

· Планка (позиция 2)

· Траверса (позиция 3)

· Основание (позиция 4)

При выборе швеллера мною было выявлено то, что он имеет не стандартные размеры, и в ГОСТ 8240-97 подходящий мне швеллер отсутствует. В связи с этим мною было принято решение изготовить сварной швеллер необходимых размеров.

При деталировке швеллер был разделён на 2 элемента:

· Стенка (позиция 1.1)

· Полка (позиция 1.2)

(размеры и чертежи элементов так же приведены в пункте 1.3)

1.2 Технические условия на изготовление сварной конструкции

Сварная конструкция - это любая металлическая конструкция части которой соединены при помощи сварки, клёпки либо других способов соединения. Конструкция должна быть прочной, жесткой и надёжной, а также экономичной и минимально трудоёмкой при изготовлении и монтаже. Они должны обладать устойчивостью, долговечностью, ремонтопригодностью и технологичностью изготовления.

Не допускается на одной несущей конструкции применять и сварку и клёпку по противоположным концам конструкции, так как эти два способа по-разному распределяют нагрузку.

При проектировании металлических сварных конструкций должны учитываться следующие требования:

1.3 Подсчёт массы сварной конструкции

Массу каждого элемента конструкции можно определить или:

· Исходя из объёма деталей входящих в конструкцию

Где - плотность металла, г/см 3 ; 3

- объём детали сварной конструкции, см 3

· По массе 1 погонного метра детали

Где - вес 1 пог. м. детали (берётся из сортамента на деталь) Кг/м

- длинна детали, м

Для расчёта массы своей конструкции я использовал формулу использующую объём детали, так как в сортаменте нет профилей соответствующих моим деталям.

Курсовая работа на тему «Расчет и проектирование стержневой сварной конструкции»

Сварные металлические конструкции благодаря своим высоким технико-экономическим качествам применяются во всех отраслях народного хозяйства. Широкое использование в строительстве металлических конструкций позволяет проектировать сборные элементы зданий и сооружений сравнительно малой массы, организовывать поточное производство конструкций на заводах и поточно-блочный монтаж их на строительной площадке.

Курсовая работа на тему «Расчет и проектирование стержневой сварной конструкции» обновлено: 31 октября, 2020 автором: Научные Статьи.Ру

Научные Статьи.Ру / Примеры / Курсовые работы / Строительство / Курсовая работа на тему «Расчет и проектирование стержневой сварной конструкции»

. АНАЛИЗ РАСЧЕТНОЙ СХЕМЫ

. ТИП ПОПЕРЕЧНОГО СЕЧЕНИЯ БАЛКИ

. ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАЗМЕРА СЕЧЕНИЯ БАЛКИ

.1 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВЫСОТЫ БАЛКИ ИЗ УСЛОВИЯ ПРОЧНОСТИ

Нужна помощь в написании курсовой?

Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Наша система гарантирует сдачу работы к сроку без плагиата. Правки вносим бесплатно.

.2 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВЫСОТЫ БАЛКИ ИЗ УСЛОВИЯ ЖЕСТКОСТИ И МАКСИМАЛЬНОГО ПРОГИБА

.3 ВЫБОР ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ РАЗМЕРОВ СЕЧЕНИЯ

.1 РАСЧЕТ НА ПРОЧНОСТЬ

.2 ПРОВЕРКА ОБЩЕЙ УСТОЙЧИВОСТИ БАЛКИ

.3 ПРОВЕРКА МЕСТНОЙ УСТОЙЧИВОСТИ

. НАЗНАЧЕНИЕ РАЗМЕРОВ ПЛАНОК, СОЕДИНЯЮЩИ ВЕТВИ БАЛКИ

. РАСЧЕТ КРЕПЛЕНИЯ СТЕРЖНЕВОЙ КОНСТРУКЦИИ К СТЕНЕ

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

поперечное сечение стержень прочность балка

Проектирование экономически эффективных металлических конструкций, основанное на правильном выборе конструктивных форм, использование типовых и унифицированных решений и соответствующем расчете — начальный и один из главных этапов создания сварной металлической конструкции.

1. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

Стержневая конструкция одним концом жестко прикреплена к стенке, нагружена продольной силой Pz = 300 кН и поперечной Qy = 0,5Pz (x, y — главные оси поперечного сечения, z — продольная ось). Сила Pz приложена внецентренно, с эксцентриситетами ex — 0 и ey — 400 мм (ey > 0 при приложении силы Pz ниже центра сечения). Поперечное сечение ограничено габаритами hmax =450мм и bmax =300мм. Длина стержня L=2м. Материал — сталь ВСт3сп. Нагрузка циклическая, пульсирующая (с коэффициентом асимметрии цикла ρ=0), число циклов за срок службы n=106. При работе на выносливость наибольшую концентрацию напряжений создают угловые швы, присоединяющие конструкцию к стенке (6-я группа по СНиП).

Максимальное поперечное перемещение свободного конца при расчете на жесткость f= L/100=20мм.

2. АНАЛИЗ РАСЧЕТНОЙ СХЕМЫ

На рисунке 1.а представлена схема приложения сил к стрежневой системе.

Рисунок 1. Схема приложения сил к стержневой конструкции.

После анализа исходных данных, преобразуем схему приложения сил (рисунок 1.б): воспользовавшись теоремой о параллельном переносе силы (известно из теор. механики), переносим силу Pz в точку пересечения осей X и У, прибавляя при этом пару сил с моментом, равным моменту силы Pz относительно точки, куда переносится сила (mPz= Pzx ey=120 кНм).

Из преобразованной схемы видно, что изгиб стержня происходит только относительно оси Х, т.е. Му=0.

Определим максимальный изгибающий момент, относительно оси X. Для этого определим опорные реакции и посмотрим эпюры поперечных сил и изгибающих моментов.

Рисунок 2. Эпюры поперечных сил и изгибающих моментов.

V=150 кН; H= 300 кН; m0= 360 кНм.

Как видно из рисунка 2, максимальный изгибающий момент относительно оси Х — Мх= 360 кНм.

Предположим, что поперечное сечение рассматриваемого стержня — сплошной прямоугольник.

Тогда площадь поперечного сечения:

А= hmaxx bmax =0,45х0,3=0,135 м2

Момент сопротивления сечения относительно оси X и У соответственно:

Значение относительных эксцентриситетов:

Согласно СНиП, если наибольший из эксцентриситетов имеет значение от 5 до 20, то стержневой элемент является изгибаемой балкой, при расчете которой необходимо учитывать действие сжимающей силы.

3. ТИП ПОПЕРЕЧНОГО СЕЧЕНИЯ БАЛКИ

Рисунок 3. Тип поперечного сечения балки.

4.ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАЗМЕРА СЕЧЕНИЯ БАЛКИ

4.1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВЫСОТЫ БАЛКИ ИЗ УСЛОВИЯ ПРОЧНОСТИ

Рисунок 4. Схематизация сечения.

Для основной балки нагрузка является изгибающий момент. Условие прочности:

где [σ] — допускаемое напряжение.

Допускаемое напряжение из условий статической прочности и устойчивости:

где Ry= σT/γm — расчетное сопротивление по пределу текучести, для Ст3сп σT=250 МПа, γm=1,05 (коэф. надежности по материалу),

φ=0,6 — коэффициент зависящий от гибкости и учитывающий эксцентриситет.

Допустимое напряжение при работе на выносливость:

[σ]= ɑxγvxRv

где Rv=45 МПа — расчетное сопротивление, выбирается по СНиП в зависимости от марки стали и концентрации напряжений в сварном соединении; ɑ=1,63 — коэффициент зависящий от числа циклов нагружения (n=106); γv=2/(1- ρ)=2 — коэффициент, отражает зависимость допустимых напряжений от показателя асимметрии цикла (ρ=0).

Из двух значений допустимых напряжений выбираем меньшее:

Оптимальная высота балки из условий прочности:

4.2 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВЫСОТЫ БАЛКИ ИЗ УСЛОВИЯ ЖЕСТКОСТИ И МАКСИМАЛЬНОГО ПРОГИБА

Оптимальная высота балки из условия жесткости:

где E=2,06×105 МПа — модуль упругости.

Требуемый момент инерции сечения:

4.3 ВЫБОР ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ РАЗМЕРОВ СЕЧЕНИЯ

Из условия равенства требуемых моментов инерции сечения (Jxσ=Jxf), определяем порог высоты балки, ниже которого действуют уравнения жесткости, а выше уравнения прочности.

Из расчета видно hσ˃h*, следовательно для данного сечения, при данных нагрузках оптимальной является высота hσ=724,5 мм. Но по условию задания высота балки ограничена hmax=450мм. Из этого следует что высота сечения h= hmax=450мм.

Толщину стенки назначаем из условия обеспечения местной устойчивости:

Момент инерции двух стенок:

Суммарный момент инерции двух полок:

Площадь одной полки:

An1=2 Jxn/h=2×4,9406×10-4/0,45=21,9582×10-4 м2

Sn=An1/b=21,9582×10-4/0,3=0,0073 м=7 мм

5. ПРОВЕРОЧНЫЙ РАСЧЕТ

5.1 РАСЧЕТ НА ПРОЧНОСТЬ

Уточняем площадь поперечного сечения балки:

площадь двух стенокc=0,45х0,005х2=0,0045 м2

площадь 2 полокn=(0,3-2х0,005)х0,007х2=0,00406 м2

площадь всего сечения

Момент инерции сечения относительно оси Х:

Нормальное напряжение в балке:

Нормальное напряжение рассчитываем для двух точек:

место соединения полки швеллера со стенкой (y=h/2)

— край у швеллера (у=0)

Касательные напряжения в сечении:

где AQ=AC=0,0045 м2 — суммарная площадь сечения элементов, плоскость которых параллельна плоскости действия силы Qy.

Как видно из расчета, условие прочности не выполнено, присутствует большое перенапряжение. Это связано с тем, что оптимальная высота балки больше назначенной (габаритные размеры балки ограничены по условию задания). Для снижения напряжений необходимо увеличить площадь сечения балки.

— толщина стенки Sс=10 мм;

толщина полки Sп=15 мм;

высота и ширина балки без изменений.

площадь 2 стенок

площадь 2 полок

Нормальное напряжение в балке в месте соединения полки швеллера со стенкой (y=h/2)

у края швеллера (y=0).

где AQ=AC=0,009 м2 — суммарная площадь сечения элементов, плоскость которых параллельна плоскости действия силы Qy.

Условие прочности выполнено. Запас прочности составляет ≈ 8%.

Рисунок 5. Размеры элементов сечения.

Соединение полок швеллеров со стенкой осуществляется автоматической сваркой, шов У7; подготовка кромок и конструктивные размеры шва по ГОСТ 8713-79.

5.2 ПРОВЕРКА ОБЩЕЙ УСТОЙЧИВОЧТИ БАЛКИ

Сечение балки состоит из двух одинаковых ветвей — швеллеров, соединенных между собой планками (связями). Расстояние между осями связей — 1 м.

Рисунок 6. Швеллер.

Условие обеспечения устойчивости:

Определение значения коэффициента φu:

Где L=1 м — расстояние между закреплениями, препятствующими перемещениям в горизонтальной плоскости;n=0,15 м — ширина полки швеллера.

-коэффициент ψ (при α≤ 40)

где Jx и Jy — моменты инерции ветви (одного швеллера)

φ1 ˃0,85, тогда φu=0,68+0,21φ1=0,68+0,21х19,61=4,8

Общая устойчивость балки обеспечивается при значениях φu ≥1.

5.3 ПРОВЕРКА МЕСТНОЙ УСТОЙЧИВОСТИ

Устойчивость стенки обеспечивается при условии:

Принятая толщина стенки 10 мм больше требуемой по условию обеспечения устойчивости. Значит, устойчивость стенки обеспечена.

Устойчивость полки швеллера обеспечивает при условии:

Местная устойчивость полки швеллера обеспечивается.

6. НАЗНАЧЕНИЕ РАЗМЕРОВ ПЛАНОК, СОЕДИНЯЮЩИХ ВЕТВИ БАЛКИ

Определим условную поперечную силу, приходящуюся на систему планок, вызванную наличием эксцентриситетов.

При соединении ветвей балки планками силу Q следует считать распределенной равномерно между планками.

Рисунок 7. Соединение планками.

В планке возникает напряжение, вызванное изгибающим моментом:

где L=1 м — расстояние между центрами планок;

Sпл — толщина планки (принимаем — 15 мм);

lпл — длина планки;

Из условия прочности:

принимаем lпл=300 мм

Ширину планки принимаем равной расстоянию между осями ветвей0=b-2u=0,3-2х0,0412=0,22 м

В планке возникают нормальные и касательные напряжения, поэтому условие прочности для планки:

силу приходящую на одну планку принимаем Q1=Q/2=120/2=60 кН.

При принятых размерах планки условие прочности выполняется.

Катет шва, соединяющего планку с балкой назначаем из конструктивных соображений k=5 мм.

При действии на угловой шов изгиба и среза, суммарные напряжения проверяют по формуле:

7. РАСЧЕТ КРЕПЛЕНИЯ СТЕРЖНЕВОЙ КОНСТРУКЦИИ К СТЕНЕ

Катет шва назначаем из условия:

Соединение балки со стенкой производится полуавтоматической сваркой в среде углекислого газа, швы Т1 по ГОСТ14771-76; приварка полок швеллера катетом kn=17 мм, стенки швеллера катетом kc=11 мм.

1.СНиП 11-23-81 «Стальные конструкции»

.Николаев Г. А., Винокуров В. А. Сварные конструкции. Расчет и проектирование: Учеб. для вузов. — М.: Высш. шк., 1990. — 446 c.: ил.

.Мандриков А. П. Примеры расчета металлических конструкций: Учеб. пособие для техникумов. — М.: Стройиздат, 1991. -431 c.: ил.

.Справочник по специальным работам. Часть 1: «Сварочные работы в строительстве». Под ред. В. Д. Тарана. — М.: Стройиздат, 1971 г.

Читайте также: