Лекция 3 - Листови панели и проводници за заваряване на Т-образни греди
1. За листовите панели основните видове заваръчни деформации са:
а) локални изпъкналости - овални или кръгли;
б) редуващи се издатини и вдлъбнатини с цилиндрична форма (вълнообразност);
в) ъглова деформация под формата на така наречената "къща" по оста на челната заварка;
Вълнообразните и усукващи деформации на листовете са много по-лесни за премахване от издутини или "къщи" и съответно изискват много по-малко усилия. Поради тази причина при по-нататъшни изчисления на якостта е необходимо да се вземат предвид главно тези реактивни сили, които възникват върху скобите на стойката в резултат на образуването на издутини и "къщи" под действието на температура и свиване на огъващи моменти.
Що се отнася до силите, които могат да възникнат върху скобите по време на образуването на "пукания", т.е. издутини, които са резултат от изкълчване (под действието на натискни заваръчни напрежения в равнината на листовете), то тези реактивни сили са незначителни (теоретично равни на нула). Тази разпоредба обаче се прилага само за сглобяването и заваряването на първите шевове, когато "поперите" все още не могат да се оформят под скобите, тъй като панелът все още е захванат в плоско състояние преди заваряването. Ако след заваряване на първите шевове панелът се освободи от затягане, тогава тези издутини ще се появят незабавно и следователно, когато листовете се затягат отново (например за заваръчни шевове от обратната страна), те ще трябва да бъдат принудително изправени, като се прилагат значителни усилия върху скобите на заваръчната стойка.
Кръгла издутина може да се разглежда като извита плоча с твърдо фиксиран контур. Когато такава плоча се огъне от равномерно разпределено натоварванеq, стойността на деформацияfв центъра ще бъде равна на:
където е цилиндричната коравина на плочата,kgf×cm;
E– модул на еластичност(E = 2.1×106 kgf/cm2);
δ– дебелина на плочата,cm;
ν = 0.3– коефициент на Поасон (за стомана);
;
P– желаното налягане върху плочата,kgf.
2. Основните видове деформации на заварени греди са: надлъжно (аксиално) огъване, напречно огъване (гъба); усукване.
Според естеството на силовото действие на монтажно-заваръчните устройства се разграничават проводници, които държат гредата от деформация по време на заваряване и охлаждане на шевовете, и проводници (фиг. 1), които служат за компенсиране на остатъчните деформации на гредата чрез нейното предварително огъване или усукване, т.е. деформация в обратна посока. Най-често срещаните в производството са проводниците от първия тип. При тях силите върху стегите трябва да са достатъчни, за да не се деформира гредата при нейното заваряване и охлаждане.
Снимка 1 - Наклонител за монтаж и заваряване на Т-образни греди
3. Определяне на силите за фиксиране на части
Затягащите устройства обикновено се изчисляват на два етапа:
1. Определете необходимите сили на затягане за части и продукти.
2. Изчислете конструкцията на затягащото устройство и други елементи на приспособлението за якост и твърдост под действието на тези сили.
Закрепените части трябва да бъдат в баланс под действието на всички затягащи сили и такива сили, произтичащи от процеса на заваряване и опорните реакции. Освен това трябва да се осигури пълен контакт на основните повърхности на частите с всички монтажни елементи на устройството и да се изключи възможността за разместване на частите.
Следните сили могат да действат в монтажното и заваръчното приспособление:
а) запазване на продукта от деформация по време на захващане, заваряване, охлаждане и свиване на заваръчните шевове; б) осигуряванеплътно притискане на части (без пропуски); в) осигуряване на предварително обратно отклонение на частите, за да се компенсира остатъчната деформация на заваряване (ако е предвидено от технологичния процес); г) други сили (сила на теглото на продукта, заваръчни устройства, инерция и др.)
За определяне на силите, изброени в параграфи. "а" и "б", чрез теоретични изчисления (по методите на теорията на заваръчните деформации) или експериментално (върху опитни или глави проби), се установяват формата и размерите на остатъчните заваръчни деформации (съгласно параграф "а") или действителните отклонения (съгласно параграф "б"). След това чрез изчисление се определят силите, необходими за намаляване на тези деформации до нула.
При изчисляване трябва да се ръководи от такива стойности, мястото на приложение и посоката на силите на затягане, при които техните стойности са най-големи.
Необходимата сила на затягане трябва да се определи, като се вземе предвид коефициентът на безопасност, който осигурява увеличаване на силите, както и променливостта на монтажа, закрепването, отклоненията във формата и размера на детайлите, износването на приспособленията и др. Коефициентът на безопасност за ръчни скоби се препоръчва да се вземе равен на 2, за механизирани - 1,5.
Нека да разгледаме някои примери.
Аз. Стойки за листови конструкции.
Проектната сила на ръба (фиг. 1) се определя по формулата:
където p е желаното налягане върху плочата;
r е радиусът на кръглата издутина;
f– стойност на деформация;
E– модул на еластичност;
δ– дебелина на плочата.
Снимка 1 - Деформация на листовия панел под формата на кръгла издутина
Напрежението на огъване се определя по формулата:
Очаквана специфична сила на двата ръба:QР = 40 kN.
Отчитайки коефициента на безопасност на ИЕС им. Е.О. Патон в техните стендове за монтаж и заваряване на листови панелиприлагаQP =2Pна 1 метър фуга.
С относително малки ъглови деформации и малки дебелини (δ 2- при заваряване в тройници с един шев;
PY = 1.15 1.7DK 2- при заваряване в тройници с два шева;
D = 30000– за автоматично заваряване;
D = 40000– за ръчно заваряване;
k– крак на ъглов шев,cm.
Пълно натоварванеQвърху цялата греда:
Изчисляване на притискащите сили за греда съгласно фиг. 3б:
За гредата съгласно фиг. 3, в:
За I-греда горните формули определят огъването в обратна посока, като заместват новия ексцентрицитетeи инерционния момент на цялото сечение на I-гредата във формулите. След това и двата завоя (тройник и I-лъч) се сумират и от тях се определят произтичащите сили, възникващи в проводника.
5. Определяне на силата в шаблона за монтаж и заваряване
Сила на свиване на двата шева:PY = 1.15·1,7DK 2 .
Натоварване върху цялата греда:Q = qL.
Опорни реакции в краищата:R = Q/2.