Расчет и проектирование сварной балки двутаврового сечения. Курсовая работа (т). Другое.
⚡ 👉🏻👉🏻👉🏻 ИНФОРМАЦИЯ ДОСТУПНА ЗДЕСЬ ЖМИТЕ 👈🏻👈🏻👈🏻
Вы можете узнать стоимость помощи в написании студенческой работы.
Помощь в написании работы, которую точно примут!
Похожие работы на - Расчет и проектирование сварной балки двутаврового сечения
Скачать Скачать документ
Информация о работе Информация о работе
Скачать Скачать документ
Информация о работе Информация о работе
Скачать Скачать документ
Информация о работе Информация о работе
Скачать Скачать документ
Информация о работе Информация о работе
Скачать Скачать документ
Информация о работе Информация о работе
Скачать Скачать документ
Информация о работе Информация о работе
Скачать Скачать документ
Информация о работе Информация о работе
Нужна качественная работа без плагиата?
Не нашел материал для своей работы?
Поможем написать качественную работу Без плагиата!
1.2 Выбор и обоснование металла сварной конструкции
1.5 Проверка прочности и жёсткости скомпонованного сечения балки
1.6 Расчёт сварных швов, соединяющих пояса со стенкой
1.7 Проверка местной устойчивости стенки балки
2.1 Выбор способа сварки и методов контроля качества сварных
соединений
2.2 Выбор режимов сварки и сварочного оборудования
2.3 Ресурсосберегающие мероприятия при проектировании балки
Сварка является одним из наиболее распространенных
технологических процессов соединения материалов, благодаря которому создано
много новых изделий, машин и механизмов.
В промышленности Республике Беларусь эффективно применяются
современные сварочные технологии.
На многих предприятиях широко используется
автоматизированная и механизированная сварка в среде защитных газов, контактная
точечная сварка, различные новые методы сварки, наплавки, напыления, резки.
Идет внедрение робототехнических комплексов, новейших средств технологического
оснащения, а также современных методов контроля качества сварных конструкций.
В Республике Беларусь в 1992 году в состав
НПО порошковой металлургии создан Научно-исследовательский и
конструкторско-технологический институт сварки и защитных покрытий (НИИ СП).
Основными направлениями деятельности НИИ СП являются руководства государственными
программами в области сварки и покрытий, оказания практической помощи
промышленным предприятиям и организациям по сварке.
В последние годы ученые-сварщики Беларуси
работают над созданием ресурсосберегающих технологий, которые позволяют снизить
расход электроэнергии, уменьшить расход материалов, рационально использовать
труд сварщиков при изготовлении различных конструкций, машин и изделий.
В Республике Беларусь и за рубежом разработаны и внедряются в
производство новые конструкции источников питания сварочной дуги, которые
потребляют меньшее количество электроэнергии, оборудование для механизированных
и автоматизированных способов сварки. К высокопроизводительным заводам
Республики Беларусь по изготовлению сварных конструкций можно отнести такие
заводы, как МТЗ, МАЗ, БЕЛаз, МоАЗ, РУП МАЗ завод "Могилевтрансмаш",
РУП "Могилевлифтмаш", минский завод холодильных установок и многие
другие, где большой объем сварных конструкций производится на поточных линиях.
В данном курсовом проекте рассчитывается и
проектируется сварная балка двутаврового сечения.
Балка − это конструктивный элемент сплошного сечения,
работающий на поперечный изгиб.
Сварные балки состоят из трёх основных элементов:
вертикального - стенки, и двух горизонтальных − поясов (полок),
прикрепляемых к стенке заводской механизированной сваркой.
Сварные балки применяют при относительно больших пролетах и
нагрузках.
Они получили широкое применение в перекрытиях, конструкциях
производственных зданий (подкрановые балки, балки рабочих площадок и так
далее), мостах и т.д.
В данном курсовом проекте используется сталь Cт3пс, имеющая следующие
характеристики: конструкционная низколегированная, хорошо свариваемая.
Свариваемость без ограничений: сварка производится без подогрева и без
последующий термообработки. Применяется в строительстве и машиностроении.
Химический состав стали приводится в таблицe 1.
Поверхность проката должна быть чистой, без трещин, пузырей,
вкатанной или не вытравленной окалины, инородных включений и темных пятен.
Дефекты местного характера допускается удалять путем зачистки при условии, что
предельные минусовые отклонения по толщине листов не будут превышать норм.
Механические свойства стали приводятся в таблице 2
Таблица 2 - Механические свойства стали
Временное
сопротивление разрыву, МПа
Ударная
вязкости, МДж/м 2 при t=-40 о С
Определяем расчётные нагрузки F р , кН, по формулам
Определяем сумму моментов относительно точки В, ∑М в ,
кН × м, из уравнения
где a , b , c , d , l - расстояния между приложенными усилиями на балке, м.
Выражаем из уравнения реакцию опоры относительно точки А, R А н ,
кН
Определяем сумму моментов относительно точки А, åМ А , кН × м, из уравнения
Выражаем из уравнения реакцию опоры относительно точки В, R В н , кН
Определяем расчётные реакции опор R A р , R В р ,
кН, по формулам
Производим проверку правильности определения реакций, кН
Определяем нормативные моменты в точках 1, 2, 3, 4, 5, 6, кН × см, из уравнений
Указываем, в какой точке будет максимальный нормативный изгибающий
момент М н max , кН × см. М н max = 28 800 кН × см.
Определяем расчётные изгибающие моменты в точках 1, 2, 3, 4, 5, 6,
кН×см, по
формулам
Указываем, в какой точке будет максимальный расчётный изгибающий
момент М p max =
Определяем нормативные поперечные силы в точках 2, 3, 4, 5, 6, кН,
из уравнений
Указываем сечение балки, где действует максимальная нормативная
поперечная сила Q н мах ,
кН, Q н мах =
Определяем расчётные поперечные силы в точках 2, 3, 4, 5, 6, кН,
по формулам
Указываем максимальную расчётную поперечную силу Q р мах ,
кН.
На листе формата А4 в приложении Б строим эпюру изгибающих
моментов и поперечных сил в масштабе.
Определяем требуемый момент сопротивления сечения балки с
учётом развития в ней пластических деформаций при работе на изгиб W тр , см 3 , по
формуле
R у -
расчётное сопротивление материала сварной балки [1, с.40], кН/см 2 .
Максимальный нормативный изгибающий момент М н max , кН×см, берётся из эпюры.
Главной задачей при подборе сечения сварной балки является
установление её высоты h, так как
высота является главным размером сечения.
Определяем наименьшую высоту сечения балки h min , см, из условия жёсткости, по формуле
В практических расчётах отношение М н max / М р max
принимается равным 0,80.
Определяем оптимальную высоту стенки балки h опт , см, из условия экономичного расхода металла, по формуле
где S ст - толщина стенки, возрастает с увеличением высоты сечения
балки и определяется по эмпирической формуле, мм.
где h - ориентировочная высота балки, м.
По ГОСТ 82-70 толщину стенки принимаем равной 10 мм.
Окончательную высоту стенки балки принимаем равной 450 мм, руководствуясь данными ГОСТ 82-70.
Определяем требуемую площадь сечения одного поясного листа А п ,
см 2 , по формуле
Выразив площадь сечения пояса А п , через ширину пояса и
толщину пояса, получим формулу
b п - ширина пояса, см; S п - толщина пояса, см.
Ширину поясного листа принимаем в пределах, b п , см
По технологическим условиям эта ширина должна быть не менее 200
мм.
Тогда толщина поясного листа S п , см,
определяется по формуле
Причём, S п назначается в пределах 8-40 мм, но не
меньше, чем S ст с градацией по ГОСТ 82-70.
Значения S п и b п уточняем
по ГОСТ 82-70 и определяем действительное значение сечения поясного листа , см 2 , по формуле
Отношение должно быть меньше или равно 20.
По назначенным размерам определяем геометрические
характеристики сечения.
Определяем момент инерции сечения балки относительно оси х I x , см 4 , по
формуле
Определяем действительное значение момента сопротивления сечения
балки , см 3 , по формуле
Определяем статический момент половины сечения балки относительно
оси х S х , см 3 , по формуле
где - площадь сечения стенки балки, см 2 .
Производим проверку балки на прочность по нормальным напряжениям s, кН/см 2 , от максимального
изгибающего момента, по формул
Производим проверку балки на прочность по касательным напряжениям t, кН/см 2 , от максимальной
поперечной силы, по формуле
R s - расчётное сопротивление материала
срезу, кН/см 2 .
Производим проверку балки на жёсткость по относительному прогибу
где Е - модуль упругости, кН/см 2; Е
= 21 000 кН/см 2 ;
[f/l] -
нормативный прогиб, зависит от назначения балки и даётся в условии.
При работе балки на изгиб в сварных швах, соединяющих пояса
со стенкой, возникают сдвигающие усилия Т, которые вызывают касательные
напряжения t.
При работе балки на изгиб в сварных швах, соединяющих пояса
со стенкой, возникают сдвигающие усилия Т, которые вызывают касательные
напряжения t, в соответствии с рисунком 1.
Определяем величину сдвигающего усилия на длине 1 см балки Т,
кН, по формуле
где - статический момент поясного листа, см 3 .
где - площадь поперечного сечения поясного
листа, см 2 ;
а - расстояние от нейтральной оси х до
центра тяжести поясного листа, см.
Определяем напряжение в сварных швах t т w ,
кН/см 2 , по формуле
где - площадь поперечного сечения сварных
швов на длине 1 см, см 2 .
где β - коэффициент, зависящий от способа
сварки;
β = 0,85 при механизированной сварке;
По конструктивным соображениям принимаем катет сварного шва К f = 8 мм.
Местная устойчивость балки проверяется в зависимости от
отношения и напряженного состояния.
следовательно, стенка устойчива, но нужны промежуточные рёбра
жёсткости.
Определяем расстояния между рёбрами жёсткости а, мм, по
формуле
На всём пролёте балки устанавливаются парные рёбра жёсткости,
расстояние а корректируется в зависимости от пролёта балки, n - количество рёбер в соответствии с рисунком 3.
Рисунок 3 - Установка поперечных рёбер жёсткости
Определяем ширину ребра по формуле
Определяем толщину ребра S р , мм, по формуле
Толщину ребра S P по ГОСТ
82-70 принимаем равной 4 мм.
Ширину ребра b P по ГОСТ 82-70
принимаем равной 56 мм.
При шарнирном опирании сварных балок на нижележащие
конструкции передачу опорной реакции осуществляют через парные опорные ребра,
приваренные к нижнему поясу балки, к стенке (двумя вертикальными швами) и к
верхнему поясу в соответствии с рисунком 4.
Размеры опорного ребра определяем из расчёта на смятие их
торцов. Площадь опорного ребра А оп. р ., см 2 , определяем
по формуле
- расчетное сопротивление на смятие торцевой поверхности, кН/см .
Принимаем толщину опорного ребра S оп. р. =
18 мм.
Тогда, зная, что площадь опорного ребра вычисляется по формуле
Выразим из неё ширину опорного ребра b оп. р.,
см, в виде формулы
Наименьшая ширина опорного ребра принимается 200 мм.
Чтобы ребро не потеряло местную устойчивость, необходимо проверить
соотношение
После определения размеров ребра определяем катет сварного шва К f , см, из условия прочности сварных швов,
по формуле
Принимаем катет сварного шва К f = 8 мм.
В сварных балках вся опорная реакция передаётся на ребро через
вертикальные угловые швы.
Передачу опорной реакции можно осуществить и посредством диафрагмы
с фрезерованным нижним торцом, приваренной к торцу балки в соответствии с
рисунком 5.
Размеры диафрагмы определяем из расчёта на смятие её торца.
Площадь диафрагмы , см 2 , определяем по формуле
Зададим толщину диафрагмы принимаем 20 мм =
2 см.
Рисунок 5 - Диафрагма как опорная часть балки
Определим ширину диафрагмы , см, по формуле
Определяем катет сварного шва К f , см, по формуле
Принимаем катет сварного шва К f = 8 мм.
Расчёт стыков балок производится в соответствии с рисунком 6.
Стыки стенки и сжатого пояса делают прямыми. Стык растянутого
пояса устраивают прямым, если напряжения в поясе не превышает расчётное
сопротивление сварного соединения растяжению. В противном случае делают косым.
Стык каждого элемента балки рассчитываются на усилие
(момент), воспринимаемое этим элементом. Стык стенки рассчитывают на действия
изгибающего момента и поперечной силы.
Определяем изгибающий момент, приходящийся на стенку М ст ,
кН × см, по формуле
где М Р - изгибающий момент, действующий в данном
сечении (в месте расположения стыка), кН × см;
I ст -
момент инерции всего сечения стенки, см 4 ;
I х - момент
инерции всего сечения балки, см 4 .
Определяем касательные напряжения в сварном стыковом шве t Q w , кН/см 2 , от действия
поперечной силы, по формуле
где Q - поперечная сила, действующая в данном
сечении, кН;
S х - статический
момент половины продольного сечения шва
относительно нейтральной оси, см 3 .
Определяем нормативные напряжения в сварном шве σ w Мст , кН/см 2 , от изгибающего момента, по формуле
W ст -
момент сопротивления сечения стенки балки, см 3
Кроме того, стыковой сварной шов стенки должен быть проверен на
приведенные напряжения σ w пр , кН/см 2 , по формуле
Определяем усилие N, кН,
воспринимаемое поясом, по формуле
где - расстояние между центрами тяжести
поясов, см, в соответствии с рисунком 2.
Тогда напряжение в растянутом поясе σ w N , кН/см 2 , будет определено по
формуле
где А ш - площадь поперечного сечения пояса, см 2 .
Определяем массу балки G, кг, по формуле
Для изготовления балки выбираем механизированный способ
сварки в углекислом газе и применяем проволоку Св08Г2С. Так как данная
проволока является универсальной и гарантирует высокие сварочно-технологические
свойства, стабильность механических свойств металлошва и надежность сварных
соединений. Контроль качества визуальный, так как визуальный способом осмотра
выявляются несоответствия сварного шва требуемым геометрическим размерам.
Геометрические размеры, которые необходимо выдержать в
процессе сварки проверяют специальными инструментами или универсальных
измерительных средств. А именно: при помощи водяного уровня, отвеса и
металлической рулетки.
Критерием оптимального выбора режимов служит максимальная
производительность процесса сварки при условии получения требуемых
геометрических размеров поперечного сечения шва, регламентированных ГОСТ
14771-76 и достаточно низких потерь металла на угар и разбрызгивания.
Расчёт режимов сварки производится для конкретного случая.
Для угловых швов расчёт режимов имеет следующий вид.
Определяем скорость сварки V св , м/ч, по формуле
где - коэффициент наплавки, г/А . ч;
- площадь поперечного сечения шва, мм 2 .
где - катет шва, мм;- высота усиления шва,
мм.
Определяем скорость подачи сварочной проволоки , м/ч, по формуле
где d - диаметр сварочной проволоки, мм.
Скорость подачи
проволоки, Vпод, м/ч
Для стыковых швов расчёт режимов выглядит следующим образом.
Для С 7. Для S=10 мм.
где е, q, b - значения принимаемые по ГОСТ 14771-76,e=12 мм
Определяем скорость подачи V под , м/ч,
по формуле
Результаты расчётов сводим в таблицу 4.
На основе рассчитанных режимов сварки выбираем сварочный
аппарат Fast Mig KM 400, благодаря высокому КПД и низкой мощности
холостого хода, являются энергосберегающими, быстро реагируют на изменение в
сварочной дуге, благодаря быстродействию системы электронного регулирования.
Дуга горит стабильно. Сохраняет предельно заданные параметры.
В этих сварочных аппаратах используются преимущественно
инвенторная технология, которая гарантирует хорошее возбуждение дуги при
механизированной сварки в защитных газах.
Таблица 5 - Технические данные сварочного аппарата Fast Mig TM KM 400
На современном этапе при организации всех производственных
процессов в различных отраслях промышленности самым актуальным является
сбережение энергетических и материальных ресурсов.
При производстве сварных конструкций существенное внимание
уделяется экономии материалов получаемой продукции, энергоресурсов, времени
производства, уменьшения трудоёмкости изготовления и других параметров.
Показателем экономии материалов является: снижение веса конструкции, уменьшение
отходов материалов, использование стандартных узлов, взаимозаменяемость деталей
и т.д. Показателем экономии энергоресурсов являются параметры режимов сварки:
напряжение дуги, сварочный ток. Показателями уменьшения трудоемкости являются:
применение материалов, упрощающих геометрию швов, сокращение числа деталей в
конструкции, типы сварных швов. Экономия времени достигается за счёт
механизации и автоматизации процессов заготовки, сборки, сварки, за счёт
правильной организации работы сварщика на рабочем месте, рациональной
планировки рабочего места, использования высокопроизводительной технологической
оснастки.
Для сварки рёбер жёсткости, опорных рёбер и стыковых швов
применяется механизированная сварка в углекислом газе.
Применение механизированной сварки в углекислом газе для сварки
опорных рёбер и рёбер жёсткости с оптимально выбранными размерами катетов
сварных швов даёт возможность снизить расход сварочной проволоки,
электроэнергии и обеспечить качество этих соединений.
Перечисленные мероприятия обеспечивают снижение энергоресурсов, а так
же основного металла и электродной проволоки.
1.
Блинов, А.Н. Сварные конструкции / А.Н. Блинов, К.В. Лялин. - Москва: Строй
издательство, 1990. - 353с.: ил.
.
Михайлов, А.М. Сварные конструкции: учебное пособие для техникума / А.М.
Михайлов. - Москва: Строй издательство, 1983. - 367 с.: ил.
.
Майзель, В.С. Сварные конструкции: учебник для техникумов / В.С. Майзель, Д.И.
Навроцкий. - Ленинград: Машиностроение, 1973. - 304 с.
Похожие работы на - Расчет и проектирование сварной балки двутаврового сечения Курсовая работа (т). Другое.
Лекция На Тему Место Прямой В Начертательной Геометрии
Дипломная работа по теме Экономическая теория как наука, ее основные направления развития в современных условиях
Контрольная Работа По Физике 9 Класс Кинематика
Проблема Осознания Цели Своего Труда Сочинение
Конспект лекционных занятий Тема 1. Инженерно - психологическое проектирование интерфейса взаимодействия оператора с вычислительной системой
Реферат: Модели Юго - Восточных СМИ
Реферат: Разработка мероприятий по повышению эффективности работы в области оказания платных услуг учреждения
Доклад: Прогнозування соціально-економічних наслідків епідемії ВІЛ/СНІДу в Україні до 2022 року
Курсовая работа по теме Оборудование горловины станции устройствами блочной маршрутно-релейной централизации
Стихи Собственного Сочинения Поздравления
Реферат: Основные направления и школы в культурологии
Сплоченность Коллектива И Буллинг Курсовая
Доклад по теме Классификация водных препятствий
Реферат: Ian Hacking
Дипломная работа по теме Дослідження динамічного моделювання програмного забезпечення інформаційних систем на прикладі діаграм мови UML
Курсовая Работа Информационная Система Автосервиса
Сочинение Может Ли Общественное Мнение Быть Ошибочным
Сочинение По Тексту Бондарева Кружила Январская
Реферат: Медицинская служба русской армии в Отечественную войну 1812г.
Дипломная работа по теме Поэтика романов Гайто Газданова
Похожие работы на - Совершенствование внутрифирменного управления в организации
Книга: Принц и нищий
Реферат: Рекламная кампания