Расчет и проектирование сварной балки двутаврового сечения - Курсовая работа

Сварка является одним из наиболее распространенных технологических процессов соединения материалов, благодаря которому создано много новых изделий, машин и механизмов. На многих предприятиях широко используется автоматизированная и механизированная сварка в среде защитных газов, контактная точечная сварка, различные новые методы сварки, наплавки, напыления, резки. В Республике Беларусь в 1992 году в состав НПО порошковой металлургии создан Научно-исследовательский и конструкторско-технологический институт сварки и защитных покрытий (НИИ СП).В данном курсовом проекте рассчитывается и проектируется сварная балка двутаврового сечения.В данном курсовом проекте используется сталь Ст3пс, имеющая следующие характеристики: конструкционная низколегированная, хорошо свариваемая. Химический состав стали приводится в таблице 1. 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 Определяем сумму моментов относительно точки В, ?Мв, КН ? м, из уравненияОпределяем требуемый момент сопротивления сечения балки с учетом развития в ней пластических деформаций при работе на изгиб Wtp, см3, по формуле Определяем наименьшую высоту сечения балки hmin, см, из условия жесткости, по формуле Определяем оптимальную высоту стенки балки hопт, см, из условия экономичного расхода металла, по формуле , (13) где Sct - толщина стенки, возрастает с увеличением высоты сечения балки и определяется по эмпирической формуле, мм. Окончательную высоту стенки балки принимаем равной 450 мм, руководствуясь данными ГОСТ 82-70.По назначенным размерам определяем геометрические характеристики сечения. Определяем момент инерции сечения балки относительно оси х Ix, см4, по формуле Определяем действительное значение момента сопротивления сечения балки , см3, по формуле Определяем статический момент половины сечения балки относительно оси х Sx, см3, по формулеПри 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 Определяем напряжение в сварных швах ttw, КН/см2, по формулеМестная устойчивость балки проверяется в зависимости от отношения и напряженного состояния. Определяем расстояния между ребрами жесткости а, мм, по формуле На всем пролете балки устанавливаются парные ребра жесткости, расстояние а корректируется в зависимости от пролета балки, n - количество ребер в соответствии с рисунком 3.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 расчета на смятие их торцов. Площадь опорного ребра Аоп. р., см2, определяем по формуле Наименьшая ширина опорного ребра принимается 200 мм. После определения размеров ребра определяем катет сварного шва Kf, см, из условия прочности сварных швов, по формулеРасчет стыков балок производится в соответствии с рисунком 6. Стык растянутого пояса устраивают прямым, если напряжения в поясе не превышает расчетное сопротивление сварного соединения растяжению. Стык каждого элемента балки рассчитываются на усилие (момент), воспринимаемое этим элементом. Определяем изгибающий момент, приходящийся на стенку Мст, КН ? см, по формуле (42) где МР - изгибающий момент, действующий в данном сечении (в месте расположения стыка), КН ? см;Определяем массу балки G, кг, по формулеДля изготовления балки выбираем механизированный способ сварки в углекислом газе и применяем проволоку Св08Г2С.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. Расчет режимов сварки производится для конкретного случая. Для угловых швов расчет режимов имеет следующий вид. Определяем скорость сварки Vсв, м/ч, по формуле Определяем скорость подачи сварочной проволоки , м/ч, по формулеПри производстве сварных конструкций существенное внимание уделяется экономии материалов получаемой продукции, энергоресурсов, времени производства, уменьшения трудоемкости изготовления и других параметров. Показателями уменьшения трудоемкости являются: применение материалов, упрощающих геометрию швов, сокращение числа деталей в конструкции, типы сварных швов. Экономия времени достигается за счет механизации и автоматизации процессов заготовки, сборки, сварки, за счет правильной организации работы сварщика на рабочем месте, рациональной планировки рабочего места

Содержание

Введение

1. Конструкторский раздел

1.1 Описание конструкции балки

1.2 Выбор и обоснование металла сварной конструкции

1.4 Подбор сечения сварной балки

1.5 Проверка прочности и жесткости скомпонованного сечения балки

1.6 Расчет сварных швов, соединяющих пояса со стенкой

1.7 Проверка местной устойчивости стенки балки

1.8 Расчет опорных частей балок

1.9 Расчет стыков балок

1.10 Расчет массы балки

2. Технологический раздел

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

Список используемых источников

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.