Расчет усадочной силы, продольного укорочения и прогибов балки

5. Расчет усадочной силы, продольного укорочения и прогибов балки

При сварке на проход весьма жесткой сварной конструкции величина усадочной силы в Ньютонах согласно [2] вычисляется по формуле:

где q - эффективная мощность (в ваттах);  - скорость сварки, мм/с; B – экспериментально определяемый коэффициент.

Эффективная тепловая мощность сварочного источника теплоты, т. е. количество теплоты, вводимой при сварке источником в деталь в единицу времени, если известны параметры режима электродуговой сварки, определяется по формуле

где I – сварочный ток; U–напряжение на дуге; η – эффективный к.п.д. процесса нагрева. Эффективный к.п.д. зависит от способа сварки и может быть взят по данным справочника [3]:  Найдем эффективную тепловую мощность сварочного источника теплоты:

Экспериментально определяемый коэффициент B для конструкционных сталей вычисляется в зависимости от погонной энергии и толщины листов S в миллиметрах (средней толщины при сварке пластин разной толщины), следующим образом:

   

здесь s - толщина свариваемых пластин (средняя толщина при сварке пластин разной толщины).

Определим продольное укорочение и прогиб балки для случая, когда вначале приваривается полка 1, затем полка 2.

Найдем значение эксцентриситета для данного случая:

 

Найдем значение изгибающего момента:

 

Найдем значение прогиба балки после сварки элементов 1 и 3:

Значение прогиба вычисляется по формуле:

Найдем прогиб балки после приварки полки 2 к уже соединенным элементам 1 и 3:

 

Общий прогиб определим из соотношения:

Определим продольное укорочение и прогиб балки для случая, когда вначале приваривается полка 2, затем полка 1.

Найдем значение эксцентриситета для данного случая:

 

Найдем значение изгибающего момента:

 

Найдем значение прогиба балки после сварки элементов 2 и 3:

Значение прогиба вычисляется по формуле:

Найдем прогиб балки после приварки полки 1 к уже соединенным элементам 2 и 3:

 

Общий прогиб определим из соотношения:

Сравним результаты определения прогибов для обоих случаев:

Определим продольную деформацию балки для обоих случаев:

Заключение

В данной расчетно-графической работе проведен расчет деформаций, возникающих при сварке поясных швов балки двутаврового поперечного сечения.

Значение прогиба балки после сварки элементов 1 и 3:

Значение прогиба балки после сварки элементов 2 и 3:

Получены значения прогибов балки для различных вариантов последовательности выполнения сварочных операций:

Прогиб балки после приварки полки 2 к уже соединенным элементам 1 и 3: Общий прогиб:

Прогиб балки после приварки полки 1 к уже соединенным элементам 2 и 3: Общий прогиб:

Продольная деформация балки для обоих случаев:

Сравнив результаты определения прогибов для обоих случаев, мы можем сделать вывод, что рациональным будет вариант, когда вначале приваривается полка 2, а затем полка 1, так как в этом случае общий прогиб балки наименьший.

Список литературы

1. Сварка и свариваемые материалы: В 3-х т. Т.П. Технология и оборудование. Справ. изд./Под ред. В.М. Ямпольского. – М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 1996. 574 с.

2. Сварка. Резка. Контроль. Справочник. В 2-х томах / под общей редакцией Н.П. Алешина, Г.Г. Чернышева. М.: Машиностроение 2004. Т.1 / Н.П. Алешин, Г.Г. Чернышев, Э.А. Гладков и др. 624 с.

3. Сварка и свариваемые материалы: В 3-х т. Т I. Свариваемость материалов. Справ. изд./ Под ред. Э.Л. Макарова -М.: Металлургия, 1991. 528 с.

4. Медведев, А. Ю. Остаточные деформации и перемещения при сварке и наплавке: лабораторный практикум по дисциплине "Теоретические основы реновации" / А. Ю. Медведев ; УГАТУ .— Уфа : УГАТУ, 2007 .

5 ГОСТ 5264-80 Ручная дуговая сварка. Соединения сварные. Основные типы, конструктивные элементы и размеры.

6. СТО УГАТУ 016-2007 Графические и текстовые конструкторские документы. Общие требования к построению, изложению, оформлению.