Расчет и проектирование сварных конструкций

Параметры сварного шва определим по принципу, использованному  ранее:

длина шва – определяется обходом по контуру двутавра, а катет шва К = 5 мм.

А₁ = 40,7·5·8,1 + 2·0,7·5·90 + 2·0,7·5(180 – 2·8,1) + 2·0,7·5(180-5,1) =3114 м².

Таким образом:

                        

Расхождение составляет 3.9%, что допустимо (менее 5%).

Прочность шва обеспечена.

2.3. Проектирование технологического  оборудования

Обычно подкрановые  балки собирают из трех листовых элементов. При сборке нужно обеспечить симметрию  и взаимную перпендикулярность полок  и стенки (рисунок 8), прижатие их друг к другу и последующее закрепление  прихватками. Для этой цели используют сборочные кондукторы (рисунок 9), с  соответствующим расположением  баз и прижимов по всей длине балки. На установках с самоходным порталом (рисунок 10), зажатие и прихватку осуществляют последовательно от сечения к сечению. Для этого портал 1 подводят к месту начала сборки (обычно это середина балки) и включают вертикальные 2 и горизонтальные 3  пневмоприжимы. Они прижимают стенку балки 4 к стеллажу, а пояса 5 — к стенке. В собранном сечении ставят прихватки. Затем прижимы выключают, портал перемещают вдоль балки на шаг прихватки и операция повторяется. Вертикальные прижимы 2 позволяют собирать балки значительной высоты Н, не опасаясь потери устойчивости стенки от усилии горизонтальных прижимов. Если балка имеет весьма большую высоту, например элементы мостовых пролетных строений, ее стенку изготовляют из нескольких продольных листов. Для сборки таких балок также может использоваться установка со сборочным порталом, но с большим числом вертикальных прижимов.

 

Рисунок 8 – Допуски на сборку Н-образного сечения

 

Рисунок 9 – Схема кондуктора для сборки двутавровых балок

 

При изготовлении двутавровых балок поясные швы  обычно сваривают автоматами под  слоем флюса. Приемы и последовательность наложения швов могут быть различными. Наклоненным электродом (рисунок 11, а,б) одновременно сваривают два шва, однако может возникнуть подрез стенки или полки. Выполнение швов «в лодочку» (рисунок 11,в) обеспечивает более благоприятные условия их формирования и проплавления, зато приходится поворачивать изделие после сварки каждого шва. Для поворота используют позиционеры-кантователи.

Рисунок 10 – Схема портала для сборки двутавровых балок

 

Рисунок 11 – Способы укладки швов при сварке балок

 

В центровом кантователе (рисунок 12,а) предварительно собранная на прихватках балка 2 закрепляется зажимами в задней 1 и передней 3 бабках и с помощью червячном передачи 4 устанавливается в требуемое положение. Подвижная задняя опора позволяет сваривать в таком кантователе балки различной длины. Цепной   кантователь (рисунок 12,б) состоит из нескольких фасонных рам 5, на которых смонтировано по две звездочки (холостая 1 и ведущая 4) и блоку 6. Свариваемую балку 3 кладут на провисающую цепь 2. Вращением ведущих звездочек балка поворачивается в требуемое положение. Следует иметь в виду, что такой кантователь не обеспечивает жесткого положения свариваемой конструкции, поэтому сварку целесообразно производить сварочной головкой, перемещающейся непосредственно по балке. В некоторых случаях применяют кантователи на кольцах (рисунок 12,в). Собранная балка укладывается на нижнюю часть кольца 1, откидная  часть 2 замыкается с помощью болтов 3, и балка закрепляется системой зажимов 4 [6].

Рисунок 12 – Схемы позиционеров кантователей для сварки балок:а – в центрах; б – цепной; в – с кольцами.

 

2.4. Оборудование, инструмент  для изготовления конструкции

 

К инструментам и  принадлежностям электросварщика  относятся электрододержатель, щиток или маска, специальный молоток с зубилом, стальная щётка, металлические клейма для маркировки сварных швов и ящик или сумка для хранения и переноски электродов и инструмента.

Электрододержатель должен удовлетворять следующим требованиям: быть лёгким (не более 0,5 кг) и удобным в обращении; иметь надёжную изоляцию; не нагреваться при работе и обеспечивать наиболее полное расплавление электрода; обеспечивать быстрое и надёжное закрепление электрода в удобном для сварки положении; его зажимное устройство должно действовать без больших усилий как при закрепление электрода, так и при его смене; присоединение сварочного провода к стержню держателя должно быть прочным и обеспечивать надёжный контакт.

Щитки и маски  применяются для предохранения глаз и кожи лица сварщика от вредного влияния ультрафиолетовых лучей и брызг расплавленного металла. Их изготовляют из лёгкого токонепроводящего материала (фибра, спецфанера). Масса щитка или маски не должна превышать 0,6 кг. За процессом сварки наблюдают через специальные стёкла. Тёмные стёкла - светофильтры марки Э-1 применяют при величине тока до 70А, Э-2  при величине тока до 200А, Э-3 - при величине тока 400А и Э-4 - при величине тока больше 400А. Для предохранения от брызг металла светофильтры марки ТС-3 закрывают прозрачным стеклом. Для работы в монтажных условиях лучше применять каску-маску, которая также надёжно защищает голову и удобна в эксплуатации как в летнее, так и зимнее время [4].

Ток от силовой  сети подводится к сварочным аппаратам  по проводам марки КРПТ. От сварочных  аппаратов к рабочим местам сварочный  ток поступает по гибкому проводу  марки ПРГ, АПР, или ПРГД с резиновой изоляцией. К электрододержателю должен быть подключен гибкий медный провод марки ПРГД длиной не менее 3 м.

В качестве источника  питания для электрической дуги применяют трансформатор, выпрямитель, преобразователь.

Сварочный трансформатор  предназначен для положения напряжения

сети до необходимого рабочего напряжения и регулировки силы сварочного  тока. Он состоит из: корпуса, сердечника, первичной и вторичной обмотки, переключателя ступеней, токоуказательного механизма.

Сварочный выпрямитель  представляет собой устройство, предназначенное  для преобразования переменного  тока в постоянный.

Он состоит  из: силового трансформатора, блока  силовых вентилей, стабилизирующего дросселя, блока защиты, системы  управления вентилями.

Сварочный преобразователь  это машина, служащая для преобразования переменного тока в постоянный сварочный  ток.

Преобразователь состоит из: генератора постоянного  тока и приводного трехфазного двигателя, находящихся на одном валу и в одном корпусе.[1]

При выполнении сварки стыка труб я буду использовать выпрямитель  ВДУ-601 -  Выпрямитель дуговой универсальный номинальная мощность которого 600 Ампер номер модификации 1.

Техническая характеристика.

Номинальная мощность- 69 А.

Сила номинального сварочного тока - 630 А.

Придел регулирования  сварочного тока - 100-700 А.

Напряжение холостого  хода  90 В.

Номинальное рабочее  напряжение - 66В.

Габаритные размеры  1250 х 900 х 1155 мм. Масса - 59,5 кг.

Вспомогательный инструмент - в процессе работы сварщик  пользуется инструментами для зачистки кромок от ржавчины и других загрязнений, а также для вырубки дефектов и зачистки швов от шлака. Для этого  применяют металлическую проволочную  щётку, зубило, молоток, комбинированное  зубило с рукояткой, имеющее один заострённый конец, а другой конец  в виде обычного зубила.

Для измерения  разделки кромок, зазора между стыками  и сварных швов используют набор  шаблонов ШС-2. Шаблоны позволяют  контролировать угол скоса кромок, размер притупления, качество сборки под  сварку, размер деплонации (превышение одной кромки над другой) стыковых швов и величину зазора в стыковых и тавровых соединениях.

Спецодежда (куртка и брюки или комбинезон, а также  рукавицы) изготовляются из плотного брезента, сукна, асбеста [5].

2.5. Технология изготовления  подкрановой балки

 

 

Изготовление  подкрановых балок требует наличия  специального оборудования и рабочих, соответствующей специальности  и квалификации. Технологический  процесс изготовления этих металлоконструкций включает такие производственные циклы: заготовительные, сборочные, сварочные  работы, окраска и прием ОТК.

Изготавливают подкрановые  балки двумя способами: из двутавровых  балок и листового металла.

Изготовление  подкрановых балок из двутавров более экономично и быстрее. Для изготовления металлоконструкций берут двутавровую балку №24-40. Ее размечают и режут по нужным размерам. Затем, зачищают и удаляют ржавчину и окалину. Полученную заготовку отправляют на сварочный стенд. На стенде на нее устанавливают по чертежам ребра жесткости и делают сварочные прихватки.

Ребра жесткости  располагают на всю ширину балки. Они могут быть поперечными и  продольными. Поперечные ребра являются основными рабочими ребрами жесткости. От них зависит жесткость и  устойчивость металлоконструкции.

После прихватки  ребер, их проваривают сплошным сварочным  швом. Сделав сварку ребер, подкрановые  балки отправляют на сверлильный  участок, где делают отверстия для  крепления рельсов. Затем, подкрановые  балки грунтуют, а затем окрашивают. После окраски металлоконструкций, их принимает ОТК.

Изготовление  подкрановых балок из листового  металла более трудоемкий процесс, чем первый способ. Листовой металл режут по размерам подкрановой балки. Для сварки на заготовках снимают  фаски. В основном, скос кромок делают на заготовке, для стенки подкрановой  балки. Чаще применяют V- образную фаску. Фаски зачищают шлифованием. Затем, заготовки подают и закрепляют на сборочно-сварочный стенд. На нем  делают сборку и сварку балки. Сварка выполняется двумя сварщиками или  сварочными автоматами.

В дальнейшем технология изготовления подкрановых балок, такая  же, как первым способом.

Для изготовления подкрановых балок применяют  полуавтоматическую, автоматическую ручную сварку. При сварке металлоконструкций важно соблюдать технологию сварки. Потому, что на металлоконструкции действуют сварочные напряжения и деформации. От них подкрановую  балку может повести, а это  брак.

На производстве подкрановых балок задействованы  стропальщики, слесаря-сборщики, машинисты кранов, сварщики. Контроль и изготовление металлоконструкций выполняют, по рабочим чертежам, технологи и мастера участков.

 

 

2.6. Контроль сварной  конструкции

Существуют различные  методы контроля сварных швов: гидравлические, пневматические, вакуумные, керосиновый. Внешний осмотр выявляет несоответствие шва требуемых геометрическим размерам, наплывы подрезы, прожоги. Размеры швов должны соответствовать указанным на чертеже. При выявлений наружных дефектов (поры, трещины) нужно удалить шлак, зачистить место сварки удалить поры и трещины с помощью горелки или шлифмашинки, а после удаления и зачистки переварить шов сначала.

Чтобы обеспечить высокое качество и надежность сварных  соединений, необходимо выполнить предварительный  контроль, пооперационный контроль, контроль готовых сварных соединений.

Контроль готовых  сварных соединений выполняют после  выполнения термической обработки (если она предусмотрена требованиями технологического процесса).[7]

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Заключение

В курсовом проекте были рассмотрены вопросы по электросварке подкрановой балки для электрических мостовых кранов.

Рассмотрен вопрос описания изделия, а так же условия  его эксплуатации и применения.

Освещен вопрос понятия  характеристики основного материала  и оценка свариваемости стали, а  также влияние компонентов на свойства материала.

Приведены описание техники сварки, контроля сварной  конструкции.

 

Список использованной литературы

 

1. ГОСТ 23121-78 Балки подкрановые стальные для мостовых электрических кранов общего назначения грузоподъёмностью до 50т. Технические условия

2. СНиП II-23-81 Стальные  конструкции 

3. СНиП III-18-75 Металлические  конструкции

4. Думов С.И. - Технология электрической сварки плавлением. - М.: Машиностроение, 1987г.

5. Козьяков А.Ф, Морозова Л.Л. Охрана труда в машиностроении. - М.: Машиностроение, 1990г.

6. Куркин А.С.  Сварочные конструкции. - М.: Машиностроение, 1991г.

7. Китаев А.М.  Сварочная книга сварщика. - М.: Машиностроение, 1985г.

8. Рыморов К.С. Механизация и автоматизация сварочного производства. - М.: Машиностроение, 1990г.