Главная Распределение усилий в сварных соединениях 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 [ 34 ] 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 где I - расстояние между опорами. Напряжение от изгиба М W (129) (130) Момент сопротивления барабана находится, как и в кольцевом сечении; Ri) где /?1 и /?2 - внешний и внутренний радиусы. Если момент на вал передается с одной стороны, то крутящий момент MpPRi; при этом напряжение от кручения где Wkp - полярный момент сопротивления. Для полого вала л (/?!-/?!) икр- 9 (131) (132) (133) (134) Для крупногабаритных барабанов целесообразно применять электрошлаковую сварку. На рис. 45 изображен сварной барабан из стали 22Г лебедки шагающего экскаватора. Ступица / барабана и фланец 2 отлиты из стали 25Л; перед механической обработкой их подвергают термической обработке. После выполнения сварочных работ весь барабан вторично подвергают термической обработке. Сварные зубчатые колеса и пшивы приведены на рис. 46. Внутренний диаметр ступицы соответствует диаметру шва. В качестве спиц используют штампованные профили, трубчатые стержни, тавры, двутавры. Ободы зубчатых колес часто вальцуют из толстостенных листов и сваривают встык электродуговой сваркой на контактных машинах (в некоторых случаях вручную). Ободы изготовляют из сталей повышенного сорта ковкой или вальцовкой, а также из углеродистых сталей 35, 45 и т. д. Соединения дисков со ступицами приведены на рис.47. Подготовка кромок особенно рациональна при работе конструкций под переменными нагрузками. Центры зубчатых колес и шкивов обычно выполняют двустенными для увеличения жесткости. Термическую обработку зубчатых колес в печи для снятия остаточных напряжений производят до механической обработки и нарезки зубьев. Шкивы и маховики после сварки, как правило, отпуску не подвергают. Сварное зубчатое колесо рассчитывают на касательное усилие, приложенное к зубу зацепления. Если число спиц менее четырех, то считают, что усилие Т воспринимается полностью одной спицей. Расчетными усилиями в спице являются поперечная сила Q = Т и изгибающий момент М = Т1 (рис. 48), Напряжение от момента М G-j-y max) (135) где J - момент инерции поперечного сечения спицы относительно оси X; щах - максимальное расстояние. я о <и Ч <и та т m 3 i S о к ч к к я д: с го ш 99999999625 Торцовые стенки повыи1аю1 устойчивость барабана. Если Р 0,5Ркп, то барабан следует усилить с помощью кольцевых элементов жесткости (рис. 44, в). Наибольший изгибающий момент в середине пролета барабана 7& Piic. 49. Схемы для расчета сварных соединений центра со ступицей: а - шеь- с подготовкой кромок; б - швы без подготовки кромок Рис. 50. Колесо, сваренное электрошлаковым способом
Рис. 51. Вал, сваренный электрошлаковым способом Касательные напряжения в швах спицы, соединяющих ее пояс со стенкой, (136) где S - статический момент полки относительно центра тяжести сечения спицы. В месте соединения спицы со ступицей следует определить напряжение в угловых швах от изгибающего момента М: (137) где Jc-момент инерции периметра шва относительно оси X. Напряжение от поперечной силы проверяют с учетом швов, приваривающих стенку профиля. В конструкциях сварных зубчатых колес с центрами вместо спиц (рис. 49) наиболее нагруженными являются швы, соединяющие центр со ступицей. Они воспринимают крутящий момент Mp = TR. (138) Напряжение в соединении ступицы с центром определяют, предполагая, что касательные напряжения распределены равномерно по длине шва. При этом напряжение в шве с подготовкой кромок т = -;г-. (139) Напряжения в угловых швах (140) 17. Масса литых и сварных корпусов, кг При изготовлении различных крупногабаритных колес применяют электрошлаковую сварку (рис. 50). Ступицы сваривают из двух полуколец встык без подготовки кромок. Обод и ступицу после гибки и всю конструкцию после сборки и сварки перед окончательной механической обработкой подвергают также термической обработке. Сварка валов из етдельных деталей позволяет удешевить технологию производства и обеспечить однородное и стабильное качество продукции по сравнению со способом обработки их из целых поковок и отливок. При изготовлении цилиндрических валов применяют злектрошлаковую сварку (рис. 51), с помощью которой сваривают элементы 1-3, представляющие собой поковки, подвергнутые термической обработке. После сварки вал снова подвергают термической обработке. Эффективные результаты достигаются при электрошлаковой сварке коленчатых валов.Масса сварнокованых валов составляет35--40% от массы кованых. Механические свойства соединений обеспечивают надежную работу сварно-ковано-литых конструкций при эксплуатации под статическими и переменными нагрузками. Корпусы редукторов, которые выполняли литьем, изготовляют в большинстве случаев сваркой, в особенности при единичном и мелкосерийном производстве, что позволяет значительно уменьшить массу корпусов (табл. 17). Корпус редуктора требует точного изготовления, поэтому после сварки его подвергают отпуску в термической печи. Механическую обработку производят после отпуска. Сварные редукторы изготовляют из прокатных элементов, гнутых и штампованных профилей.
г л а в а 9 ТЕХНОЛОГИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СВАРНЫХ КОНСТРУКЦИЙ ЗАГОТОВИТЕЛЬНЫЕ ОПЕРАЦИИ Технологический процесс изготовления деталей из проката начинается с подбора металла по размерам и маркам стали и может включать следующие операции: правку, разметку, резку и обработку кромок, гибку и очистку под сварку. Правку, как правило, производят в холодном состоянии, ограничивая относительное остаточное удлинение наиболее деформированных волокон величиной около 1% или радиусом изгиба, равным 50 толщинам листа. Если необходимо создать более значительные деформации, правку стали классов до С46/33 включительно выполняют после нагрева до 900-1000° С, а из стали классов С52/40 и €60/46 - после нагрева до 900-950° С. Волнистость листов и полос толщиной 0,5-50 мм устраняют при пропуске их между верхним и нижним рядами валков листоправильных машин путем многократного изгиба. Листы толщиной более 50 мм правят под прессом. Саблевидность (искривление в плоскости) поддается правке в ограниченной степени. При правке или гибке в вальцах листовых заготовок со стыковыми швами усиление шва может приводить к появлению трещин. Мелко- и среднесортовой, а также профильный прокат правят на роликовых машинах, работающих по той же схеме, что и листоправйльные. Крупносортовой прокат правят на правйльногибочных прессах путем изгиба. Разметка. Индивидуальная разметка трудоемка. Наметка более производительна., однако изготовление специальных наметочных шаблонов и их хранение не всегда целесообразно. Применение раз-меточно-маркировочных машин с пневмо-кернером обеспечивает скорость разметки до 8-10 м/мин при точности ± 1 мм. Использование приспособлений для мерной резки проката, а также газорезательных машин с масштабной фотокопировальной системой управления или программным управлением позволяет обходиться без разметки. Резка и обработка кромок. Механическую резку листовых деталей с прямолинейными кромками из металла толщиной до 40 мм, как правило, производят на гильотинных ножницах или пресс-ножницах. При длине отрезаемого элемента 1-4 м погрешность размера составляет ± (2,0 ч- 3,0) мм при резке по разметке и ± (1,5 2,5) мм при резке по упору. Прямой рез со скосом кромки под сварку, можно получить, используя специальные ножницы (рис. 1). Гидроцилиндром 1 качающийся ножедержатель 2 поворачивается вокруг оси А, закрепленной в детали <?, при этом обеспечивается прямой рез с помощью ножа 4. Когда упор 5 ножедержателя упрется в выступ детали 3, они повернутся вокруг оси Б, отжимая прижим 6, и нож 7 совершит резку на скос. Дисковые ножницы позволяют вырезать листовые детали с непрямолинейными кромками толщиной до 20-25 мм. Для получения листовой детали заданной ширины с параллельными кромками. Рис, 1. Схема ножниц для резки со скосом кромки под сварку Заготовительные операции дисковые ножи целесообразно располагать попарно на заданном расстоянии друг от друга. При поперечной резке фасонного проката применяют пресс-ножницы и комбинированные ножницы с фасонными ножами или дисковые пилы. В некоторых случаях резку производят гладким диском за счет трения, либо контактно-дуговым оплавлением. Производительным является процесс вырубки в штампах. При наибольшем размере деталей 1-4 м допускаемые отклонения могут соответственно составлять ±: (1,0 2,5) мм. Разделительная термическая резка менее производительна, чем резка на ножницах, но более универсальна и применяется для получения стальных заготовок разных толщин как прямолинейного, так и криволинейного профиля. Наряду с газопламенной кислородной резкой все шире применяют плазменно-дуговук> резку, позволяющую обрабатывать практически любые металлы и сплавы. Использование в качестве плазмообразующего газа сжатого воздуха обеспечивает не только экономические, но и технические преимущества, так как наряду с высоким качеством реза* обеспечивается значительное повышение скорости резки, особенно при вырезке заготовок из сталей малой и средней толщины (до 60 мм). Недостатком воздушно-плазменной резки является насыщение поверхностного слоя кромок азотом, что способствует образованию пор при сварке. Это в большинстве случаев заставляет зачищать кромки под сварку стальной щеткой или подвергать их дополнительной механической обработке. Предотвращение пор в швах при сварке по кромкам, подготовленным воздушно-плазменной резкой, возможно и без зачистки кромок, однако в этом случае требуется четкое соблюдение ряда технологических рекомендаций [1]. Ручную и полуавтоматическую резку листов производят по разметке, автоматическую - с помощью копирных устройств, по масштабному чертежу или на машинах с программным управлением. Масштабные чертежи содержат информацию только о траектории, поэтому начало каждого отдельного реза приходится осуществлять вручную. Использование машин с цифровым программным управлением позволяет автоматизировать процесс в пределах всего листа без участия оператора при одновременном повышении точности реза. Для серийного производства в ряде случаев эффективно использовать резку листов пакетом суммарной толщиной около 100 мм. Кромки с односторонним или двусторонним скосом можно получить, используя одновременно два или три резака, располагаемых под соответствующими углами. Механическую обработку кромок на станках производят: а) для обеспечения требуемой точности сборки; б) для образования фасок, имеющих сложное очертание; в) если технические условия требуют удаления металла кромки после-резки (огневой или на ножницах). Гибку листовых элементов толщиной 0,5-50 мм для получения цилиндрических и конических поверхностей осуществляют в листогибочных вальцах. При отношении радиуса изгиба к толщине листа -g-525 гибку выполняют в холодном. состоянии, при меньшем значении -в горячем. При гибке в трех- или четыре.х-валковых вальцах участок листа а (рис. 2, а) остается почти плоским. Требуемая кривизна в месте продольного стыка достигается либо предварительной подгибкой кромок, либо путем калибровки уже сваренной обечайки. При использовании двухвалковых взльцов с упругим полиуретановым покрытием нижнего валка, которое обжимает листовую заготовку вокруг жесткого верхнего валка (рис. 2, б), для листов небольшой толщины обеспечивается равномерный изгиб по всей длине периметра. Листовые элементы с поверхностью двоякой кривизны получают гибкой в специальных вальцах с валками переменного сечения, горячей штамповкой, а также штамповкой взрывом. Горячую гибку толстого листового металла осуществляют на прессах. При поперечной гибке профильного проката и труб используют роликогибочные машины и трубогибочные станки. Применение специальных гибочных станков с местным индукционным нагревом позволяет сохранять форму поперечного сечения труб без искажений (рис. 3). Продольной гибкой, получают гнутые профили разнообразных сечений, гофрированные листы. |
© 2011 - 2024 www.taginvest.ru
Копирование материалов запрещено |