Непрерывное производство сварных балок

Для высокопроизводительного изготовления свар­ных балок в непрерывных автоматических линиях боль­шое значение приобретает применение сварки токами высокой частоты, обеспечивающей скорость сварки 10-60 м/мин, т.е. на порядок выше, чем при сварке под флю­сом.

В 60-х годах в США были выпущены агрегаты для производства сварных двутавров из рулонного проката или обычных полос и листов с использованием сварки ТВЧ. Рулонные заготовки для стенки и полок двутавра пода­ют к сварочному агрегату из трех разматывателей 1 (рис.18). Гибочное устройство 4 обеспечивает подачу полок в зону сварки под углом 4-7° к кромкам стенки. Сколь­зящие контакты подводят ток к одной из полок и отводят от другой, что обеспечивает протека­ние сварочного тока вдоль поверхности стыкуемых эле­ментов и через место их контакта под обжимными роли­ками. При непосредственной приварке полки к стенке сварное соединение приобретает неблагоприят­ную форму. Холодная высадка кромки стенки с увели­чением ее толщины с зачисткой соединения после сварки в горячем состоянии позволяет обеспечить плавный пе­реход от стенки к полке. В соответствии с этим в рассматриваемом агрегате (рис.4), кромки проходят предварительную осадку в машине 3 и свариваются с пол­ками в сварочной установке 5. Затем балка проходит огневую зачистку 6, зону охлаждения 7, правку 8, дефекто­скопию 9 и на отводящем роликовом конвейере разрезается летучей пилой 10. В случае значительной толщины полок их жесткие заготовки подают не из рулонов, а из питателей 2 поштучно. В процессе сварки эти заготовки проходят сварочный агрегат плотно прижатые торцами друг к другу.

Рис.18 Схема агрегата для изготовления двутавровых профилей сваркой ТВЧ

Элементы промышленных зданий

Широкополочные прокатные двутавры и тавры рекомен­дуется широко использовать при изготовлении подкра­новых балок, колонн и других элементов строительных конструкций (рис. 19). Между собой подкрано­вые балки соединяют болтами, пропущенными через тор­цовые ребра жесткости, выступы этих ребер опирают на колонны.

Рис.19 Каркас несущего здания.

Колонны могут быть постоянного и переменного се­чения, сплошные и решетчатые. Их сечения обычно вы­полняют составными с использованием широкополоч­ных прокатных профилей (рис.20). К изготовлению ко­лонн условия монтажа предъявляют следующие требова­ния: перпендикулярность оси колонны к опорной плос­кости плиты башмака и соблюдение расстояния между колоннами, правильность расположения монтажных от­верстий.

Рис.20. Основные типы стальных колонн:

а-постоянного сечения; б…д-переменного сечения; е-раздельного типа

Мостовые краны

Для конструкций крановых мостов малой и средней грузоподъемности ха­рактерны два типа. Мосты первого типа состоят из двух коробчатых пространственно-жестких балок объединенных по концам концевыми балками, в кото­рых устанавливают ходовые колеса. В мостах второго типа каждая половина несущей конструкции пред­ставляет собой пространственную систему, составленную из двух вертикальных и двух горизонтальных ферм. Вертикальная ферма является главной, на ее верхнем поясе располагают рельс. Вспомогательная ферма соединяется с главной горизонтальными ферма­ми. Все элементы половины моста приводятся к пространственно-жесткой системе при помощи раскосов. Схема движений мостового крана и тележки показана на рис.21.

Рис.21. Схема движений мостового крана

В настоящее время основной конструктивной фор­мой главных балок считают коробчатое сечение с сим­метрично расположенным рельсом (рис.22). По сравнению с ферменной конструкцией она несколько тяжелее, но более технологична.

Рис.22. Рабочий чертеж главной балки кранового моста. Q=50/10т, L=22,5м

Стропильные фермы

Стропильные фермы изготов­ляют трех основных типов: с параллельными поясами (рис.23,а, б),полигональные (рис.23,в) и тре­угольные (рис.23,г).

Рис.23. Схемы ферм

Крепление ферм к колоннам пока­зано на рис. 24, а, б, в.Такие фермы можно применять для перекрытия любых пролетов. Унифицированные фермы имеют пролеты 18, 24, 30 и 36м.

Рис.24. Крепление ферм к колоннам.

Работают стропильные фермы при статической наг­рузке. В качестве стержней используют главным образом прокатные и в меньшей степени гнутые замкнутые свар­ные профили и трубы. В общем объеме производства око­ло 90% составляют фермы из парных прокатных угол­ков. Стержни в узлах соединяют или непосредственно, или с помощью вспомогательных элементов главным образом дуговой сваркой. Перспективным является при­менение точечной контактной сварки.

При сборке ферм особое внимание уделяют правиль­ному центрированию стержней в узлах (рис.25), предот­вращающему появление изгибающих моментов, не уч­тенных расчетом. В случае составных элементов их сов­местная работа обеспечивается постановкой прокладок (рис.26) на расстоянии ℓ, равном 40 радиусам инерции сечения для сжатых стержней или 80 радиусам инерции для растянутых.

Конструкции стропильных ферм с поясами из ши­рокополочных тавров по сравнению с типовыми ферма­ми из уголков получаются легче при меньшей трудоем­кости и стоимости. Снижение массы фермы достигается в основном благодаря существенному уменьшению размеров узловых косынок, а также из-за отсутствия косынок в узлах крепления стоек к верхним поясам и исключе­ния прокладок в поясах ферм (рис.27,а).Иногда уда­ется крепить решетку непосредственно к поясу без ко­сынок (рис. 27, б).Вэтом узле элементы прикреплены к верхнему поясу эксцентрично. Такая расцентровка в данном случае допустима благодаря малым усилиям в примыкающих раскосах и недонапряжения мощного верхнего пояса этой панели. Трудоемкость при изготов­лении фермы с поясами из тавров снижается вследст­вие уменьшения числа деталей и сокращения длины свар­ных швов.

Целесообразно, чтобы конструкция узлов стропиль­ных ферм с поясами из тавров и решеткой из парных уголков позволяла полностью расчленить операции: сна­чала сборка, затем сварка. Концы уголков раскоса ре­комендуется смещать для этой цели вдоль оси раско­са на расстояния а1, а2, а3(рис.27,а)относительно пар­ных им уголков, располагаемых с другой стороны ко­сынки так, чтобы разделка стыкового шва, приварива­ющего узловую косынку к стенке поясного тавра, ока­залась доступной для сварки после сборки. При этом подварку корня стыкового шва с противоположной сто­роны выполняют только на участках, свободных от угол­ков раскоса.

Уменьшить массу фермы позволяет использование трубчатых профилей. Однако для труб круглого сече­ния непосредственное соединение в узле получается весь­ма трудоемким (рис.28). Иногда концы труб относитель­но небольших диаметров сплющивают, что упрощает их соединение в узлах дуговой сваркой. Значительно про­ще оказывается соединение в узлах труб прямоугольно­го или квадратного сечения.

Изготовление ферм

На рис. 29 показана схема кондуктора, смонтирован­ного на базе сборочной плиты. По разметке геометричес­кой схемы фермы в соответствии с чертежом настройки кондуктора устанавливают и прихватывают фиксаторы 1, 7 опорного узла, опоры 2, 4 уголков, фиксаторы 3 поясов, фиксаторы 5, б косынок.

Рис.29. Сборка фермы в кондукторе

При использовании универсальных сборных сборочных приспособлений (УССП) кондуктор собирают на базе плиты с Т-образными пазами (рис.30) , набранной из отдель­ных секций. Номера на схеме фермы соответствуют но­мерам под рисунками узлов приспособлений. Регулиру­емые опоры обеспечивают фиксацию деталей в горизон­тальной плоскости; регулировка по высоте осуществля­ется при помощи резьбы, фиксация - через отверстия в де­тали при помощи пробки. Детали, не имеющие отверстий, устанавливают по упорам, уголки закрепляют зажимами. Сборка заключается в последовательной установке де­талей фермы в кондуктор и соединении их прихватками. Поджимают детали перед прихваткой с помощью инвентар­ных сборочных приспособлений: эксцентриковых зажи­мов, струбцин, вилок или переносной пневмогидравлической струбциной.

Рис.30. Кондуктор для ферм с применением универсально-сборочных приспособлений

Использованию механизированных поточных методов при изготовлении ферм препятствует не только разнооб­разие типоразмеров и ограниченное число изделий в се­рии, но и малая технологичность типовых конструктив­ных решений. Большое число деталей, составляющих фер­му, усложняет сборочную операцию, приводит к необхо­димости выполнения множества дуговых швов, различ­ным образом ориентированных в пространстве, и тре­бует кантовки собранного изделия при сварке.

Эффективным способом, облегчающим создание ав­томатизированного производства по изготовлению ре­шетчатых конструкций, является контактно-дуговая то­чечная сварка. Сквозное проплавление элементов сум­марной толщиной 20-40мм без образования отверстия при этом способе обеспечивается предварительным их нагревом между электродами контактной машины. Это позволяет визуально контролировать качество выполнен­ных соединений. Достоинством метода является также возможность резкого сокращения числа деталей путем выполнения бескосыночных соединений и исключение кантовки фермы, поскольку сварку производят с одной стороны.