Выбор и обоснование металла сварной конструкции

Введение

Сварка - технологический процесс получения неразъёмного соединения посредством установления межатомных связей между свариваемыми частями при их местном или пластическом деформировании или совместном действии того и другого.

В настоящее время сварка получила огромное распространение на различных предприятиях нашего города. Одним из таких предприятий является РУП МЗТМ «Могилёвтрансмаш». Один из крупнейших его цехов - цех металлоконструкций. В состав цеха входят заготовительный, сборочно-сварочный, газорезательный и кузнечный участки. Он позволяет перерабатывать до 20 000 тонн металлопроката в год, производить металлоконструкции и корпуса до 30 тонн с габаритами 4 000×3 000×1 000 мм.

Инструментальный цех завода оснащён новейшим оборудованием и специализируется на изготовлении пресс-форм, штампов, приспособлений режущего и мерительного инструмента.

Всего в цехах завода установлено свыше 500 единиц основного технологического оборудования, более 50 из которых являются уникальными.

Сварочное производство завода:-сварка механизированная в среде углекислого газа; контактная сварка;- ручная дуговая сварка;- автоматическая сварка под слоем флюса;- плазменная обрезка полки швеллера;- плазменная резка стальных листов металла толщиной от 3 до 10 мм, нержавеющих, толщиной от 3 до 16 мм.

В настоящее время готовится к серийному производству автокран повышенной проходимости и маневренности, грузоподъёмностью 32 тонны, с высотой подъёма груза 32 м, подходят к завершению работы по созданию уникальной автовышки с высотой обслуживания до 52 м.

Сварка является одним из ведущих технологических процессов обработки металлов. Без сварки немыслимо производство судов, турбин, котлов, самолетов, мостов и других сварных конструкций.

В современном машиностроительном производстве не обойтись без сварных операций. На всех машиностроительных заводах сварка является неотъемлемой частью производства.

Конструкторский раздел

Описание конструкции балки

В данном курсовом проекте рассчитывается и проектируется сварная балка двутаврового сечения.

Балка - это конструктивный элемент сплошного сечения, работающий на поперечный изгиб.

Балки применяются в различных перекрытиях, каркасах зданий, мостах, подкрановых балках. Балки широко применяются при небольших пролётах и больших нагрузках.

Сварные балки состоят из трёх основных элементов: вертикального - стенки, и двух горизонтальных - поясов.

Выбор и обоснование металла сварной конструкции

В данном курсовом проекте используется сталь Ст3Гпс. Сталь Ст3Гпс – конструкционная углеродистая обыкновенного качества сталь для сварных конструкций со средним содержанием углерода 0,18 % ,хрома до 0,3 %, никеля до 0,3 %, кремния до 0,3 %. Данная сталь сваривается без ограничений, при сварке не требует подогрева и последующей термообработки. Используется при производстве несущих элементов сварных конструкций, работающих при переменных нагрузках при температуре от -20 до 425°.

Химические свойства стали приведены ниже в таблице 1, механические свойства - в таблице 2.

Таблица 1 – Химический состав стали

Марка стали	ГОСТ	Содержание элементов, %
C	Si	Mn	Cr	Ni	S	Cu	P	As
Сталь Ст3Гпс	380-2005	0,14-0,22	до 0,15	0,8-1,1	до 0,3	до 0,3	до 0,05	до 0,3	до 0,04	до 0,08

Таблица 2 – Механические свойства стали

Марка стали	ГОСТ	Временное сопротивление разрыву, МПа	Предел текучести, МПа	Относительное удлинение,%	Ударная вязкость, МДж/м2	Расчётное сопротивление, МПа
Ст3Гпс	380-2005	380-490	230-250	23-25	29-39

1.3 Расчёт и конструирование балки

Определяем расчётные нагрузки F^Р, кН, по формулам

кН, ( 1 )

кН,

кН,

кН,

где – нормативные нагрузки, кН;

– коэффициент условий работы, кН;

= 1,1.

Определяем сумму моментов относительно точки В, ∑М_в, кН×м, из уравнения

( 2 )

где a, b, c, d, l – расстояния между приложенными усилиями на балке, м.

Выражаем из уравнения реакцию опоры относительно точки А, R_А^н, кН

, ( 3 )

кН

Определяем сумму моментов относительно точки А, åМ_А, кН×м, из уравнения

, ( 4 )

Выражаем из уравнения реакцию опоры относительно точки В, R_В^н, кН

, ( 5 )

кН

Определяем расчётные реакции опор R_A^р, R_В^р, кН, по формулам

кН, ( 6 )

кН

Производим проверку правильности определения реакций, кН

кН, ( 7 )

17,50+272,50=-150,00+155,00+140,00+145,00

290=290 кН,

кН,

319=319 кН

Определяем нормативные моменты в точках 1, 2, 3, 4, 5, 6, кН×см, из уравнений

кН×см,

кН×см,

кН×см,

кН×см

Указываем, в какой точке будет максимальный нормативный изгибающий момент М^н_max, кН×см.

Определяем расчётные изгибающие моменты в точках 1, 2, 3, 4, 5, 6, кН×см, по формулам

кН×см, ( 8 )

кН×см,

кН×см,

кН×см,

кН×см,

кН×см

Указываем, в какой точке будет максимальный расчётный изгибающий момент М^р_max, кН×см.

Определяем нормативные поперечные силы в точках 2, 3, 4, 5, 6, кН, из уравнений

кН,

кН,

кН,

кН,

кН

Указываем сечение балки, где действует максимальная нормативная

поперечная сила Q^н_мах, кН.

Определяем расчётные поперечные силы в точках 2, 3, 4, 5, 6, кН, по формулам

кН, ( 9 )

кН,

кН,

кН,

кН

Указываем максимальную расчётную поперечную силу Q^р_мах, кН.

На листе формата А4 строим эпюру поперечных сил и изгибающих моментов в масштабе.( Приложение Б).