Определение коэффициента запаса прочности (проверочный расчет элементов сварной конструкции)
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ
ГОМЕЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПРОФЕССИОНАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ КОЛЛЕДЖ ЭЛЕКТРОТЕХНИКИ
Специальность 2-36 01 06
Оборудование и технология сварочного производства (по направлениям)
УТВЕРЖДАЮ
Зам. директора по УР
________Т.П.Шимчук
«__»________20__ г.
ДИСЦИПЛИНА: «Проектирование сварных конструкций»
МЕТОДИЧЕСКОЕ ПОСОБИЕ
По выполнению
Курсового проекта
«Спроектировать консольную балку с квадратным профилем поперечного сечения»
Разработал преподаватель ____________А.М.Марченко
2016
СОГЛАСОВАНО цикловой комиссией протокол № __ от «__»_________20__г.
Председатель ЦК ______ Е.Л. Ячменева
Содержание
Введение.
Конструкторский раздел
1.1 Описание сварной конструкции
1.2 Выбор и обоснование металла сварной конструкции
1.3 Расчет и конструирование балки
1.4. Определение коэффициента запаса прочности (проверочный расчет элементов сварной конструкции)
1.5 Расчет сварных швов
Технологический раздел
|
|
|
2.1. Определение режимов сварки и расчет расхода сварочных материалов.
2.2. Выбор сварочного оборудования, технологической оснастки, инструмента.
2.3. Методы борьбы со сварочными деформациями.
2.4. Выбор методов контроля качества.
2.5.Техника безопасности, противопожарные мероприятия и охрана окружающей среды.
Графическая часть проекта
3.1. Чертеж сварной конструкции 1 лист формата А1
Список использованных источников
Общие положения, состав и содержание курсового проекта
Курсовой проект является завершающей частью дисциплины «Проектирование сварных конструкций».
Тема курсового проекта – «Спроектировать консольную балку с квадратным профилем поперечного сечения»
Целью курсового проекта является самостоятельная работа учащихся, позволяющая систематизировать, обобщить и расширить теоретические знания по специальным и общетехническим дисциплинам с использованием технической, сварочной литературы и ГОСТов.
Задачами курсового проекта являются:
· подбор сечения элементов конструкции по условиям прочности и жесткости;
· расчет сварных швов;
Исходными данными для выполнения курсового проекта являются:
· дина балки;
|
|
|
· нагрузки, действующие на балки;
Курсовой проект включает:
· пояснительную записку (объемом 20-25 листов) с приложениями;
· графическую часть чертеж спроектированной сварной конструкции (не менее 1 листа формата А1).
Введение
Во введении кратко изложите данные о развитии сварки и применении сварных конструкций в Республике Беларусь и за рубежом.
Какие виды сварки распространены в современной промышленности.
Конструкторский раздел
Описание сварной конструкции
Подробно опишите части, из которых состоит сварная конструкция.
Поясните понятие «сварная конструкция», опишите ее преимущества перед другими видами конструкций.
Выбор и обоснование металла сварной конструкции
Выбор и обоснование производить с учетом следующих требований:
- обеспечение прочности и жесткости при номинальных затратах на изготовление с учетом максимальной экономии металла и снижения массы сварной конструкции;
- гарантированное условие хорошей свариваемости при минимальном разупрочнении и снижении пластичности в зонах сварных соединений;
- обеспечение надежности эксплуатации конструкции при заданных нагрузках, агрессивных средах и переменных температурах.
|
|
|
- предоставить в курсовом проекте примеры марок сталей относящихся к группе стали выбранной для проектирования сварной конструкции.
Обосновав выбор марки стали, необходимо указать химический состав и механические свойства стали в форме таблицы 1.2.2 и таблицы 1.2.2 соответственно
Таблица 1.2.1. Химический состав стали
| Марка стали | ГОСТ | Содержание элементов, % | |||||||
| C | Mn | Si | Cr | ||||||
Таблица1.2.2. Механические свойства стали
| Марка стали | ГОСТ | Временное сопротивле-ние разрыву, [σв ] МПа | Предел текуче-сти,σ0,2 МПа | Относи-тельное удлине-ние, % | Ударная вязкость, мДж/м2 |
Расчет и конструирование балки
Изображаем расчетную схему балки с учетом задания на проектирование, заполняем таблицу 1.3.1.
Rа L
L1
Ма
F F
А В С
Таблица 1.3.1. Сбор нагрузок балки
| F kH | АС м | АВ м | ВС м |
|
|
|
1.3.1.Определяем реакции опор.
-сумма сил в точке А
∑FА=0 кН (1.3.1.1.)
- суммарная силы действующие на балку
∑FА=-F-F+RA=0 кН (1.3.1.2.)
- откуда реакция опоры относительно точки А на действующее усилие
RA=F+F=2F kH (1.3.1.3.)
- сумма моментов в точке А
∑MA=0 кН*м (1.3.1.4.)
- сумма моментов относительно точки А
∑MА= F*AB+F*AC, кH·м (1.3.1.5.)
- сумма моментов относительно точки В
∑MВ= RA* AB + F*ВC - MА, кH·м (1.3.1.6.)
где F , АВ, АС, ВС - значения из таблицы 3
Определяем поперечные силы
Q (в-с) = F, kH (1.3.1.7.)
Q (а-в) = F+F, kH (1.3.1.8.)
Определяем изгибающий момент
Мизг. в = -F*BC, kH,·м (1.3.1.9.)
Мизг. а= -F*АВ-F*AC, kH·м (1.3.1.10.)
где F , АВ, АС, ВС - значения из таблицы 3
Строим эпюры поперечных сил и изгибающих моментов в масштабе.
Указываем, в какой точке будет максимальный изгибающий момент Мmax, кН.м.
1.3.2. Подбор сечения балки.
Определяем требуемый момент сопротивления сечения балки с учетом развития в ней пластических деформаций при работе на изгиб Wтр, см3
Wтр = 
см3 (1.3.2.1.)
где
Мmax - максимальный изгибающий момент, кН.м
- временное сопротивление разрыву, МПа
Заполняем таблицу 1.3.2.
Таблица 1.3.2.Требуемый момент сопротивления сечения балки
| Мmax kH | [σв ] МПа | Wтр см3 |
Из ГОСТ 30245-94 Профили квадратные гнутые замкнутые подбираем размеры профиля по рассчитанному Wтр
В пояснительной записке заполнить таблицу 1.3.3.
Таблица 1.3.3.Размеры выбранного сечения балки
| № профиля | h мм | b мм | t мм | Wпр см3 | Масса 1 пог. м. профиля, g кГ/м |
Определение коэффициента запаса прочности (проверочный расчет элементов сварной конструкции)
1.4.1 Изображаем схему нагрузки балки
g
Rа L
L1 F F
Ма
А В С
Определяем поперечную силу, строим эпюру поперечных сил
-сумма сил в точке С
F Ср =F, кН (1.4.1.1.)
-сумма сил в точке B на участке В-С
F В р в-с=F+ g *ВС /100, кН (1.4.1.2.)
-сумма сил в точке B на участке А-В
F В р а-в=F+ g *АВ/100+F, кН (1.4.1.3.)
-сумма сил в точке A
FА р=2F+g *АС/100, кН (1.4.1.4.)
Определяем изгибающий момент, строим эпюру изгибающих моментов .
M Р А= -F*AB - F*AC –g*АС2 /(2*100), kH·м (1.4.1.5.)
М Р Б= -F*BC - g*ВС2 /(2*100), kH·м (1.4.1.6.)
где F кН , АВ, АС, ВС, м - значения из таблицы 1.3.1.
g – вес 1 пог. м балки кГ/м значения из таблицы п. 1.3.3
Определение запаса прочности
σ = 
* 1000, Мпа (1.4.1.7.)
n = 
= (0,95...1,05)* [σв ] (1.4.1.8.)
В пояснительной записке чертим эскиз балки с указанием всех размеров
100
b
100 h 30
Определяем вес балки
Q = Qбалки + Qоснования , кг (1.4.1.9)
Qбалки = g * L , кг ( 1.4.1.10)
Qоснования = 
. кг (1.4.1.12)
где
Qбалки – вес балки, кг
Qоснования – вес основания, кг
g - масса 1 пог. м. профиля, кГ/м
L – длина балки, м
V = (h+20)*(b+20)*3 ,см – объем основания
ρ– плотность металла, принятая для углеродистых и низколегированных сталей равной 7,85 г/см3;
1.5 Расчет сварных швов
1.5.1.Определить вид сварного соединения в соответствии с ГОСТ 14771-76
В связи с тем, что стыковые швы не нагружены растягивающим усилием производим расчет угловых швов приварки рассчитанного профиля к пластине.
Строим схему нагрузки швов
L лоб FА р
M рА
L ФЛ
Определяем длину лобовых и фланговых швов
L лоб. ш. в см.
L ФЛ Ш. в см.
Кш = 6* М max * L лоб. ш +2* Fmax * L2 ФЛ Ш.
1,4* L2 ФЛ Ш. * L лоб. ш*[ 
СР ] , (1.5.1.1.)
где Кш –катет шва, в см
[ СР ]- допустимое напряжение в шве на срез [ СР ] = 0,65 * σВ
Катет шва выбираем в соответствии с рекомендациями таблицы 1.5.1
Таблица 1.5.1.Минимальные катеты угловых сварных швов
| Вид соединения | Предел текучести стали | Толщина более толстого из свариваемых элементов, мм | ||||||
| 4-5 | 6-10 | 11-16 | 17-22 | 23-32 | 33-40 | 41-80 | ||
| Тавровое соединение с двусторонними угловыми швами, выполненное ручной сваркой, Нахлесточное и угловое, выполненое ручной сваркой | <430 (4400) | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 |
| 430-530 (4400-5400) | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 12 | |
| То-же выполненое автоматической и полуавтоматической сваркой | <430 (4400) | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 |
| 430-530 (4400-5400) | 4 | 5 | 6 | 6 | 7 | 8 | 9 | |
| Тавровое соединение с односторонними угловыми швами, выполненное ручной сваркой. | <380 (3900) | 5 | 6 | 7 | 7 | 8 | 9 | 10 |
| То-же выполненое автоматической и полуавтоматической сваркой | <380 (3900) | 4 | 5 | 6 | 8 | 9 | 10 | 12 |
Так-как на швы действует изгибающий момент 
и сила 
уравнение прочности шва
= 
+ 
< [ СР ], (1.5.1.2.)
где
W= 
–момент сопротивления поперечного сечения шва , см2 (1.5.1.3.)
А= 2* Кш * L лоб. ш. – площадь поперечного сечения шва, см2
.- максимальный нормативный изгибающий момент кН.м (максимальный нормативный изгибающий момент кН. м из эпюры моментов)
Fmax – максимальная сила (из эпюры сил в кН)
L ФЛ Ш длина фланговых швов в см
L лоб. ш длина лобовых швов в см
Кш –катет шва, в см
[ СР ]- допустимое напряжение в шве на срез [ СР ] = 0,65 * σВ
1.5.2. Определить вид сварного соединения и рассчитать площадь поперечного сечения сварного шва ( вид сварного соединения определяется по ГОСТам 14771-76, 5264-80, 8713-79, площадь поперечного сечения сварного шва рассчитывается по таблицам) .
Полученные данные занести в таблицу 1.5.2
Таблица 1.5.2. Конструктивные элементы сварного шва
| № п/п | Условное обозначение сварного соединения | Конструктивные элементы сварного шва мм | Площадь поперечного сечения сварного шва мм2 Fш | |
| подготовленных кромок свариваемых деталей мм | шва сварного соединения мм | |||
1.5.3 Определить количество проходов сварки шва
n = 
+1, (1.5.2.1.)
где
Fш –общая площадь поперечного сечения шва, мм2
F1- площадь поперечного сечения шва первого прохода, мм2
F2- площадь поперечного сечения шва второго и последующих проходов, мм2
Таблица 1.5.3 Площадь поперечного сечения шва для расчета количества проходов сварки
|
№ позиции |
Свариваемый материал | Толщина металла, мм, до | |||
| 10 | 100 | 10 | 100 | ||
| Площадь поперечного сечения, мм2 , до | |||||
| первого прохода | второго и последующих проходов | ||||
| 1 | Углеродистая и низколегированные стали | 10 | 30 | 40 | 50 |
| 2 | Высоколегированные и легированные стали | 10 | 30 | 40 | 50 |
Технологический раздел
Дата добавления: 2021-06-02; просмотров: 102; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!