Сварная конструкция

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Сварка -- это процесс получения неразъёмных соединений посредством установления межатомных связей между свариваемыми частями при их местном или общем нагреве, или пластическом деформировании, или совместном действии того и другого. Обычно применяется для соединения металлов, их сплавов или термопластов.

Сварная конструкция - это металлическая, обычно стальная конструкция, полученная путем сварки ее частей.

Ферма - это система стержней (обычно прямолинейных), соединенных между собой в узлах и образующих геометрически неизменяемую конструкцию.

Фермы бывают:

Плоскими:

(все стержни лежат в одной плоскости)

Плоские фермы могут воспринимать нагрузку, приложенную только в их плоскости, и нуждаются в закреплении из своей плоскости связями или другими элементами.

Пространственными

(Каждая грань такого бруса представляет собой плоскую ферму)

Пространственные фермы образуют жесткий пространственный брус, способный воспринимать нагрузку, действующую в любом направлении

Применение ферм:

Сварные фермы широко применяются во многих областях строительства: В покрытиях и перекрытиях промышленных и гражданских зданий, мостах, опорах линий электропередачи, объектах связи, телевидения и радиовещания (башни, мачты), транспортных эстакадах, гидротехнических затворах, грузоподъемных кранах. Достоинства сварных ферм заключается перед массивными стальными горячекатаными балками:

- меньше металла.

- меньше вес.

- прочнее.

-легче.

-несложность и не трудоёмкость монтажа.

Ст3 сталь - Конструкционная углеродистая наиболее широко используется в строительстве, применяется в машиностроении и других областях промышленности, лист Ст3 используется для придания изделиям повышенной прочности. Свойства и диапазон применения зависят от содержания углерода в стали. Сваривать Ст3 можно без предварительной и последующей тепловой обработки (свариваемость без ограничений). Благодаря низкой стоимости по сравнению с легированными сталями и хорошим эксплуатационным качествам сталь Ст3 высоко востребована в промышленности, наиболее активно она используется в строительстве для изготовления конструкций промышленных и жилых зданий, арматуры, труб и т. д



1. Исходные данные

F1=3 т.с;

F2=3 т.с.;

F3=3 т.с;

F4=20 т.с;

F5=20 т.с;

F6=20 т.с;

=30o;

L= 10м;

D=2,5М;

Сталь - Ст. 3

Расчетная схема

2. Определение реакций в опорах аналитическим способом

Определяем реакции в опорах аналитическим способом.

? Ма =0

? Ма = F1 •d+F2 •2d+F5 •3d+F3 •3d - F4 •H - Rву •4d = 0

Rв =

? Мв =0

? Мв =Rа •4d - F6 •4d - F1 •3d - F2 •2d - F5 •d - F3 •d - F4 •H = 0

Rа =

? Fх=0

? Fх=Rах - F4

Rах = F4 =20

Проверка:

? Fу= Rаy -F6-F1-F2-F5-F3+Rв =0

?Fу = 34,5-20-3-3-20-3+14,5=0

0=0

3. Определение усилий в элементах фермы

Сеч. 1-1

?Fу =0

?Fу = -F6 + Rа - F1+ N6 •sin450 =0

N6 •sin450 = -F6 - Rа + F1=

N6 = = -

?Мв =0

?Мв =-F6 •d+Rау •d+Rах •H-N4 •H=0

N4 == =34,5т.с

? Ма =0

? Ма =N3 =0т.с

Сеч. 2-2

?Fу =0

?Fу =-F6 +R а - F1+N6 •sin450 = N6 •sin450 =F6 -Rа +F1

N6 =

?Мб =0

?Мб=-F6 •d+ Rау •d+N7 •H=0

N7 = = -14,5т.с

? Мг =0

? Мг =-F6 •2d+ Rау •2d+ Rах •H-F1 •d -N8 •H =0

N8 =

Сеч.3-3



=0

=-F6+Ray-F1-F2-N10 * SIN45O=0

N10 * SIN45O=F6-Ray+F1+F2=0

N10=86.4 т.с

=0

=-F6*2d+Ray*2d+ N11*H=0

N11===-32 т.с

=0

=-F6*3d+Ray*3d+Rax*H-F1*2d - F2*d =0

N12=54.5 т.с

Сеч. 4-4

=0

=-F6+Ray-F1-F2-F5-F3+N14 * SIN45O=0

N14 * SIN45O=F6-Ray+F1+F2+F5+F3=0

N14= т.с

=0

=-F6*3d+Ray*3d-F1*2d- +N15*H=0

N15=т.с

=0

з=-F6*4d+Ray*4d+Rax*H-F1*3d-F2*2d-F5*d-F3*d-N16*H=0

N16= т.с

Сеч. 5-5

=0

=N1+Ray+N2*SIN45O=0

N1=-Ray-N2*SIN45O=-34,5+20,7*0.70=-48,99 т.с

Сеч. 6-6

=0

=-N5-N2*sin45O=0

N5=N2*SIN45O

N5= 14,49 т.с

Сеч.7-7

=0

=N9+N10*SIN45O=0

N9=-N10*SIN45O

N9=-60,48 т.с



Сеч. 8-8

=0

=-N13-N10*SIN45O-F5=0

N13=N10 - sin45 + F5

N13 = 80.48 т.с

Сеч. 9-9

=0

=Rb+N17=0

N17=-Rb=-14,5 т.с

Таблица 1

№ эле мента	N1	N2	N3 В	N4 Н	N5	N6	N7 В	N8 Н	N9	N10	N11 В	N12 Н	N13	N14	N15 В	N16 Н	N17
Усилие	-48,99	-20,7	0	34,5	14,49	-16,4	-14,5	45,8	-60,48	86,4	-32	54,55	80,48	20,7	37,5	137	-14,5
№ эле мента	N1	N2	N3	N4	N5	N6	N7	N8	N9	N10	N11	N12	N13	N14	N15	N16	N17
Геометрическая длина	2,5	3,53	2,5	2,5	2,5	3,53	2,5	2,5	2,5	3,53	2,5	2,5	2,5	3,53	2,5	2,5	2,5

4. Расчет элементов фермы

Расчет верхнего сжатого пояса

N3=0 т.с

N7=-14,5 т.с Nmax=37,5 т.с

N11=-32 т.с

N15=-37,5 т.с

Определяю требуемую площадь сечения

Т.к стержни сжаты площадь сечения определяется из условия расчета на устойчивость

Атр=

===

Атр= == 40,76

Атр. - требуемая площадь

2

- коэффициент продольного изгиба

- предел текучести

К.З.П - коэффициент запаса прочности

Nmax - максимальное сжимающие усилие

Сечение состоит из 2х уголков (равнобоких) поэтому необходимо определить площадь одного уголка.

А1=20,38 ?22,80

Выбираем уголок:

? 110х110х12 ; А1=22,80 см2

Jx=209

rx=3,03

Zo=2,91

Sk- толщина косынки

Толщина косынки выбирается в зависимости от величины усилий( N )

при усилиях 20,30,40 т.с толщина косынки составляет 6,8,10 мм

при усилиях 40,50,60 т.с толщина косынки составляет 10,12,14 мм

при усилиях 80,90,100 т.с толщина косынки составляет 14,16 мм

Sk=10мм=1см

А=2 *A1=2*22,80=45,6

Определяем расстояние от центра до оси Y1

a=Zo+0.5*Sk=2,91+0.5*1=6,32 см

Определяем расчетную длину для поясов

Lp=L2=d=250 см

Определяем гибкость относительно оси Х

лx = = = 82,50 см



Определяем момент инерции сечения относительно оси Х

Jy=2==2239,26

Определяем радиус инерции сечения относительно оси Y

Ry=== см

Определяем гибкость верхнего пояса относительно оси Y

л = = = 35,71 см

Определяем приведенную гибкость

лпр = = 53,62 см

Их двух значений гибкость выбираем наибольшее значение max = 82,50

По максимальному значению гибкости определяем коэффициент продольного изгиба по таблице ( Майзель стр.321)

По максимальному значению гибкости определяем коэффициент продольного изгиба

= 0,75

Определяем напряжение в сечении

= == 1096,46?1533,3 это составляет 71,52%

Недогруз составляет 28,48 %

]

1096.49

1533.3 - 100%

1096,49 - x

Х = = 71,52 %

Расчет сечения нижнего пояса

N4=34,5 т.с

N8=45,8 т.с Nmax=54,5 т.с

N12=54,5 т.с

N16=37т.с

Т.к стержни растянуты требуемая площадь будет определяться из условия расчета на прочность.

Атр=

Атр= = 35,55

Сечение состоит из 2х уголков (равнобоких) поэтому необходимо определить площадь одного уголка



А1=17,77 см2 ? 19,2 см2

Выбираем уголок:

? 100х100х10 ; А1=19,2 см2

Jx=179

rx=3,05

Zo=2,85

Sk- толщина косынки

Толщина косынки выбирается в зависимости от величины усилий( N )

при усилиях 20,30,40 т.с толщина косынки составляет 6,8,10 мм

при усилиях 40,50,60 т.с толщина косынки составляет 10,12,14 мм

при усилиях 80,90,100 т.с толщина косынки составляет 14,16 мм

Sk=10мм=1см

А=2 * A1 = 2*19,2=38,4

Определяем расстояние от центра до оси Y1

a=Zo+0.5 * Sk=2,83+0,5*10=7,83 см

Определяем расчетную длину для поясов

Lp=L2=d=250 см



Определяем гибкость относительно оси Х

л = = = 81,96 см

Определяем момент инерции сечения относительно оси Х

Jy=2==2711,92 см

Определяем радиус инерции сечения относительно оси Y

Ry===

Определяем гибкость верхнего пояса относительно оси Y

л = = =29,76

Определяем приведенную гибкость

лпр = = 49,85

Их двух значений гибкость выбираем наибольшее значение max = 81,96 см

Определяем напряжение в сечении

= = =1419,27 ?1533,3 это составляет 92,58%



Недогруз составляет 7,42%

Расчет опорных стоек

N1=-48,99 т.с

N17=-14,5 т.с Nmax= 48,99т.с (сжатие)

Определяем требуемую площадь сечения

Т.к стержни сжаты площадь сечения определяется из условия расчета на устойчивость

Атр=

===

Атр= == 53,26

Атр. - требуемая площадь

2

- коэффициент продольного изгиба

- предел текучести

К.З.П - коэффициент запаса прочности

Nmax - максимальное сжимающие усилие

Сечение состоит из 2х уголков (равнобоких) поэтому необходимо определить площадь одного уголка.



А1= 26,63 ? 27,99 2

Выбираем уголок:

? 110х110х15 ; А1=27,99 см2

Jx=250,68

rx=2,99

Zo=3.03

Sk- толщина косынки

Толщина косынки выбирается в зависимости от величины усилий( N )

при усилиях 20,30,40 т.с толщина косынки составляет 6,8,10 мм

при усилиях 40,50,60 т.с толщина косынки составляет 10,12,14 мм

при усилиях 80,90,100 т.с толщина косынки составляет 14,16 мм

Sk=12мм=1,2см

А=2 * A1=2*27,99=55,98

Определяем расстояние от центра до оси Y1

a=Zo+0.5 *Sk=3.03+0.5*12=9,03 см

Определяем расчетную длину для поясов

Lp=0,8*l2=0,8*2,5=200=2 см

Определяем гибкость относительно оси Х

л = = = 66.88 см

Определяем момент инерции сечения относительно оси Х



Jy=2==5065,96

Определяем момент инерции сечения относительно оси Y

Ry===9,51 см

Определяем гибкость верхнего пояса относительно оси Y

л = = =21,03 см

Определяем приведенную гибкость

лпр = = 45,19 см

Их двух значений гибкость выбираем наибольшее значение max = 66,88 см

По максимальному значению гибкости определяем коэффициент продольного изгиба по таблице ( Майзель стр.321)

= 0,75

Определяем напряжение в сечении

= ==1166,84?1533,3 - это составляет 76,11 %

Недогруз составляет 23,88%

Расчет раскосов решетки

N2=-20,7 т.с

N6=-16,4 т.с Nmax=86,4 т.с

N10=86,4т.с

N14=20,7 т.с

Т.к стержни растянуты требуемая площадь будет определяться из условия расчета на прочность.

Атр=

Атр = = 56,36 см2

Сечение состоит из 2х уголков (равнобоких) поэтому необходимо определить площадь одного уголка

А1=28,18 см2 ? 27,99 см2

Выбираем уголок:

? 100х100х15 ; А1=12,3 см2

Jx=250,68

rx=2,99

Zo=3,03

Sk- толщина косынки

Толщина косынки выбирается в зависимости от величины усилий( N )

при усилиях 20,30,40 т.с толщина косынки составляет 6,8,10 мм

при усилиях 40,50,60 т.с толщина косынки составляет 10,12,14 мм

при усилиях 80,90,100 т.с толщина косынки составляет 14,16 мм

Sk=8мм=0,8см

А=2*A1 = 2*27,99=55,98

Определяем расстояние от центра до оси Y1

a=Zo+0.5Sk=2,27+0,5*0,8=3,43 см

Определяем расчетную длину для поясов

Lp=0,8*l2=0,8*2,5=2=200 см

Определяем гибкость относительно оси Х

л = = = 66,88 см

Определяем момент инерции сечения относительно оси Х

Jy=2==1159,68

Определяем радиус инерции сечения относительно оси Y

Ry===

Определяем гибкость верхнего пояса относительно оси Y

л = = = 43,95

Определяем приведенную гибкость



лпр = = 59,42

Их двух значений гибкость выбираем наибольшее значение max = 66,88 см

Определяем напряжение в сечении

= =1543,40?1533,3 это составляет 100,67 %

Перегруз составляет 0,67%

Расчет стоек

N5 = 14,49 т.с

N9 = -60,48 т.с Nmax=80,48 т.с

N13=80,48 т.с

Т.к стержни растянуты требуемая площадь будет определяться из условия расчета на прочность.

Атр=

Атр= = 52,49 см2

Сечение состоит из 2х уголков (равнобоких) поэтому необходимо определить площадь одного уголка



А1=см2

Выбираем уголок:

? 100х100х15 ; А1=27,99 см2

Jx=250,68

rx=2,99

Zo=3,03

Sk- толщина косынки

Толщина косынки выбирается в зависимости от величины усилий( N )

при усилиях 20,30,40 т.с толщина косынки составляет 6,8,10 мм

при усилиях 40,50,60 т.с толщина косынки составляет 10,12,14 мм

при усилиях 80,90,100 т.с толщина косынки составляет 14,16 мм

Sk=12мм=1,2см

А=2 * A1 = 55,98

Определяем расстояние от центра до оси Y1

a=Zo+0.5*Sk=3,03+0,5*1,2=3,63 см

Определяем расчетную длину для поясов

Lp=0,8*l2=0,8*2,5=2=200 см

Определяем гибкость относительно оси Х

л = = = 66,8 см

Определяем момент инерции сечения относительно оси Х



Jy=2==1238,6 см

Определяем момент инерции сечения относительно оси Y

Ry===

Определяем гибкость верхнего пояса относительно оси Y

л = = =42,55 см

Определяем приведенную гибкость

лпр = = 58,39

Их двух значений гибкость выбираем наибольшее значение max = 66,8 см

Определяем напряжение в сечении

= = =1437,65?1533,3 - это составляет 93,78 %

Недогруз составляет 6,22%

Таблица 2

Наименование элемента	Номер элементов	Тип сечения	Площадь сечения, см2
Верхний пояс	N3; N7; N11; N15;	110х110х12	22,80 см2
Нижний пояс	N4; N8; N12; N16;	100х100х10	19,2 см2
Опорные стойки	N1; N17;	100х100х15	27,99 см2
Раскосы решетки	N2; N6; N10; N14;	100х100х15	27,99 см2
Стойки	N5; N9; N13;	100х100х15	27,99 см2

5. Расчет и конструирование узлов фермы

Для расчёта сварных швов принимаем в расчёт усилия, действующие в раскосах и стойках. Узел К, Л, М.

N3 =-20,7 т.с

N2=0т.с

N5 =14,49т.с

N7 = -14,5т.с

Для раскосов расчет необходимой длины швов ведется по усилию N2=20.7 т.с

Усилие действующее на один уголок

N`i = = = 10,35 т.с * 1000 = 10350 т.с

Расчёт суммарной длины шва:

Lш = , где

?? - коэффициент, зависящий от способа сварки

К - катет шва

[??ш] - допускаемое напряжение металла шва

N'i - усилие, действующее на элемент

Выбираем вид сварки РДС ??= 0,7

Катет шва К ? 1,2•S=1,2•12=14,4 К=14,4



[??ш]= ??•[??]=0,7•1533,3=1073,3 (кгс/см2 )

Lш = =

При приварке элемента, имеющего симметричное сечение, длина нахлёстки определяется:

Lн = = =4,75 см

Находим длину лобового шва

Lл = 10 мм = 1 см

Определяем длину фланговых швов:

Lф = Lш -Lл = 9,5-1=8,5 (см)

Lф1 =0,7•9,5=6,65 (см)

Lф2 =0,3•9,5=2,85 (см)

Находим длину нахлёстки Lн = Lф1 = 6,65(см). Для определения формы и размеров косынки выполняем эскиз узла.

Швы, соединяющие косынки к поясам, проверяются на прочность:

??ш = , где



??ш - напряжение в металле шва,

[??ш] - допускаемое напряжение для металла шва,

Lк - длина шва, равная длине косынки

n - количество швов

Nк - усилие, стремящееся сдвинуть косынку относительно пояса

Усилия, действующие в поясе, на косынку не передаются.

Nк определяют из уравнений:

?Pу - сумма проекций сил на вертикальную ось.

?Pz - сумма проекций сил на горизонтальную ось.

Если косынка выступает за пояс, то заваривается 4шва, т.е n = 4

Если косынка не выступает за пояс, то швы с наружной стороны пояса в расчёт не принимаются, n = 2

?Pу ==-N2 •sin450 -N5 =20,7•0,7-14,49=-28,98 т.с

?Pх = - N2 •cos450 = -20,7•0,5= -10,35 т.с

Nk = -28.98

??ш = = кгс/см2

Косынка 789,9х795

Для расчёта сварных швов принимаем в расчёт усилия, действующие в раскосах и стойках. Узел N,O,P

N4 =34.5т.с

N5=14.49т.с

N6 =16.4.с

N8 = 45.8.с

Для раскосов расчет необходимой длины швов ведется по усилию N8=45.8 т.с

Усилие, действующее на один уголок



N`i = = = 22.9 т.с * 1000 = 22900 т.с

Расчёт суммарной длины шва:

Lш = , где

?? - коэффициент, зависящий от способа сварки

К - катет шва

[??ш] - допускаемое напряжение металла шва

N'i - усилие, действующее на элемент

Выбираем вид сварки РДС ??= 0,7

Катет шва К ? 1,2•S=1,2•12=14,4 К=14,4

[??ш]= ??•[??]=0,7•1533,3=1073,3 (кгс/см2 )

Lш = =

При приварке элемента, имеющего симметричное сечение, длина нахлёстки определяется:

Lн = = =10,58 см

Находим длину лобового шва

Lл = 10 мм = 1 см

Определяем длину фланговых швов:

Lф = Lш -Lл = 21,17-1=20,17 (см)

Lф1 =0,7•21,17=14,81 (см)

Lф2 =0,3•21,17=6,35 (см)

Находим длину нахлёстки Lн = Lф1 = 0,7•Lф = 14,81 (см). Для определения формы и размеров косынки выполняем эскиз узла.

Швы, соединяющие косынки к поясам, проверяются на прочность:

??ш = , где

??ш - напряжение в металле шва,

[??ш] - допускаемое напряжение для металла шва,

Lк - длина шва, равная длине косынки

n - количество швов

Nк - усилие, стремящееся сдвинуть косынку относительно пояса

Усилия, действующие в поясе, на косынку не передаются.

Nк определяют из уравнений:

?Pу - сумма проекций сил на вертикальную ось.

?Pz - сумма проекций сил на горизонтальную ось.

Если косынка выступает за пояс, то заваривается 4шва, т.е n = 4

Если косынка не выступает за пояс, то швы с наружной стороны пояса в расчёт не принимаются, n = 2



?Pу =N6 •sin450 -N5 =16,4•0,7-14,49=-3,01 т.с

?Pх = N6 •cos450 = 16,4*0,5= 8,2 т.с

Nk = 8,2

??ш = = кгс/см2

Косынка 129,68х123,13

Для расчёта сварных швов принимаем в расчёт усилия, действующие в раскосах и стойках. Узел R

N1 =-48,99т.с

N2=-20,7т.с

N4 =34,5т.с

Для раскосов расчет необходимой длины швов ведется по усилию N=-48,99 т.с

Усилие, действующее на один уголок

N`i = = = 24,49 т.с * 1000 = 24490 т.с

Расчёт суммарной длины шва:

Lш = , где

?? - коэффициент, зависящий от способа сварки

К - катет шва

[??ш] - допускаемое напряжение металла шва

N'i - усилие, действующее на элемент

Выбираем вид сварки РДС ??= 0,7

Катет шва К ? 1,2•S=1,2•15=18 К=18



[??ш]= ??•[??]=0,7•1533,3=1073,3 (кгс/см2 )

Lш = =

Находим длину лобового шва

Lл = 10 мм = 1 см

Определяем длину фланговых швов:

Lф = Lш -Lл = 18,11-1=17,11 (см)

Lф1 =0,7•18,11=12,67 (см)

Lф2 =0,3•21,17=5,43 (см)

Находим длину нахлёстки Lн = Lф1 = 0,7•Lф = 12,67 (см). Для определения формы и размеров косынки выполняем эскиз узла.

Швы, соединяющие косынки к поясам, проверяются на прочность:

??ш = , где

??ш - напряжение в металле шва,

[??ш] - допускаемое напряжение для металла шва,

Lк - длина шва, равная длине косынки

n - количество швов

Nк - усилие, стремящееся сдвинуть косынку относительно пояса

Усилия, действующие в поясе, на косынку не передаются.

Nк определяют из уравнений:

?Pу - сумма проекций сил на вертикальную ось.

?Pz - сумма проекций сил на горизонтальную ось.

Если косынка выступает за пояс, то заваривается 4шва, т.е n = 4

Если косынка не выступает за пояс, то швы с наружной стороны пояса в расчёт не принимаются, n = 2

?Pу =N2 •sin450 -N1=-20,7*0,7+48,99=34,5т.с

?Pх = N2 •cos450 = -20,7*0,5= 10,35 т.с

Nk = 34,5

??ш = = кгс/см2

Косынка 140х148

Для расчёта сварных швов принимаем в расчёт усилия, действующие в раскосах и стойках. Узел T

N1 =-48,99т.с

N3=0.с

Для раскосов расчет необходимой длины швов ведется по усилию N1=48,99 т.с

Усилие, действующее на один уголок

N`i = = = 24,49 т.с * 1000 = 24490 т.с

Расчёт суммарной длины шва:

Lш = , где



?? - коэффициент, зависящий от способа сварки

К - катет шва

[??ш] - допускаемое напряжение металла шва

N'i - усилие, действующее на элемент

Выбираем вид сварки РДС ??= 0,7

Катет шва К ? 1,2•S=1,2•15=18 К=18

[??ш]= ??•[??]=0,7•1533,3=1073,3 (кгс/см2 )

Lш = =

Находим длину лобового шва

Lл = 10 мм = 1 см

Определяем длину фланговых швов:

Lф = Lш -Lл = 18,11-1=17,11 (см)

Lф1 =0,7•18,11=12,67 (см)

Lф2 =0,3•21,17=5,43 (см)

Находим длину нахлёстки Lн = Lф1 = 0,7•Lф = 12,67 (см). Для определения формы и размеров косынки выполняем эскиз узла.



Швы, соединяющие косынки к поясам, проверяются на прочность:

??ш = , где

??ш - напряжение в металле шва,

[??ш] - допускаемое напряжение для металла шва,

Lк - длина шва, равная длине косынки

n - количество швов

Nк - усилие, стремящееся сдвинуть косынку относительно пояса

Усилия, действующие в поясе, на косынку не передаются.

Nк определяют из уравнений:

?Pу - сумма проекций сил на вертикальную ось.

?Pz - сумма проекций сил на горизонтальную ось.

Если косынка выступает за пояс, то заваривается 4шва, т.е n = 4

Если косынка не выступает за пояс, то швы с наружной стороны пояса в расчёт не принимаются, n = 2

?Pу = -N1=-48,99=-48,99т.с

Nk = -48,99т.с

??ш = = кгс/см2

Косынка 141х68

Для расчёта сварных швов принимаем в расчёт усилия, действующие в раскосах и стойках. Узел Y

N14 =20,7т.с

N15=-37,5.с

N17=-14,5т.с

Для раскосов расчет необходимой длины швов ведется по усилию N15=37,5т.с

Усилие, действующее на один уголок

N`i = = = 18,75 т.с * 1000 = 18750 т.с

Расчёт суммарной длины шва:

Lш = , где

?? - коэффициент, зависящий от способа сварки

К - катет шва

[??ш] - допускаемое напряжение металла шва

N'i - усилие, действующее на элемент

Выбираем вид сварки РДС ??= 0,7

Катет шва К ? 1,2•S=1,2•15=18 К=18

[??ш]= ??•[??]=0,7•1533,3=1073,3 (кгс/см2 )

Lш = =

Находим длину лобового шва

Lл = 10 мм = 1 см

Определяем длину фланговых швов:

Lф = Lш -Lл = 1,73-1=0,73 (см)

Lф1 =0,7•1,73=1,21 (см)

Lф2 =0,3•1,73=0,51 (см)



Находим длину нахлёстки Lн = Lф1 = 0,7•Lф = 1,21 (см). Для определения формы и размеров косынки выполняем эскиз узла.

Швы, соединяющие косынки к поясам, проверяются на прочность:

??ш = , где

??ш - напряжение в металле шва,

[??ш] - допускаемое напряжение для металла шва,

Lк - длина шва, равная длине косынки

n - количество швов

Nк - усилие, стремящееся сдвинуть косынку относительно пояса

Усилия, действующие в поясе, на косынку не передаются.

Nк определяют из уравнений:

?Pу - сумма проекций сил на вертикальную ось.

?Pz - сумма проекций сил на горизонтальную ось.

Если косынка выступает за пояс, то заваривается 4шва, т.е n = 4

Если косынка не выступает за пояс, то швы с наружной стороны пояса в расчёт не принимаются, n = 2

?Pу =-N17 •sin450 -N14=14,5*0,7-20,7=10.55 т.с

?Pх = -N17 •cos450 = 14.5*0.5=7,25 т.с.



Nk = 10,55 т.с

??ш = = кгс/см2

Косынка 29х12

Для расчёта сварных швов принимаем в расчёт усилия, действующие в раскосах и стойках. Узел S

N17 =-14,5 т.с .

N16=37 т.с .

Для раскосов расчет необходимой длины швов ведется по усилию N16=37 т.с

Усилие, действующее на один уголок

N`i = = =18,5т.с * 1000 = 18500 т.с

Расчёт суммарной длины шва:

Lш = , где

?? - коэффициент, зависящий от способа сварки

К - катет шва

[??ш] - допускаемое напряжение металла шва

N'i - усилие, действующее на элемент

Выбираем вид сварки РДС ??= 0,7

Катет шва К ? 1,2•S=1,2•10=12 К=12мм

[??ш]= ??•[??]=0,7•1533,3=1073,3 (кгс/см2 )

Lш = =



Находим длину лобового шва

Lл = 10 мм = 1 см

Определяем длину фланговых швов:

Lф = Lш -Lл = 20,52-1=19,52 (см)

Lф1 =0,7•20,52=14,36 (см)

Lф2 =0,3•20,52=6,15 (см)

Находим длину нахлёстки Lн = Lф1 = 0,7•Lф = 14,36 (см). Для определения формы и размеров косынки выполняем эскиз узла.

Швы, соединяющие косынки к поясам, проверяются на прочность:

??ш = , где

??ш - напряжение в металле шва,

[??ш] - допускаемое напряжение для металла шва,

Lк - длина шва, равная длине косынки

n - количество швов

Nк - усилие, стремящееся сдвинуть косынку относительно пояса

Усилия, действующие в поясе, на косынку не передаются.

Nк определяют из уравнений:

?Pу - сумма проекций сил на вертикальную ось.

?Pz - сумма проекций сил на горизонтальную ось.

Если косынка выступает за пояс, то заваривается 4шва, т.е n = 4

Если косынка не выступает за пояс, то швы с наружной стороны пояса в расчёт не принимаются, n = 2

?Pу = -N17=-14,5т.с.

Nk = -14,5.с

??ш = = кгс/см2

Косынка 14х28

6. Расчёт массы фермы

Масса фермы:

М = Мпр +Мл + Мш

Где Мпр - масса деталей из профильного проката,

Мл - масса деталей из листового проката,

Мш - масса наплавленного металла.

Расчёт массы деталей из профильного проката:

Мпр = yпр•Lф

Где yпр - линейная плотность материала, определяется по таблицам сортамента

Lф - фактическая длина элемента, определяется по чертежу

1.Опорные стойки

100х100х15

Вес 1м = 21,97 кг

L = 2321 мм = 2,321 м

Мпр= 21,97* 2,321= 50,99

2.Стойки

100х100х15

Вес 1 м = 21,97 кг

L= 2321мм=2,321м

Мпр=21,97*2,321=50,99

3.Нижний пояс

100х100х10

Вес 1м = 15,10 кг

L=10280мм=10,28 м

Мпр =15,10*10,28=155,22

4.Верхний пояс

110х110х12

Вес 1м =17,90 кг

L=10280мм=10,28м

Мпр=17,90*10,28=184,01

5.Раскосы решетки

100х100х15

Вес 1м=21,97 кг

L=3167, 39мм=3,167м

Мпр=21,97*3,167=69,57

Таблица 3

№ детали	наименование	Профиль проката	Длина, м	Масса 1м профиля, кг	Масса 1детали, кг	Кол-во шт.	Масса всех деталей, кг
1	2	3	4	5	4х5=6	7	6х7=8
N1,17	Опорные стойки	100х100х15	2,321	21,97	50,99	2	101,98
N5,9,13	Стойки	100х100х15	2,321	21,97	50,99	3	152,97
N4,8,12,16	Нижний пояс	100х100х10	10,28	15,10	155,22	4	620,88
N3,7,11,15	Верхний пояс	110[110х12	10,28	17,90	184,01	4	736,04
N2,6,10,14	Раскосы	100х100х15	3,167	21,97	69,57	4	278,28

Итого:1890,15 кг

Расчет массы деталей из листового проката

Находим объём:

V = L•b•s

Где L - длина детали

b -ширина детали

s - толщина детали

Косынка узла T

S = 7647.87 мм2 = 764,78 см2

V = S*s=764,78*0.8=611,82 см3

Мл = V * y = 611,82*7,85=4802,78г=4,8 кг

Косынка узла М

S= 4208,24 мм2 = 420,82 см2

V=S*s = 420,82 * 0.6=252.49 см2

Мл = V*y = 252.49*7.85=1982,06г= 1,98 кг

Косынка узла Y

S= 111,68 мм2 =11,16 см2

V= S*s= 11,16*1=11,16 см3

Mл =V*y=11,16*7,85=87,66г=0,08 кг

Косынка узла S

S= 78,99 мм2 =7,89см2

V=S*s=7,89 * 1 =7,89 см3

Мл =V*y = 7,89*7,85 = 61,93г = 0,06 кг

Косынка узла P

S= 12302.58 мм2 = 123,02 см2

V=S*s = 123,02* 1,2 = 147,62 см3

Mл =V*y = 147,62*7,85=1115,84 г = 1,11 кг

Косынка узла R

S= 15710.06 мм2 = 157,10 см2

V=S*s= 157,10*1,2=188,52см3

Mл = V*y = 188,52*7,85 = 1479,88г=1,47кг

Таблица 4

№ детали	Наименование детали	Высота, см	Длина, см	Толщина, см	Объем, см3	Плотность г/см3	Масса детали, кг	Кол-во, шт	Масса всех деталей, кг
1	Узел T	141	68	1,2	611,82	7,85	4,8	1	4,8
2	Узел М,Л,К	79,5	789,8	1,2	252,49	7,85	1,98	3	5,94
3	Узел Y	29	12	1,2	11,16	7,85	0,08	1	0,08
4	Узел S	28	14	1,2	7,89	7,85	0,06	1	0,06
5	Узел P,O,N	112,13	129,68	1,2	147,62	7,85	1,11	3	3,33
6	Узел R	140	148	1,2	188,52	7,85	1,47	1	1,47

Итого:15,68 кг



7. Расчет массы наплавленного металла

Мш = Vш•y

Где Vш - объём металла шва

Y = 7,85 г/см3

Где Vш = Аш •L

Аш - площадь поперечного сечения наплавленного металла

L - суммарная длина швов одного катета.

Для углового шва без разделки кромок площадь сечения наплавленного металла подсчитывается по формуле:

Аш =

Где q - усилие шва

К - катет шва

Масса наплавленного металла узла R

Для раскоса:

L=166*2 + 13*2 =332+26=358

Аш =k(15)=91мм2=0,9 см2

Vш=358*0,9 = 322,2мм=32,2 см

Мш=32,2*7,85=252,77г=0,252кг

Для опорной стойки:

L=127*2+10*2=274мм2



Аш=k(15)=91мм2 =0,9см2

Vш=274*0,9=246,6мм=24,6см

Мш=24,6*7,85=193,11г=0,193кг

Для нижнего пояса:

L=147*2+10*2=314мм2

Аш=k(10)=66мм2 =0,66см2

Vш=314*0,66=207,24мм=20,7см

Мш=20,7*7,85=162,49г=0,162кг

Масса наплавленного металла узла N

Для стойки:

L=112*2+10*2=244мм2

Аш=k(15)=91мм2=0,9см2

Vш=244*0,9=219,6мм=21,9см

Мш=21,9*7,85=171,9г=0,171кг

Для раскоса:

L=146*2+10*2=312мм2

Аш=k(15)=91мм2=0,9см2

Vш=312*0,9=280,8мм=28см

Мш=28*7,85=219,8г=0,219кг

Для нижнего пояса:

L=129*2+10*2=278мм2



Аш=k(10)=66мм2=0,66см2

Vш=278*0,66=183,48мм=18,3см

Мш=18,3*7,85=143,65г=0,143кг

Масса наплавленного металла узла K

Для стойки:

L=66,5*2+10*2=153мм2

Аш=k(15)=91мм2=0,9см2

Vш=153*0,9=137,7мм=13,7см

Мш=13,7*7,85=107,54г=0,107кг

Для раскоса:

L=87,08*2+7*2=188,16мм2

Аш=k(15)=91мм2=0,9см2

Vш=188,16*0,9=169,34мм=16,9см

Мш=16,9*7,85=132,66г=0,132кг

Для верхнего пояса:

L=789,8*2+10*2=1599,6мм2

Аш=k(12)=91мм2=0,9см2

Vш=1599,6*0,91=1439,6мм=143,96см

Мш=143,96*7,85=1130г=1,130кг

Масса наплавленного метала узла Y

Для опорной стойки:

L=12*2+13*2=50мм2

Аш=k(15)=91мм2=0,9см2

Vш=50*0,9=45мм=4,5см

Мш=4,5*7,85=35,3г=0,035кг

Для раскоса:

L=22*2+13*2=70мм2

Аш=k(15)=91мм2=0,9см

Vш=70*0,9=63мм=6,3см

Мш=6,3*7,85=49,4г=0,049кг

Для верхнего пояса:

L=11*2+14*2=50мм2

Аш=k(12)=91мм2=0,9см2

Vш=50*0,9=45мм=4,5см

Мш=4,5*7,85=35,3г=0,035кг

Расчет наплавленного металла узла T

Для опорной стойки:

L=127*2+10*2=274мм2

Аш=k(15)=91мм2=0,9см2

Vш=274*0,9=246,6мм=24,6см

Мш=24,6*7,85=193,1г=19,3кг

Для верхнего пояса:

L=67*2+11*2=156мм2



Аш=к(12)=91мм2=0,9см2

Vш=156*0,9=140,4мм=14см

Мш=14*7,85=109,9г=10,9кг

Расчет наплавленного металла для узла S

Для опорной стойки:

L=14*2+13*2=54мм2

Аш=k(15)=91мм2=0,9см2

Vш=54*0,9=48,6мм3=4,86см3

Мш=4,86*7,85=38,1г=3,8кг

Для нижнего пояса:

L=47*2+12*2=118мм2

Аш=к(10)=66мм2=0,66см2

Vш=118*0,66=77,8мм3=7,7см3

Мш=7,7*7,85=60,4г=6кг

Таблица 5

Условное обозначение	Катет шва, мм	Площадь сечения шва, см2	Объем швов, см3	Плотность материала, г/см3	Масса всех швов, кг
Узел S
Опорная стойка (100х100х15)	15	0,66	4,86	7,85	3,8
Нижний пояс(100х100х10)	10	0,9	7,7	7,85	6
Узел R
Раскос(100х100х15)	15	0,9	32,2	7,85	0,252
Опорная стойка (100х100х15)	15	0,9	24,6	7,85	0,193
Нижний пояс (100х100х10)	10	0,66	20,7	7,85	0,162
Узел N,O,P
Стойка(100х100х15)	15	0,9	21,9	7,85	0,171
Раскос(100х100х15)	15	0,9	28	7,85	0,219
Нижний пояс (100х100х10)	10	0,66	18,3	7,85	0,143
Узел К,Л,М
Стойка(100х100х15)	15	0,9	13,7	7,85	0,107
Раскос(100х100х15)	15	0,9	16,9	7,85	0,132
Верхний пояс (110х110х12)	12	0,9	0,9	7,85	1,130
Узел Y
Опорная стойка (100х100х15)	15	0,9	4,5	7,85	0,035
Раскос(100х100х15)	15	0,9	6,3	7,85	0,049
Верхний пояс (110х110х12)	12	0,9	4,5	7,85	0,035
Узел T
Опорная стойка(100х100х15)	15	0,9	24,6	7,85	19,3
Верхний пояс(110х110х12)	12	0,9	14	7,85	10,9

Итого:42,62 кг

Масса фермы:

М=Мпр+Мл+Мш = 1890,15+15,68+42,62=1948,45 кг

Процент массы швов от массы фермы:

k = 2, 18 %



Заключение

наплавленный конструкция метал ферма

В процессе работы над курсовым проектом по теме " Рассчитать и проектировать сварную ферму", я ознакомился с методом конструирования и расчета сварной фермы. Рассчитывал работу металла под нагрузкой, сечений элементов конструкции, прочность конструкции, массу сварной фермы и наплавленного металла

Размещено на Allbest.ru

...