Стальные конструкции

Введение

 

Механизация и автоматизация  сварочного производства является важнейшим  средством повышения производительности труда, повышения качества сварных  изделий и улучшения условий  труда.

В настоящее время  особое внимание уделяется ускорению  замены и модернизации морально устаревших машин и агрегатов, наращиванию объемов выпуску специализированного сварочного и вспомогательного оборудования общего назначения, в том числе оснащенного системами программного управления, созданию новых технологических процессов и прогрессивных средств малой механизации, которые бы в сочетании с основным сварочным оборудованием обеспечили комплексную механизацию производственного процесса, повышение производительности и улучшение условий труда.

Проводимая за последнее  время в условии многономенклатурного производства широкой механизации вспомогательных операций с заменой ручного труда машинным стала возможна на базе применения двух современных принципов в конструировании:

1. создание переналаживаемой оснастки с индивидуальным механизированным приводом;
2. создание универсальных силовых приводов.

Применение эффективных  средств механизации сборочно-сварочных  работ имеет большее народнохозяйственное значение. С внедрением прогрессивных  средств малой механизации трудоемких процессов создается основа дальнейшего увеличения темпов технического прогресса, увеличивается производительность труда и улучшается технико-экономические характеристики производственного процесса машиностроения.

Для того, чтобы внедрить в производство более совершенный  технологический процесс, необходимо его спроектировать. Задачей данного отчета состоит в  выявлении несовершенства технологического процесса производства опор и предложение по их устранению.

 

1. Описание конструкции

 

1.1 Назначение, особенности конструкции и условия работы опор

 

Опоры представляют собой  плоскостные или пространственные решётчатые конструкции см.рис 1.1.

Опоры имеют различное  назначение и подразделяются на:

— опоры под трубопроводы;

— опоры галерей, переходных мостов;

— опоры промышленных сооружений;

— осветительные мачты;

— пилоны.

Опоры под трубопроводы бывают плоскостными и пространственными. К плоскостным относятся маятниковые опоры, кпространственным — пространственная неподвижная.

При многотрубной прокладке  схема решётки определяется необходимостью пропуска трубопровода сквозь опору. Если невозможно устранить решётку во всех панелях, то создаются рамные участки с сохранением обеспечения восприятия опорной силы.

Конструкция пространственных опор выполняется из четырёх поясных  уголков или балок, образующих четыре плоскостные грани в виде ферм.

Решётка граней опоры  может быть треугольной с распорками и перекрёстной без распорок.

Точки пересечения раскосов смежных граней могут совпадать  или быть смещёнными на половину панели.

Раскосы привариваются непосредственно к поясам или через фасонки.

Во всех видах опор схемы решёток зависят от ширины ствола и величины нагрузок на опору.

При узких стволах  и небольших нагрузках наиболее экономична треугольная решётка  «в ёлочку».

При широких стволах  и больших нагрузках возможна ромбическая решётка с совмещённым или не совмещенными узлами в смежных гранях.

Наиболее целесообразнее решётки с не совмещёнными узлами, т.к. в сварных опорах выполнение совмещённых узлов затруднительно. Виды решёток опор с совмещёнными и не совмещёнными узлами см. рис.1.2.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

а)   б)     в)   г)

Рисунок 1.1 Общий вид опор. а - плоскостная опора под трубопроводы, пояса из прокатных балок; б- плоскостная опора лёгких галерей переходных мостов, пояса из швеллеров; в - плоскостная опора различных промышленных сооружений, пояса из перекрёстных спаренных уголков; г - пространственная опора осветительной мачты, четыре плоскости, пояса из уголков.

 

 

а.   б.

Рисунок 1.2. Виды опор. а - опоры с совмещёнными в смежных гранях узлами решётки; б - опоры с не совмещёнными в смежных гранях узлами решётки.

 

 

 

 

  а        б

 

 

 

 

 

в       г

 

д       е

Рисунок 1.3. Виды стыков.

а- монтажный на сварке встык; б- монтажный на сварке через накладки; в - монтажный на сварке через стыковые уголки; г - монтажный фланцевое соединение; д - монтажный соединение шпильками через приваренные полые бобышки; е - монтажный болтовое соединение через накладки.

Все несущие элементы опоры изготовлены из сортового проката (уголки 50x50x5, 75x75x8, швеллер № 8, полосы 4x40 и 8x120) из низко углеродистой стали марки СтЗ СП ГОСТЗ80-94.

При изготовлении сварная конструкция опоры должна быть рентабельна для изготовителя - т.е. должна быть изготовлена с минимальными затратами (материалы, электроэнергия и др.), с обеспечением всех эксплуатационных требований, оговоренных документацией. Это может быть достигнуто высоким качеством технологического процесса изготовления при обязательном соблюдении всех требований ТБ.

Высококачественное изготовление опоры может быть обеспечено путем внедрения более совершенного технологического процесса изготовления при специализации участка цеха (его рабочих мест) на выпуск технологических узлов, на которые делится сварная конструкция опоры. На данном участке, на одном рабочем месте выполняется сборка (или сварка) одного из узлов и на последнем - окончательная сборка (сварка).

Данная специализация рабочих мест участка на сборку отдельных узлов позволит оснастить его сборочным приспособлением с применением быстродействующих прижимов и фиксаторов, даст возможность приобрести определенные навыки и приемы по сборке слесарями-сборщиками, уменьшить время на сборку узла. Тем самым улучшить качество сборки, уменьшить потери от возможного брака при изготовлении.

При установке детали в приспособление и ее закреплении исключаются ошибки и неточности сборщика, обеспечивается правильное, взаимное положение детали относительно других деталей при сборке.

При сборке узла в приспособлении, отпадает необходимость в разметке деталей перед их установкой и значительно облегчается труд слесарей-сборщиков вследствие механизации и создания удобных условий для установки и закреплении деталей.

Для разработки сборочных приспособлений сварная конструкция опоры расчленяется на технологические узлы.

Данная опора предназначена для конструкций перекрытия и должна обеспечивать достаточную жесткость и прочность; материалы, применяемые для ее изготовления, должны обладать достаточной конструктивной прочностью - определенным комплексом механических свойств, которые обеспечивают надежную эксплуатацию опоры и при этом должны иметь невысокую стоимость, чтобы опора была рентабелен в изготовлении.

Детали опоры изготавливают из низкоуглеродистой конструкционной стали общего назначения марки В СтЗ СП ГОСТЗ80-94 общие сведения, химический состав и механические характеристики которой представлены ниже.

 

Общие сведения стали ВСт3сп

Сталь ВСт3пс

Вид поставки

Сортовой прокат, в том числе фасонный: ГОСТ 2590-71, ГОСТ 2591-71, ГОСТ 535-79, ГОСТ 2879-69, ГОСТ 19771-74, ГОСТ 19772-74, ГОСТ 8278-83, ГОСТ 8281-80, ГОСТ 8282-83, ГОСТ 8283-77, ГОСТ 380-71, ГОСТ 8509-86, ГОСТ 8510-86, ГОСТ 8239-72. Лист толстый ГОСТ 19903-74. Лист тонкий ГОСТ 19903-74.Лента ГОСТ 503-81, ГОСТ 6009-74. Полоса ГОСТ 103-76, ГОСТ 82-70, ГОСТ 535-79. Поковки и кованые заготовки ГОСТ 8479-70. Трубы ГОСТ 8734-75, ГОСТ 10706-76, ГОСТ 10705-80.

Назначение

Несущие элементы сварных и несварных конструкций и деталей, работающих при положительных температурах. Фасонный и листовой прокат(5-й категории) для несущих элементов сварных конструкций, работающих при переменных нагрузках: при толщине проката до 25мм в интервале температур от -40 до +425°С; при толщине проката свыше 25мм — от -20 до +425°С при условии поставки с гарантируемой свариваемостью.

 

Химический  состав стали ВСт3сп

Химический элемент	%
Кремний (Si)	0.12-0.30
Марганец (Mn)	0.40-0.65
Медь (Cu), не более	0.30
Мышьяк (As), не более	0.08
Никель (Ni), не более	0.30
Сера (S), не более	0.05
Углерод (C)	0.14-0.22
Фосфор (P), не более	0.04
Хром (Cr), не более	0.30

 

Механические  свойства стали ВСт3сп

Механические свойства при повышенных температурах:

 

t испытания,°C	σ0,2, МПа	σB, МПа	δ5, %	ψ, %	KCU, Дж/м2
Горячекатаная заготовка размерами 140Х120 мм
20	220	445	33	59	154
300	205				199
500	180	285	34	80	119
Лист и фасонный прокат в горячекатаном состоянии толщиной до 30 мм
20	205-340	420-520	28-37	56-68
200	215-285
300	205-265
400	155-255	275-490	34-43	60-73
500	125-175	215-390	36-43	60-73
Образец диаметром 6 мм, длиной 30 мм кованый и нормализованный. Скорость деформации 16 мм/мин, скорость деформации 0,009 1/с
700	73	100	57	96
800	51	63	95	95
900	38	65	84	100
1000	25	43	79	100
1100	19	31	80	100
1200	14	25	84	100

 

Механические свойства проката

 

Термообработка, состояние  поставки	Сечение, мм	σ0,2, МПа	σB, МПа	δ5, %	δ4, %
Прокат горячекатаный		245	370-480	26
Прокат горячекатаный	20-40	235	370-480	25
Прокат горячекатаный	40-100	225	370-480	23
Прокат горячекатаный	>100	205	370-480	23
Листы горячекатаные			370-480		20
Листы горячекатаные	2,0-3,9		370-480		22
Листы холоднокатаные			370-480		22
Листы холоднокатаные	2,0-3,9		370-480		24

 

 

 

Механические свойства поковок

 

Сечение, мм	σ0,2, МПа	σB, МПа	δ5, %	ψ, %	KCU, Дж/м2	HB
Нормализация
	175	353	28	55	64	101-143
100-300	175	353	24	50	59	101-143
	195	392	26	55	59	111-156
100-300	195	392	23	50	54	111-156

 

Технологические свойства стали ВСт3сп

Температура ковки

Начала 1300, конца 750. Охлаждение на воздухе.

Свариваемость

Сваривается без ограничений; способы сварки: РДС, АДС под флюсом и газовой защитой, ЭШС, КТС. Для толщины более 36 мм рекомендуется подогрев и последующая термообработка.

Обрабатываемость резанием

В горячекатаном состоянии  при НВ 124 σB = 400МПа, Kυ тв.спл. = 1,8 и Kυ б.ст. = 1,6

Склонность к отпускной способности

Не склонна

Флокеночувствительность

Не чувствительна