исследовательская часть дипломного проекта. ИЧ25docx. В настоящее время большинство металлических конструкций изготавливают используя дуговую сварку плавлением
 Скачать 1.52 Mb.
|
|
Рисунок 1.5 – Схемы гибридных соединений а – нахлесточного паяно-механического (Н) П-М; б – стыкового паяно-сварного (С) ПС. В современной технике находит применение конструктивные элементы, в которых эксплуатационная нагрузка распределяется между несколькими составными частями, что создает дополнительные возможности в разработке эффективных металлических конструкций и узлов. Характерным примером является применяемый при конструировании ферм прием, который предусматривает выполнение стержней в виде спаренных элементов, связанных между собой соединительными планками ([20], с. 238-239). Однако в настоящее время при конструировании составных несущих элементов не учитываются следующие обстоятельства: Масштабный фактор, в соответствии с которым уменьшение толщины или диаметра элемента приводит к повышению показателей механической прочности; Возможность более точного соответствия толщин соединяемых элементов результатам прочностных расчетов; Возможность вовлечения отходов металлопроката в виде обрезков для повышения КПД при его использовании. Чтобы оценить эффективность использования масштабного фактора, рассмотрим данные по механическим характеристикам листового проката, приведенные в работе [21]. Так, для стали 3пс толщиной до 20 мм в ней указан предел текучести  кг/мм2, тогда как при толщине свыше 100 мм для этого же материала предел текучести составляет 21 кг/мм2. ([21], с. 23). Таким образом, если вместо заготовки толщиной 100 мм использовать в конструкции составной элемент такой же толщины, то его несущая способность возрастет в 1,19 раза. Следует отметить, что одновременно с повышением предела текучести увеличивается и показатель пластичности, т.к. относительное удлинение возрастает с 23% (при толщине 40 мм) до 26% (при толщине ≤ 20 мм), т.е. на 13% ([21], с. 23). Особенно сильно масштабный фактор дает себя знать у перспективных для применения высокопрочных сталей и сплавов с повышенной склонностью к хрупкому разрушению.Более точное соответствие принятых значений толщин обеспечивается тем, что составные элементы могут иметь суммарную толщину 4,5 мм (2,0+2,5 мм), 5,5 мм (2,5+3,0 мм), 12,5 мм, 13 мм и т.д., что невозможно при использовании сплошных заготовок. Допустим, что по результатам расчета требуемое значение толщины некоторого элемента металлической конструкции оказалось равным 4,4 мм. Используя составной элемент можно окончательно принять суммарную толщину 4,5 мм, тогда как при традиционном подходе пришлось бы использовать элемент толщиной 5,0 мм, т.е., в 1,11 раза больше. Приведенные доводы свидетельствуют о том, что разработка новых составных элементов для металлических конструкций является важной и актуальной задачей. Ее решение позволит повысить технико-экономическую эффективность производства металлических конструкций. В настоящее время получили широкое распространение конструкции трубчатых сварных ферм, в которых отсутствуют дополнительные соединяющие элементы (фасонки). В них трубчатые стержни раскосов и стоек связаны посредством сварных швов с трубчатыми же поясами. Однако такая конструкция фермы зачастую приводит к расцентровке осей элементов, соединенных в узле фермы, в результате которой оси стержней не пересекаются в одной точке узла. Такая расцентровка создает дополнительную нагрузку на сварные соединения и соединяемые элементы фермы в виде изгибающего момента и соответственно снижает несущую способность конструкции [22]. Авторами работы [22] на примере К-образного узла рассмотрены два варианта расцентровки, которые здесь схематично показаны на рисунке 1. 6 Вариант расцентровки, Ось пояса   Р е˃0   Р  е˂0 Оси раскосов  а б Рисунок 1.6 – Схема расцентровки осей в К-образном узле сварной трубчатой фермы [22]. показанный на рисунке 1а (е˃0), приводит к увеличению напряжений в носковой части сопряжения раскосов и пояса, а вариант, соответствующий схеме 1б (е˂0 ), - в пяточной части сопряжения [22]. Принципиальным различием этих двух схем расцентровки является возможность устранения дисбаланса в варианте 1б путем простого увеличения расстояния между раскосами. Чтобы устранить расцентровку по варианту 1а, требуется, наоборот, сближать стержни раскосов и для реализации такого решения может не хватить места. Возможным способом обеспечения точного центрирования в узлах трубчатой фермы является применение составного сечения пояса, конструкция которого показана на рисунке 1.7. Чтобы сместить положение 1 2 3 Рисунок 1.7 – Составное сечение пояса трубчатой фермы. 1 – корректирующий элемент; 2- труба пояса; 3 – сварной шов  y1  оси пояса, в состав его сечения введен корректирующий элемент 1, который присоединен к трубе 2 со стороны, противоположной расположению раскосов [23,24]. Таким образом, требуемая площадь сечения пояса определяется суммированием сечений корректирующего элемента 1 и трубы 2: Fтр = F1 + F2 (1.1) Варьируя величинами F1 и F2можно более точно подобрать общее сечение пояса и исключить возможную его недогрузку, обусловленную дискретностью сортамента на трубы. Полное устранение расцентровки достигается подбором величин F1 и F2в соответствии с условием:  , (1.2)где y1 - координата центра тяжести сечения корректирующего элемента (см. рисунок 1.7). При необходимости для увеличения координаты y1 вместо пластинчатого корректирующего элемента можно применить гнутый профиль либо прикрепить этот элемент вертикально (втавр). 4 В практике изготовления сварных и паяных изделий широко применяются соединения с накладками, Основной конструктивный элемент таких соединений (накладка) также может быть выполнена составной [25-26]. Неразъемные соединения с накладками такого типа показаны на рисунках 1.8 и 1.9. 1 4 а     4 2 3 4 1 4 б 4 2 3 1, 2 – соединяемые детали; 3 – накладки; 4 – сварные швы. |