Стальные конструкции. 2

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


 

Температура критических точек стали ВСт3сп

Критическая точка

°С

Ac1

735

Ac3

850

Ar3

835

Ar1

680


 

Ударная вязкость стали ВСт3сп

Ударная вязкость, KCU, Дж/см2

 

Состояние поставки, термообработка

+20 

после мехстарения

-20 

Лист поперечным сечением 5-9 мм

78

39

39

Лист поперечным сечением 10-25 мм

68

29

29

Широкая полоса продольным сечением 5-9 мм

98

49

49

Широкая полоса продольным сечением 10-25 мм

78

29

29

Сортовой и фасонный прокат продольным сечением 5-9 мм

108

49

49

Сортовой и фасонный прокат продольным сечением 10-25 мм

98

29

29


 

Предел выносливости стали ВСт3сп

σ-1, МПа

n

σB, МПа

Термообработка, состояниестали

191

1E+7

  

Лист толщиной 40 мм в горячекатаном состоянии. Образец гладкий.

93

1E+7

  

Образцы дианетром 10 мм с надрезом


 

Физические  свойства стали ВСт3сп

Температура испытания,°С

20

100

200

300

400

500

600

700

800

900

Модуль нормальной упругости, Е, ГПа

194

192

187

183

178

167

159

146

120

99

Коэффициент теплопроводности Вт/(м ·°С)

  

55

54

50

45

39

34

30

    

 

Применяемая ВСт3сп поставляется в виде сортового проката (уголок), листового проката (лист толщиной 8; 10; 12; 16; 20мм) и слябов (толщиной 50мм) в нормализованном состоянии и в зависимости от назначения и гарантируемых при поставке свойств поставляется с гарантированными механическими свойствами; гр. Б-с гарантированным химическим составом; гр. В-с гарантированными механическими свойствами и химическим составом.

В обозначении стали указано:

В - группа стали;

СтЗ - марка стали;

СП - степень раскисления (спокойная).

Для стали, применяемой в сварной конструкции опоры, важным показателем определяющим ее эксплуатационную надежность сварного соединения является свариваемость основного металла - т.е. влияние его химического состава на состав и свойства шва на его сопротивляемость образованием холодных и горячих трещин.

Основные размеры деталей конструкции сведены в таблицу 1.1.

Таблица 1.1 - Перечень деталей входящих в сварную конструкцию "Опоры"

 

Поз.

Наименование и

эскиз детали

Габариты

мм

Материал

Вес

детали

Кол-во в

опоре

Полоса

1

600×8200

×8

Ст3сп

  

2

Полоса

3

300×8200

×12

Ст3сп

  

4

Полоса

5

400×950

×50

Ст3сп

149

2

Полоса

7

190×500

×10

Ст3сп

2

2

Полоса

8

190×310

×10

Ст3сп

2

2

Полоса

9

190×670

×10

Ст3сп

10

12

Полоса

11

170×180

×10

Ст3сп

2

14

Уголок

12

75×6×910

Ст3сп

6

14

Уголок

13

75×6×700

Ст3сп

5

14

Уголок

17

50×5×690

Ст3сп

3

14

Уголок

18

50×5×630

Ст3сп

2

14


 

2 Описание существующего технологического процесса изготовления опоры

 

2.1 Заготовительное отделение

 

Весь поступающий на завод прокат хранится на складе металла, где после разгрузки краном на приемочной площадке производится его первичная приемка и сортировка. При обнаружении каких-либо дефектов, составляется акт и производится его дефектовка.

Принятый листовой прокат, с помощью специальных струбцин устанавливается в специальном стеллаже и вдоль длинной стороны, а сортовой прокат (уголки) укладываются на специальные стеллажи.

Детали из листового проката имеют прямые резы, изготавливаемые механической резкой на листовых ножницах, или гильотине.

Детали из сортового проката (уголков 50x5 и 75x6) режутся в длину на сортовых ножницах.

 

      1. Сборочно-сварочное отделение

 

Все сборочно-сварочные отделения можно дифференцировать в соответствии с технологическими узлами конструкции. В данном подразделе будет рассматриваться сборка технологических узлов. Перед сборкой опоры необходимо укомплектовать ее деталями согласно чертежу. Следующим этапом является изготовление нестандартных узлов и деталей используемых при сборке опоры.

 

      1. Изготовление нестандартной двутавровой стойки (ствола) опоры перекрытия.

 

Перед сборкой стволов в кондукторе необходимо проверить геометрические размеры вертикального и поясных листов,  их прямолинейность, обработку кромок, диаметр и правильность расположения отверстий в деталях согласно чертежу.

При наличии отверстий  в поясе и стенке предварительно отметить осевые линии на стенке  по  межосевому  размеру согласно чертежу.

Свариваемые поверхности  и примыкающие к ним  зоны  металла шириной не  менее 20 мм должны быть очищены от краски,  масла  и ржавчины. Продукты очистки не должны оставаться в зазорах  между собранными деталями.

Сборку стволов Н-образного сечения (в данном проекте это стволы опоры) производят  на  стенде Костюхина.

Сборку стволов  производить  на выставленных в одной плоскости  стеллажах или на плоскостном  стапеле.

Уложить на стеллажи (стапель) полки балки, разметить на них  и отбить намеленным шнуром продольную осевую линию. На расстоянии, равном половине толщины вертикальной стенки параллельно первой линии отбить вторую линию, см.рис.2.1.


Рисунок 2.1

 

Установить и прихватить по второй линии технологические  рёбра для фиксации стенки с поясами  под углом 90о , см. рис.2.2.


Рисунок 2.2.

 

Установить по размеченным  линиям стенку балки, выровнять торцы, выдерживая угол 90о, закрепить в таком положении прихватками с конца элемента. После чего произвести подтяжку и прихватку стенки балки к полкам по всей длине.

При значительной высоте стенки, при установке её необходимо поддерживать краном см. рис 6, а после установки положить в горизонтальное положение.

Скантовать собранный  тавр на 90о на стеллажах электромостовым краном с помощью балочных захватов соответствующей грузоподъёмности. Установить на вторую полку балки собранный тавр. Произвести подтяжку стенки к поясу, выровнять торцы и прихватить по всей длине, выдерживая угол 90о. Выравнивание стенки балки по размеченной линии производить с помощью клина.

Собранный ствол замаркировать  согласно «Типовой технологической  инструкции по маркировке ОГТ 9-02 ИНС 34 и сдать ОТК для контроля. ОТК контролировать геометрические размеры, угол между стенкой и полками и совмещение их торцов, зазоры под сварку.

Разметить на полках осевую линию и линию положения стенки.

Установить и прихватить по всей длине отмеченной линии положения стенки временные технологические рёбра, фиксирующие угол 90о.

Навесить одну полку, совмещая торцы стенки и полки, поджать  при помощи скобы и клина к  кромке вертикальной стенки, выдерживая угол 90о и прихватить, см. рис 2.3. Аналогично произвести прихватку по всей длине ствола.

Навесить вторую полку  балки, поджать и прихватить аналогично первой см. рис.2.4.


Рисунок 2.3.

 

Сборка Н-образного ствола при  помощи скобы и клина.

 


Рисунок 2.4.

 

Собранный ствол замаркировать согласно «Типовой технологической инструкции по маркировке ОГТ 9-02 ИНС 34 и  предъявить ОТК для контроля. ОТК контролировать:

- наличие прямого угла  и зазор между стенкой и  полкой балки;

- длину, ширину и  толщину элементов стержня;

- прямолинейность стержня;

- качество прихваток;

- маркировку;

- расположение поясов  относительно стенки;

Собранные и принятые ОТК  стволы передать на участок  автоматической сварки.

Автоматическая сварка стержней производится согласно «Инструкции  по автоматической сварке» ОГТ 9-07 ИНС 2.

При появлении после  сварки стержней деформаций типа «грибовидность»  свыше допустимых значений, балки  править на станке для правки грибовидности. Правка производится согласно «Технологической инструкции по правке грибовидности  балок Н-образного сечения на станках для правки грибовидности»  ОГТ 9-02 ИНС 29. При размерах полок балки, выходящих за пределы технических возможностей станков грибовидность править термическим или термомеханическим методом. Выправленные стволы предъявить ОТК, ОТК контролировать грибовидность и перекос полок при помощи угольника и линейки. Также визуально контролировать поясные швы и околошовную зону на предмет трещин.

При требовании чертежа  для обеспечения полного примыкания элементов опоры между собой, примыкания торца стержня к опорной плите фрезеровать торцы стержней. Фрезеровку торцев производить согласно «Типовой технологической инструкции по фрезеровке балок Н-образного сечения на торцефрезерном станке» ОГТ 9 — 02 ИНС 23.

 

      1. Общая сборка опор.

 

Общую сборку опор производить на стенде для безвыверочного монтажа, см. рис.2.5.

Установить электромостовым  краном один ствол опоры на стенд, примкнув его к боковым и торцевому  упорам стенда.

Разметить линию установки  второго ствола опоры и выставить  его параллельно с первым с припуском +2 мм для ввода диафрагмы. Торец ствола примкнуть к торцевому упору стенда.

Установить и прихватить по разметке косынки на нижнем торце  ствола, выравнивая фрезерованные торцы  косынок по торцевому упору стенда.

Завести диафрагму между  стволами, поджать ствол с помощью винтовых прижимов и прихватить диафрагму.

Связать по внутренней стороне нижние полки стволов технологическими распорками. После установки решётки все технологические распорки снять.

Рисунок 2.5. Сборка опор на стенде безвыверочного монтажа.

Разметить, установить и прихватить к стволам узловые фасонки  фаской наружу, см. рис.2.6.

 

 

Рисунок 2.6.

 

Разметить на полках стержней и узловых фасонках места установки  раскосов, т.е. геометрию решётки  опоры.

Установить, поджать и  прихватить раскосы и распорки по размеченной геометрии, совмещая осевые линии с линиями нанесёнными на фасонках и полках стволов.

Установить верхушку опоры с  установкой рёбер жёсткости и  опорной плиты подкранового плеча, проверить угол 90о и соосность верхней части относительно всей опоры, совмещая продольную ось с осью основной части опоры, см. рис.2.7.

 

Рисунок 2.7.

 

Произвести полное оформление опоры согласно чертежа.

Замаркировать опоры  согласно «Типовой технологической  инструкции по маркировке» ОГТ 9-02-ИНС 34. и предъявить сборку ОТК для контроля.

ОТК контролировать:

- прямолинейность опоры

- зазоры в сопряжениях

- перпендикулярность  подкранового плеча

- размеры между крайними  отверстиями приёмных пластин  и столиков

- геометрические размеры  опоры (длину, высоту, диагонали по торцам опоры

Стальные конструкции. 2 📙 Реферат → 🆔 263643

Стальные конструкции. 2 📙 Реферат → 🆔 263643

Стальные конструкции. 2