Технология сборки и сварки опорной балки автокрана

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.Общая часть 

Содержание

 

 

 

1.1. Описание конструкции изделия и его характеристика

 

1.1.1. Назначение, описание, характеристика и условия работы изделия

 

Поперечная балка входит в состав конструкции опорной рамы автокрана КС-45717А и является одной из его главных частей.

Автомобильный кран КС-45717А обладает грузоподъемностью 25 т для работы с обычными и 20 т для работы с ядовитыми и взрывоопасными грузами, смонтирован на шасси МАЗ-6303А3.

Поперечные балки служат для установки в них выдвижных выносных опор автокрана. Также они связывают продольные балки опорной рамы, в связи с чем она воспринимает нагрузки от работы крана (операции с грузами).

Металлоконструкция платформы работает не только при статистических нагрузках от воздействия масс установленного на ней оборудования и тягово-тормозных усилий, но и динамических нагрузках при работе подъемного механизма, а так же различных вибрационных нагрузках. В связи с этим узлы конструкции обладают значительной жесткостью и достаточной усталостной прочностью. Диапазон температур с учетом надежной и безопасной работы от -500 до +400С.

Балка имеет коробчатое сечение, сварена из листового металла. Листы балки изготавливают из проката листового горячекатаного по ГОСТ 19903-74, а именно: ЛИСТ Б-ПН-0-5х1500х6000 ГОСТ 19903-74 390-10ХСНД-св 12 ГОСТ 71281, толщина листов – 5, 8, 10, 12 мм.

Рис. 1.1. Эскиз балки КС-45717А.

Балка КС-45717А.30.800 (рис. 1.1, стр. 3) состоит из:1) Лист нижний;

2) Два боковых листа;

3) Лист верхний;

4) Скоба;

5) Накладка;

6) Уголок;

7) Подкладка;

8) Профиль;

9) Ребро. 

Рис. 1.1. Общий вид изделия 

1.1.2. Сведения об основном металле

 

Крановые металлические конструкции в настоящее время, как правило, выполняются сварными. Основной материал изделия – сталь 10ХСНД, ГОСТ 19281-89. Сталь конструкционная низколегированная для сварных конструкций, применяется для элементов сварных металлоконструкций и различных деталей, к которым предъявляются требования повышенной прочности и коррозионной стойкости с ограничением массы и работающие при температуре от -70 до 500С.

Сталь мало склонна к отпускной хрупкости, поэтому сварные швы не подвержены растрескиванию.

Соединения расчетных элементов конструкции должны быть выполнены с применением электродов по ГОСТ 9466-60, ГОСТ 9467-60 или сварочной проволоки по ГОСТ 2246-70[5].

Механические свойства наплавленного металла шва (предел прочности и текучести, относительное удлинение) должны быть не ниже прочности основного металла. Химический состав и физико-механические свойства стали приведены в таблицах 1.1 и 1.2.

 

Таблица 1.1

Химический состав стали 10ХСНД, %

C	Si	Mn	Ni	S	P	Cr	N	Cu	As
До 0,12	0,8-1,1	0,5-0,8	0,5-0,8	До 0,04	До 0,035	0,6-0,9	До 0,008	0,4-0,6	До 0,08

 

Основным легирующим элементом, определяющим механические свойства углеродистых сталей, является углерод. С повышением углерода увеличивается прочность () и снижается пластичность ().

Чувствительность к перегреву и закаливаемости повышается, что снижает свариваемость. Mn, Si, S, P, O2, H, N попадают в металл в процессе производства.

Таблица 1.2

Механические свойства стали 10ХСНД

540	390	19

Для того, чтобы определить реакцию на изменение основного металла, происходящие при сварке, и способность при принятом технологическом процессе обеспечивать надежное в эксплуатации и экономичное сварное соединение, необходимо определить свариваемость основного материала.

Для оценки склонности металла к появлению холодных трещин чаще всего используется углеродный эквивалент, которым можно пользоваться как показателем, характеризующим свариваемость, при предварительной оценке последней.

Основными характеристиками свариваемости сталей является их склонность к образованию трещин и механические свойства сварного шва.

По свариваемости стали подразделяют на 4 группы: 1 – хорошая свариваемость (Cэ<0,2%); 2 – удовлетворительная свариваемость (Cэ=0,2…0,35%); 3 – ограниченная свариваемость (Cэ=0,35…0,45%); 4 – плохая свариваемость (Cэ> 0,45%). [6]

 

 

Сталь 10ХСНД относят к 3-й группе сталей по свариваемости, т.е. Сэ=0,45%, сварку которых возможно выполнять с подогревом до сварки, во время сварки без последующей термообработки. Но применение термообработки не исключается для снятия внутренних напряжений после сварки[1].

 

1.1.3. Характеристика сварных швов и соединений

 

Сварка конструкции балки осуществляется угловыми и стыковыми типами швов.

Толщина свариваемых элементов колеблется от 5 до 12 мм, в соответствии с этим и с рекомендациями ГОСТ 14771-76 выбирается разделка кромок (для стыкового соединения) и катеты швов (для нахлесточных, угловых и тавровых соединений). С точки зрения удобства выполнения сварки применение сборочно-сварочной оснастки значительно упрощает ведение сварочных работ. Конструкция балки позволяет провести механизацию и автоматизацию технологического процесса.

Полностью автоматизировать процесс невозможно, так как балка имеет труднодоступные сварные швы. Швы в конструкции находятся в различных положениях, а именно сбоку, сверху, внизу и внутри конструкции. Необходимо проектировать технологические процессы изготовления конструкции, предусматривать механизацию с использованием наиболее прогрессивных способов сварки. Как известно сварка в нижнем положении является самой рациональной, поэтому для сварки швов, которые находятся в конструкции сбоку или снизу необходимо использовать сборочно-сварочные кантователи, с помощью которых достигается сварка в нижнем положении.

 

Таблица 1.3

Основные параметры сварных соединений

№ шва	ГОСТ	Общий вид
1	ГОСТ 14771-76-Н1-8
2	ГОСТ 14771-76-Н1-5
3	ГОСТ 14771-76-Т1-8
4	ГОСТ 14771-76-Т1-4

 

 

Таблица 1.3 (продолжение)

№ шва	ГОСТ	Общий вид
5	ГОСТ 14771-76-Т3-8
6	ГОСТ 14771-76-Т3-10
7	ГОСТ 14771-76-Т1-10
8	ГОСТ 14771-76-Т3-3

 

 

 

 

Таблица 1.3 (продолжение)

№ шва	ГОСТ	Общий вид
9	ГОСТ 14771-76-Н1-3
10	ГОСТ 14771-76-Т1-5
11	Сварка дуговая в защитных газах
12	Сварка дуговая в защитных газах
13	Сварка дуговая в защитных газах

 

 

 

 

Таблица 1.3 (продолжение)

№ шва	ГОСТ	Общий вид
14	Сварка дуговая в защитных газах
15	Сварка дуговая в защитных газах
16	Сварка дуговая в защитных газах
17	Сварка дуговая в защитных газах
18	Сварка дуговая в защитных газах
19	Сварка дуговая в защитных газах

 

Таблица 1.3 (продолжение)

№ шва	ГОСТ	Общий вид
20	Сварка дуговая в защитных газах
21	Сварка дуговая в защитных газах

 

1.1.4. Характеристика технологичности изделия

 

Технологичность конструкции оценивают по классификационным показателям (ГОСТ 14.201 —73), т. е. по основным и дополнительным показателям технологичности. К основным показателям относят материалоемкость, трудоемкость и себестоимость.

В балке КС-45717А.30.800 предусмотрена  возможность широкого применения средств механизации и автоматизации сборочных и сварочных работ.

С этой целью:

- при конструировании упрощены  геометрические формы металлоконструкции, что приведет к уменьшению  количества и суммарной длины  шва;

- форма элементов металлоконструкций  обеспечивает возможность сварки основных швов в нижнем положении.

Важную роль в оценке технологичности металлоконструкции играет материалоемкость. Снижение массы металлоконструкции достигается применением расчетных методов конструирования. Применение низколегированной стали 10ХСНД позволяет уменьшить металлоемкость на 15 —20 %.

В конструкции балки присутствует много сварных швов, что является недостатком, так как прочность сварных соединений ниже прочности основного металла.

Некоторые сварные швы в конструкции являются труднодоступными, имеют небольшую протяженность и разные пространственные положения, что создает некоторые трудности при их сварке и исключает полную автоматизацию процесса сварки. Для сварки таких швов необходимо применять специальные сборочно-сварочные приспособления для ориентации изделия в наиболее удобное положение.

В конструкции используются несимметричные сварные швы, благодаря чему вероятность возникновения сварочных деформаций увеличивается.

Материал конструкции обладает ограниченной свариваемостью, поэтому сварные швы подвержены  холодным трещинам, что требует предварительного и сопутствующего подогрева.

Исходя из вышесказанного, можно сделать вывод, что поперечная балка обладает удовлетворительной технологичностью, что создает некоторые трудности в ее изготовлении.

 

1.1.5. Расчет прочности сварных соединений

 

Так как сварные соединения не переконструируются в дипломном проекте, расчет выполняем с целью проверки прочности существующих сварных швов. Для расчета прочности сварного соединения на поперечный изгиб, выбираем продольный шов №3 (табл. 1.3), так как он является одним из наиболее ответственных швов. Он испытывает самые большие нагрузки на конструкцию и  при этом является самым протяженным. Произведем его расчет [6].

 

где: Р – расчетная продольная сила, Р=25; е – расстояние от продольной силы до ц. т. Шва, е = 0,2м; – динамический коэффициент (1,58); К – катет поясного шва;Lp – расчетная длина шва. Lp=2,4 м 

 

Т.к. предел прочности сварного шва меньше допускаемого предела прочности, отсюда можно сделать вывод, что прочность сварного соединения обеспечена.