книга2 с254-338 (1085854), страница 7

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 7)

ГЛАВА 22

СВАРНЫЕ ДЕТАЛИ МАШИН

1. Общие соображения

Детали машин сваривают из заготовок, получаемых самыми различными способами.

283

Рис. 22.1. Двустенчатое сварное зубча­тое колесо

Многие конструкции свари­вают из прокатного материа­ла. К ним относятся рамы, станины, барабаны, корпуса редукторов, зубчатые колеса (рис. 22.1), штанги с проуши­нами (рис. 22.2), тяги (рис. 22.3). На рис. 22.4,0, б, в при­ведены сварные конструкции подшипниковых опор разных систем. Все они выполнены из листового проката с усилени­ем корпусов приваркой ребер жесткости. Замена литых де­талей машин сварными позво­лила получить экономию до 50% от массы металла.

Примерами конструкций, изготовленных из поковок, служат различные сварные валы (рис. 22.5). Применение составных поковок упрощает изготовле­ние, требует меньшего объема механической обработки и способ­ствует удешевлению производства.

При производстве сварных деталей машин рекомендуется при­менять листовой прокат, фасонные профили, предпочтительно тон­костенные, гнутые, прессованные, штампованные заготовки, обес-

При создании новых, все более мощных конструкций тяжелого-машиностроения (турбин, котлов, металлургического и станочного» оборудования) изготовление их деталей и узлов литьем, ковкой из штамповкой представляет большие, иногда непреодолимые труд­ности. Применение электрошлаковой сварки открыло путь к со-

Рис. 22.2. Штанги с проушинами

печивающие возможность изготовления легких сварных изделий повышенной жесткости и устойчивости. Штампосварные изделия можно встретить в авиационных конструкциях, тракторах и авто­мобилях, строительных конструкциях. Область применения штам-посварных конструкций непрерывно расширяется. Сварку литых деталей применяют для упрощения технологического процесса литья.

Масса сварных стальных деталей часто бывает в два раза меньше, чем литых чугунных, при одинаковых прочности и жест­кости.

Рис. 22.4. Сварные под­шипниковые опоры

Рис. 22.3. Сварные тяги

284

зданию комбинированных сварных изделий больших размеров из «отливок, поковок и проката, экономичных по массе, с минималь­ными припусками на механическую обработку.

Для производства деталей машин средних размеров с общей площадью сечений до 50 000 мм² перспективно использовать сты­ковую контактную сварку. Таким способом изготовляют, напри-

Рис. 22.5. Сварной вал шахтной подъемной машины

мер, картеры тепловозных дизелей (см. рис. 17.10), собираемые и свариваемые из унифицированных отливок методом последова­тельного наращивания. При серийном выпуске деталей небольших размеров используют контактную сварку, сварку трением, сварку под флюсом, в среде С0₂ и т. д.

В деталях машин, например в телескопических соединениях трубчатых элементов разных диаметров, в элементах, соединяемых внахлестку и втавр, в изделиях сложной геометрической формы (сотовые конструкции на рис. 2.35), при которых наложение свар­ных швов оказалось бы затруднительным, целесообразно приме­нять пайку.

Помимо процессов сварки и пайки в деталях машин большое значение имеют процессы наплавки. Наплавка применяется не только для восстановления изношенных поверхностей при их ре­монте, но и при изготовлении новых деталей с целью придания их поверхности заданных свойств. Так, быстрорежущую сталь на­плавляют на поделочную с целью получения недорогих износо­стойких инструментов, а твердые сплавы на трущиеся поверхности машин и механизмов — для повышения их износостойкости. При проектировании деталей с наплавкой следует учитывать возмож­ность применения новых способов сварки, например взрывом. Применяют также поверхностную закалку кислородно-ацетилено­вым пламенем и ТВЧ. Этот процесс требует тщательной техноло­гической отработки. Тем не менее закалка находит разностороннее применение на машиностроительных заводах при обработке шес­терен, бандажей, крановых бегунов и т. п.

При проектировании деталей машин следует учитывать следу­ющие обстоятельства.

1. Диапазон применяемых марок сталей широк — наряду с яизкоуглеродистыми и низколегированными сталями применяют высоколегированные. Иногда заготовки подвергают термической обработке до сварки. К качеству конструкций предъявляются вы­сокие требования.

286

1. В деталях машин размеры элементов нередко определяют­ся условиями не прочности, а жесткости. В этом случае рабочие на­пряжения принимаются значительно ниже допускаемых.

2. В деталях машин большое значение имеет точность изго­товления. Остаточные напряжения в сварных конструкциях, нахо­дящихся в эксплуатации, с течением времени меняют свое значе­ние. Вследствие этого в конструкции появляются деформации. Поэтому сварные изделия, изготовляемые и обрабатываемые по» высшим квалитетам точности, необходимо после сварки подвер­гать термической обработке (отпуску в нагревательных печах).

3. В зонах сварных соединений некоторых низколегированных сталей происходит процесс замедленного распада аустенитной структуры, вызывающий деформирование соединения в течение некоторого времени. В процессе эксплуатации сварных соединений из низкоуглеродистой и аустенитной стали изменения размеров: обычно не происходит. Существуют разные мероприятия для: устранения этого вредного явления. Одно из них — применение рациональной термической обработки изделия после сварки. По­лезно снятие остаточных напряжений, так как возникающие при этом пластические деформации ускоряют процесс стабилизации структур.

4. Механическую обработку сварных деталей машин следует, как правило, производить после отпуска, так как удаление части сечения вызывает перераспределение остаточных напряжений и искажение ранее обработанных поверхностей. Однако эти иска­жения зависят от жесткости обрабатываемой детали и размера снимаемого слоя и могут быть невелики. Поэтому очень часто сварные изделия обрабатывают, не производя вовсе отпуска.

5. «Горячий монтаж», т. е. сборку и сварку механически обра­ботанных заготовок без последующей механической обработки го­товой детали, можно применять только при тщательной отработке технологии сварки.

Детали машин часто воспринимают действие динамических на­грузок. Это требует проектирования конструкций с возможными устранением концентраторов напряжений. Влияние динамических, нагрузок учитывают с помощью коэффициента

Расчетное усилие при этом равно

(22.1)

где —усилие от постоянных нагрузок; —усилие от по-

лезных нагрузок. Значения зависят от вида машины и характе­ра ее работы:

Электромашины, шлифовальное станки, ротационные компрессор­
ные турбины 1 —1,1

Двигатели внутреннего сгорания, поршневые насосы и компрессоры 1,2—1,5

Волочильные станки, рьпажные прессы, пильные рамы 1,5—2,0

Прокатные станы, камнеломные машины 2,0—3,0

Помимо увеличения заданных значений статических усилий: при проектировании деталей машин производится снижение допус­каемых напряжений с учетом вибрационного действия на деталь.

287

Это снижение допускаемых напряжений в основном металле про­изводится с учетом комплекса факторов, рассматриваемых в спе­циальных курсах применительно к каждой отрасли техники.

Допускаемые напряжения в сварных соединениях деталей ма­шин снижаются относительно допускаемых напряжений пу­тем умножения на коэффициент вычисляемый в зависимости от эффективного коэффициента концентрации сварного соединения К_э (см. § 5 гл. 4).

Рис. 22.6. Конструкция сварных барабанов

Таким образом, площадь расчетного сечения шва при растяже­нии элементов

(22.2)

Аналогичным образом определяют момент сопротивления сече-ния при изгибе:

(22.3)

§ 2. Барабаны

Барабаны используют в шаровых мельницах, центрифугах, но особенно часто их применяют в грузоподъемных машинах и шахт­ных подъемниках. Размеры барабанов различны. Диаметры их колеблются в широких пределах — от нескольких десятков милли­метров до нескольких метров. Длина барабана зависит от его на­значения. Толщина стенок барабана может достигать 75 мм. В большинстве случаев барабан представляет собой сварную кон­струкцию, изготовленную из листов. Однако в некоторых изделиях

288

основой барабана служит каркас, выполненный из профильного материала. Каркас представляет собой пространственную жесткую систему, к которой приваривают барабанную обшивку. Такие кон­струкции встречаются сравнительно редко и главным образом в крупных шахтных подъемниках.

Цилиндрическую часть барабана соединяют с торцовыми стенками (днищами). Последние представляют собой плоские круглые листовые элементы, к которым приварены цапфы. В не­которых конструкциях барабанов цапфы являются концами валов, не имеющих разрывов (рис. 22.6,а), в других—валов с разрывом (рис. 22.6,6). Для корпусов барабанов малых диаметров исполь-

РИС.22.7. К расчету сварных барабанов:

о — общий вид; б — поперечное сечение при потере устойчивости; а — усиление кольцевы­ми ребрами жесткости; г — е — соединения цилиндрической части с торцовой стенкой; ж — усилия в барабане от натяжения троса; э — к определению рабочей толщины стенки;

и — устойчивость кольца

зуют трубы или отливки, для средних и больших диаметров кор­пуса барабанов вальцуют из одного или нескольких листов.

Характеристики

Список файлов книги