Сварные конструкции (II часть) - середина (1085877), страница 16

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

Текст из файла (страница 16)

Рис. 17.34. Контактная сварка мембранного чувствительного эле­мента.

При изготовлении полупроводниковых приборов приварка гер­метизирующих корпусов является одной из заключительных опе­раций. Так как собранный и проверенный прибор имеет весьма чувствительный к нагреву кристалл с выводами, припаянными лег­коплавким припоем (Т_пл ≈ 150°С), то тепловое воздействие процес­са сварки должно быть минимальным. Применение холодной свар­ки позволяет исключить нагрев, но возникающие при этом значи­тельные пластические деформации могут вызвать разрушение изоляторов и кристаллодержателя. Ограничения деформации центральной части корпуса прибора достигают созданием выточек, уменьшением жесткости фланцевой части корпуса или образова­нием гофров (рис. 17.35).

Рис. 17.35. Способы уменьшения деформации центральной части кор­пуса транзистора при холодной сварке:

а — разгрузочная канавка; б — фланец с тонким буртом; в—тарелочный фланец.

При изготовлении электронных приборов (радиоламп, тиратро­нов, кинескопов и т. п.) для соединения тонких проволочек, лент, фольги применяют конденсаторную, микроплазменную, электрон­нолучевую и лазерную сварку. Для точной фиксации элементов при их сварке используют специальные приспособления или предусма­тривают наличие фиксирующих выступов и впадин на соединяемых деталях.

Рис. 17.36. Схема приварки выводов к сопротивлениям МЛТ.

Рис. 17.37. Схема микросварки при изготовлении пленочных микросхем:

/ — проводник; 2, 3 — электроды; 4 — слой напыленного металла; 5 — диэлектрическая подложка.

Массовый характер производства деталей радиопромышленно­сти требует осуществления механизации и автоматизации процес­сов производства. Примером детали, выпускаемой десятками мил­лионов штук в год, является резистор, имеющий два одинаковых сварных соединения колпачок—вывод. Схема специального авто­мата для приварки выводов показана на рис. 17.36. Корпус с наде­тыми колпачками 2 попадает из бункера в конденсаторную сва­рочную установку 1 и зажимается фигурными электродами 3. Про­волока для образования выводов одновременно подается к обоим колпачкам из бухт 4. Производятся сварка, отрезка и выдача го­тового резистора. Производительность таких автоматов составляет 6000 деталей в час.

При монтаже пленочных микросхем проволочные проводники диаметром 0,02—0,07 мм присоединяют к напыленным металличе­ским пленкам, используя для этого контактную сварку с односто­ронним подводом тока (рис. 17.37). В микроэлектронике для сварки деталей (приварка токоподводов к схемам, кристаллов к кристаллодержателям и т. д.) применяют точечную ультразвуко­вую сварку. Используемое для этой цели оборудование обычно предусматривает автоматизацию вспомогательных операций (по­дача проволок в зону сварки, совмещение заготовок).

ГЛАВА 18

БАЛКИ

§ 1. Общие сведения о балках, схема расчета.

Наиболее часто применяют сварные балки двутаврового и ко­робчатого (рис. 18.1) профилей. Двутавровые балки хорошо со­противляются изгибу в плоскости своей наибольшей жесткости, коробчатые — изгибу в разных плоскостях и кручению.

Рис. 18.1. Типы поперечных сечений сварных коробчатых балок.

Поперечные сечения балок иногда изменяются по длине. В не­которых случаях изменяют толщину или ширину горизонтальных листов (рис. 18.2,а). Это более целесообразно, нежели изменять толщину вертикальных листов. Применяют балки с переменной высотой вертикальных листов (рис. 18.2,б). Иногда горизонтальные пояса делают составными по тол­щине, если толщина пояса s≥30—35 мм; при этом в менее нагружен­ных участках число листов уменьша­ют (рис. 18.2,в).

Рис. 18.2. Балки с изменяю­щимся поперечным сечением:

а — по толщине листов; б — по высоте; в — по числу листов в по­ясах.

Балки переменного сечения позво­ляют лучше использовать несущую способность металла по всей их дли­не. Они дают экономию металла в сравнении с балками постоянного про­филя, значительная часть которых ра­ботает при напряжениях, значительно меньших допускаемых. В технологи­ческом отношении балки переменного профиля несколько сложнее. Вопрос выбора конструкций решается с эко­номических позиций, а иногда и с уче­том общей компоновки и эстетики. Большинство типовых балок имеют профиль, постоянный по длине.

При расчете балок встречаются с тремя видами задач.

1. Заданы размеры балки, извест­ны расчетные усилия — изгибающие моменты и поперечные силы. Требуется проверить прочность бал­ки. В этом случае определяют нормальные и касательные напря­жения.

2. Заданы балка и допускаемые напряжения. Требуется опре­делить допускаемую нагрузку на балку. Эта задача также легко решается с использованием общеизвестных формул из курса «Со­противление материалов».

3. Требуется спроектировать балку, обеспечивающую требуе­мую грузоподъемность. Эта задача решается следующим образом: от заданной нагрузки определяют опорные реакции, строят эпюры поперечных сил Q, изгибающих моментов М по длине и крутящих моментов, если последние имеют место.

При наличии подвижных нагрузок строят линии влияния опор­ных реакций, затем Q и М для сечений x=0, х=0,1l; x=0,2l и т. д. до x=0,5l, где l — длина балки [5]. В указанных сечениях вычис­ляют максимальные значения усилий при самом опасном для них положении подвижных нагрузок. После этого подбирают размеры поперечных сечений балки, обеспечивающие прочность. Из условия прочности расчетные напряжения не должны превышать 1,05[σ]_р. При экономном подходе к расходу металла расчетное напряжение должно быть больше 0,95[σ]_р, где [σ]_р— допускаемое растяги­вающее напряжение для основного металла.

§ 2. Расчет жесткости и прочности

Балка должна удовлетворять требованию жесткости, т. е. ее прогиб f_max от наибольшей нагрузки не должен превышать пре­дельно допускаемого. Обычно в балках предельное значение отно­шений f_max/l регламентируется нормами. Норма жесткости для балок разных назначений различна, например в подкрановых бал­ках f_max/l≤l/600÷1/700; в главных балках междуэтажных пере­крытий f_max/l≈1/400.

Чтобы удовлетворить требованиям жесткости, балка должна иметь высоту не менее некоторой предельной. Эта минимальная высота определяется видом нагружения и допускаемыми напря­жениями. Рассмотрим, какова должна быть наименьшая высота балки, свободно лежащей на двух опорах, если она нагружена рав­номерной нагрузкой (рис. 18.3,а).

Расчетный прогиб

f=5ql⁴/(384EI), (18.1)

где EI— жесткость балки.

Для рассматриваемой балки расчетный момент

M = ql²/8. (18.2)

Подставляя значение М в формулу (18.1), получим

f=5Ml²/(48EI). (18.3)

Изгибающий момент

M=[σ]_pW, (18.4)

где [σ]р — допускаемое напряжение; W—момент сопротивления.

Если расчетное сечение симметрично относительно горизон­тальной оси, то W=2I/h, где h — высота балки.

Подставим значение М из формулы (18.4) в формулу (18.3):

f=5[σ]_pl²/(24Eh), (18.5)

откуда

f/l=5[σ]_pl/(24Eh),

или

h/l=5[σ]_pl/(24Ef). (18.6)

Рис. 18.3. К расчету сварной балки:

изогнутая ось балки от ?; б — поперечное сечение балки; в, г — влияние сосредоточенной силы.

Высота балки, вычисленная по формуле (18.6), является наи­меньшей при заданных [σ]_р и f/l и может быть увеличена, если это диктуется соображениями компоновки конструкции или эконо­мии металла. При других нагружениях и системах балок, напри­мер консольных, многоопорных, с защемленными концами и т. п., в формуле (18.6) изменяется лишь числовой коэффициент. В об­щем случае

h=ψ[σ]_pl²/(Ef_max). (18.7)

Коэффициенты ψ для балок из низкоуглеродистых сталей приведе­ны в табл. 18.1.

Т а б л и ц а 18.1

Балки из стали Ст3 для различных элементов конструкций имеют следующие предельные отношения f_max/l:

Подкрановые балки и фермы:

при ручных кранах………………………………………………………………………………………… 1/500

при электрических кранах грузоподъемностью до 50 т………………………………………………… 1/600

при электрических кранах грузоподъемностью свыше 50 т…………………………………………… 1/750

Монорельсовые пути…………………………………………………………………………………………… 1/400

Балки рабочих площадок производственных зданий:

главные при отсутствии рельсовых путей………………………………………………………………. 1/400

прочие……………………………………………………………………………………………………… 1/250

при на лиши ширококолейных путей…………………………………………………………………… 1/600

Балки междуэтажных перекрытий:

главные…………………………………………………………………………………………………….. 1/400

прочие……………………………………………………………………………………………………… 1/250

Балки покрытий и чердачных перекрытий:

главные…………………………………………………………………………………………………….. 1/250

прогоные…………………………………………………………………………………………………… 1/200

При действии моментов в двух плоскостях (вертикальной и горизонтальной) высота балки h определяется с учетом напряже­ния от моментов М_х и М_у. Сумма (σ _х+ σ_у) должна быть меньше [σ]_р. Соотношение между σ_х и σ_у устанавливается приближен­но на основе имеющегося опыта проектирования конструкции или, методом последовательного приближения. При этом задаются ожидаемыми отношениями σ_х/σ_у и затем проверяют их правиль­ность повторными расчетами.

Характеристики

Список файлов книги