Диссертация (1173130), страница 22

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

Текст из файла (страница 22)

Этообстоятельство способствует развитию временных и остаточных упругихдеформаций, вследствие чего размеры полученной конструкции, а так же форма и152расположение отдельных элементов могут значительно отличаться от указанных вразработанной технической документации [42].В частности наличие погрешности расположения элементов несущейметаллоконструкции приводит к изменению линейного размера колеи тележки, атакже перекосу ходовых колёс на некоторый угол относительно центральной осинаправляющей.Входеэксплуатацииданныедефектыспособствуютвозникновению перекоса тележки при движении, ведущему к ускоренному износуреборд ходовых колёс и боковых поверхностей головок рельс подтележечногопути.

Кроме того, может быть нарушена точность взаимного расположения узловустанавливаемых на тележку механизмов [42].Условие минимизации сварочных напряжений и деформаций являетсяосновным при формировании структуры несущей металлоконструкции грузовойтележки на основе универсальной компоновочной схемы и выборе окончательныхпараметров её элементов в рамках предлагаемой методики проектирования [42].В различных элементах несущей металлоконструкции тележки на основеУКСКК и УКСМК наиболее вероятно возникновение следующих общих иместных деформаций.1.

Продольное и поперечное укорочение главных несущих, хордовых ирадиальных элементов, возникающее вследствие продольной и поперечнойусадки всех сварных швов конструкции.2. Прогиб главных несущих и хордовых элементов большой длинны(серповидность или саблевидность) в продольной или поперечной плоскости.Может возникать из-за усадки горизонтальных поясных швов, а также принесимметричном расположении присоединяемых элементов относительно центратяжести базового элемента [42].3. Местное искривление элементов в поперечной плоскости в точкахналожения вертикальных тавровых сварных швов.4. Волнистость настила тележки.153Изменение общих геометрических размеров тележки (базы и колеи)происходит из-за действия первых двух типов сварочных деформаций в главныхнесущих и хордовых элементах большой длины [42].Величину деформации в большинстве случаев рационально определять спомощью методики, предложенной Н.О.

Окербломом [56]. Согласно даннойметодике абсолютная продольная деформация элемента может быть определенапо формуле:l   ц . тl ,(5.27)где l – длина элемента, см; Δц.т – относительное изменение начальной длины(укорочение) элемента металлоконструкции, определяемое по формуле ц . т  3,53  106qп ,F(5.28)где F – площадь расчётного поперечного сечения элемента с учётомрасположенного над ним участка настила см2; qп – погонная энергия кал/см:qп 0,24 IU ,(5.29)где I – сварочный ток, А; U – напряжение на дуге, В; υ – скорость сварки, см/с; η –коэффициент использования тепла дуги [42, 56].Погонную энергию при автоматической и полуавтоматической сваркеуглового шва можно определить из соотношенияqп  7250k 2 ,(5.30)при ручной сварке можно пользоваться зависимостьюqп  9500k 2 ,(5.31)где k – катет шва, см [42, 56].Стрелу прогиба элемента металлоконструкции можно определить поформулеf cl 2 z  l2   3,53  106 qп  ,J 88 (5.32)где f – стрела прогиба, см; l – общая длина полосы, см; с – кривизна элемента, 1/см;z – расстояние от центра тяжести сечения до центра тяжести направленного валика,154см; J – момент инерции поперечного сечения элемента с учётом расположенногонад ним участка настила, см4; qп – погонная энергия, кал/см [42, 56].Местные деформациив металлоконструкциигрузовойтележкисуниверсальной компоновочной схемой могут проявляться в виде изгиба листов вточках наложения вертикальных тавровых швов.

Определение максимальновозможного угла изгиба производится исходя из следующей формулы:2k  64  10   , 3(5.33)где k – катет накладываемого шва, см; δ – толщина элемента, см. Возникновениеместных деформаций подобного рода зависит от совокупности различныхфакторов, наиболее весомым из которых является равномерность проплавлениясвариваемого элемента по толщине [42, 56].В качестве примера приведём расчёт сварочных деформаций хордовогоэлемента H1.1 проектируемой металлоконструкции, выполненной с помощьюполуавтоматической сварки, исходя из следующих начальных условий: настилприварен к элементам тележки с помощью одностороннего таврового шва скатетом k = 6 мм; момент инерции поперечного сечения хордового элемента сучётом расположенного над ним участка настила относительно оси Х Jх = 3917см4; F = 31,84 см2; длина хордового элемента l = 3,28 м; расстояние от центратяжести сечения до центра тяжести направленного валика z = 17,3 см [42, 56].Погонная энергия шва, выполненного с помощью полуавтоматическойсварки равна:qп  7250  0,62  2610 кал/см.Стрела прогиба элемента в продольной плоскости равна:217,3 328f    3,53  10 6 0,547 см = – 5,47 мм. 2610  3917 8Относительная продольная деформация хордового элемента: ц .т  3,53 10 6 2610 289.4 10 6 см.31,84155Абсолютная продольная деформация элемента:l  289,4  106  328  0,095 см = 0,95 мм.Очевидно, что прогиб элемента, вызванный наложением тавровых швовбольшой длины, значительно превосходит размер поперечной деформации.Можно с достаточной долей уверенности предположить, что данная картинабудет наблюдаться и у других элементов конструкции, непосредственноприваренных к настилу.

При использовании двухстороннего таврового швадеформации возрастают в 1,6 – 2 раза [56]. Наличие существенного прогибанесущих элементов может приводить к отклонению настила грузовой тележки отплоскостности, что создаст дополнительные сложности для обеспечениясоосности элементов устанавливаемых механизмов при монтаже [42].Согласно полученным результатам можно сформулировать рекомендации,направленные на снижение влияния сварочных напряжений на точностьгеометрических размеров металлоконструкции тележки на основе универсальнойкомпоновочной схемы.1.

Следует избегать наличия в металлоконструкции сварных швов большойпротяжённости. В связи с этим, рациональным является создание модульныхметаллоконструкций, в которых отдельные крупные модули, выполненные сприменением сварки, соединяются между собой при помощи разъёмныхсоединений [2]. Так же возможен вариант с закреплением настила на несущихэлементах металлоконструкции при помощи болтов [42].2. При возможности для соединения настила и элементов несущегооснованиятележкиследуетиспользоватьпрерывистыесварныешвыограниченной длинны, накладываемые в последовательности, обеспечивающейминимизацию сварочных напряжений и деформаций [42].3. В ходе структурного синтеза тележки взаимное расположение элементовразличного класса должно подбираться таким образом, чтобы была соблюденасимметричность расположения сварных швов относительно продольных осейразличных элементов металлоконструкции тележки для предотвращения развитияместных деформаций [42].1563.

Технология проведения сварочных работ должна быть выстроена такимобразом, чтобы сварные деформации, полученные при соединении различныхэлементов, компенсировали друг друга [42].4. Скорость сварки при наложении вертикальных тавровых швов должнаобеспечивать равномерное проплавление по толщине элемента для недопущениявозникновения местных деформаций [42].5.9 Экспериментальное исследование напряжённо-деформированногосостояния металлоконструкции грузовой тележки на основе универсальнойкомпоновочной схемыНесущая способность металлоконструкций, сформированных основе принципиально новых универсальных компоновочных схем различной конфигурациис применением предложенной методики проектирования, требует экспериментального подтверждения.

Достоверная оценка надёжности и работоспособностинесущих металлоконструкций указанного типа может быть проведена в ходе экспериментального исследования напряжённо-деформированного состояния их физических моделей под действием внешней нагрузки.5.9.1 Методика экспериментального исследования напряжённодеформированного состояния физической модели металлоконструкциитележки на основе универсальной компоновочной схемы.В качестве объекта экспериментального исследования выбрана металлоконструкция грузовой тележки на основе универсальной компоновочной схемы комплексной конфигурации.

Для проведения исследования изготовлена обобщённаяфизическая модель металлоконструкции (рисунок 5.27 а, б) содержащая в себедиагональные, хордовые и радиальные элементы в количестве, необходимом дляобъективной оценки напряжённо-деформированного состояния.157Все элементы металлоконструкции изготовлены из листовой горячекатанойконструкционной малоуглеродистой стали Ст3пс толщиной 3 мм и имеют открытое прямоугольное поперечное сечение. Физическая модель выполнена с использованием разъёмных резьбовых соединений на болтах М8-6g×20 ГОСТ 7798-70.Это обстоятельство позволяет в рамках эксперимента оценить влияние наличияразъёмных соединений на величины деформаций элементов металлоконструкции.б)a)Рисунок 5.27 – Физическая модель металлоконструкции тележки на основеУКСКК: a) общий вид физической модели; б) структура универсальной компоновочной схемы применяемой физической моделиМасса изготовленной физической модели металлоконструкции грузовой тележки с УКСКК в сборе составляет 33 кг.

Характеристики

Список файлов диссертации