6. КОРПУСНЫЕ КОНСТРУКЦИИ (ЛИСТЫ 186... 200)

ПОЯСНЕНИЯ К ЛИСТАМ 186 ... 200

ВАГОНЫ

Характерными представителями этого типа конструк­ций являются кузова цельнометаллических вагонов, кор­пуса судов и кузова автомобилей. Общим для них явля­ется использование плоских или криволинейных полот­нищ с последующим объединением в жесткую простран­ственную конструкцию, способную воспринимать стати­ческие, вибрационные и динамические нагрузки.

Изготовление кузова пассажирского вагона (листы 186 , 188).

Кузов пассажирского вагона (лист 186, рис. 1, а) имеет решетку-основу 2, полностью закрытую наружной тонколистовой обшивкой 1. Местная жесткость листовой обшивки увеличивается созданием гофров (рис. 1, б). При этом повышается устойчивость тонкостенных элементов под нагрузкой и снижается их коробление от сварки. Кузов вагона собирают и сваривают из предварительно изготовленных крупногабаритных уз­лов: крыши, бокоых стен, настила пола, концевых и там­бурных стен.

Плоские узлы вагона — боковые стенки и настил по­ла — собирают на специальных стендах 2 (рис. 2) , обслу­живаемых двумя сборочными порталами 4 и сварочной машиной 1. Во время работы сварочной машины на одном из стендов на другом стенде производится сборка следу­ющего узла. Обшивку укладывают на стенд по фиксато­рам 3. Раскладку, прижим и прихватку элементов жест­кости в виде гнутых Z-образных профилей производят при помощи перемещаемого по рельсам сборочного портала 2 (рис. 3), на кронштейнах 6 которого расположены эле­менты жесткости, например, стойки. Фиксированное поло­жение портала в месте укладки элементов жесткости за­дается с помощью щупов 7, призм 8 и пневмоцилиндров 1. Проектное положение очередного элемента жесткости за­дают механизмы 3 и 5 поворотом упоров 11 и 13 коромыс­лами 70 и 12 с помощью пневмоцилиндров. Пневмоцилинд­ры 4 траверсами 9 прижимают элементы к обшивке. После постановки прихваток пневмоцилиндры выключают и сбо­рочный портал перемещают в новое положение.

Приварку элементов жесткости к обшивке осущест­вляют контактной двуточечной машиной с двусторонним подводом тока (лист 187, рис. 4). Поэтому собранный на прихватках плоский узел приподнимают над поверхностью сборочного стенда подъемными опорами 5 (рис.5) .По ме­ре выполнения сварки и перемещения портальной точечной машины 1 штанги управления 2, встречая на своем пути краны 3 и 4 пневматической системы, автоматически убирают опоры 5. При этом изделие поддерживается роликами 6, установленными на машине. После прохождения маши­ны опоры стенда снова поднимаются.

Крыша вагона состоит из выпуклого листового полот­нища 1 (рис. 7, а) с гофрами и элементов жесткости 2 Z-об-разного сечения. Листовое полотнище сваривают из от­дельных листов 1 и 2 (рис. 7,6).

Сборка и сварка крыши вагона секциями позволяет сократить производственные площади. При производстве электровагонов крышу собирают из трех секций 7 (рис.6) . Полотнище секции собирают на столе стенда 3, где по фик­саторам укладывают средний лист 2 и два боковых листа 1. Нахлесточное соединение листов выполняют автоматичес­кой дуговой сваркой на медной подкладке. Для прижа­тия кромок нахлестки и перемещения сварочного аппара­та используют передвижной портал 4. На раме 1 (рис. 8) портала размещаются пневмоприжимы с траверсами 2, ко­торыми осуществляют поджим листов. Движение свароч­ного аппарата происходит по направляющим 4. Перемеще­ние портала обеспечивается механизмом 3. На стапеле б (рис. 6) раскладывают дуги крыши по медным шинам дуг стапеля. На них укладывают сваренное полотнище 5, которое приваривают к дугам односторонней контактной сваркой двухэлектродной машиной (лист 188, рис. 9), перемещающейся по направляющим портала 8 (лист 187, рис. 6). Портал перемещается от дуги к дуге с точной уста­новкой его во время сварки. Секции 1 крыши свариваются поочередно; во время сварки одной секции другую соби­рают.

Для того чтобы иметь возможность приварить элемен­ты жесткости к полотнищу крыши на боковых криволи­нейных участках, используют сварочную точечную маши­ну, состоящую из двух сочлененных кареток 1 (лист 188, рис. 12, а) с общей осью, по обе стороны от которой распо­ложены электроды 2. Привод при сжатии каждого элект­рода снабжен дополнительным цилиндром 2 (рис. 12,6), осуществляющим поджатие свариваемых деталей. Шток цилиндра 1, придавливающего электрод, проходит внутри штока дополнительного цилиндра.

Для исключения переналадок при сборке и сварке сек­ций крыш различных размеров вагонов различной конст­рукции используют стапель (рис. 11) .содержащий сам сход­ную контактную машину 1 портального типа и стен­ды различной конструкции. Один из стендов 2, служащий для установки свариваемой конструкции минимальной кривизны и максимальных габаритов, принятый за базо­вый, выполнен неподвижным. Другие стенды 3 и 4 снабже­ны подвижными в поперечном направлении и поворотными в поперечной плоскости приводными рамами4 (рис. 10) с катками 2 и направляющей б для катков. Рама удержи­вается в положении для сварки пневмоцилиндром 1 с роли­ком 5, входящим в прорезь планки 3.

Изготовление кузова товарного вагона (лис­ты 189, 190).

Магистральные грузовые полувагоны изго­товляют в условиях крупносерийного производства на ли­ниях с комплексной механизацией и автоматизацией про­цессов. Обшивку боковой стенки (лист 189, рис. 1) соби­рают внахлестку из двух л истов, имеющих продольные выштамповки — гофры (рис. 2) , и сваривают дуговой свар­кой. Каркас боковой стенки собирают и сваривают тоже дуговой сваркой в полуавтоматической линии. На ее пер­вую позицию автооператор подает набор балочных элемен­тов, входящих в состав каркаса. Заданную геометрию кар­каса обеспечивает система упоров, фиксаторов и пневмо­прижимов. На второй позиции производится механизи­рованная сварка каркаса с одной стороны, на третьей -сварка с другой стороны после поворота каркаса на 90° с помощью двустоечного кантователя. По обе стороны от полуавтоматической линии сборки и сварки каркаса рас­положены две автоматические линии сборки и сварки обшивки. Полностью сваренный каркас автооператор переносит или на одну, или на другую параллельную линию (по очереди) и укладывает его поверх готовой обшивки, после чего производят сборку и прихватку. Затем также поочередно собранные боковые стенки возвращаются на

центральную линию для приварки каркаса боковой стенки к обшивке точечной контактной сваркой. Расположение сварных точек показано на рис. 2. Для точечной контакт­ной сварки используют комплекс двухэлектродных ма­шин, расположенных в линии, имеющей две позиции (рис. 3). На позиции I выполняется сварка продольных точечных швов, приваривающих обшивку к верхней и нижней обвязкам, а на позиции II — сварка поперечных ря­дов точек, соединяющих обшивку с промежуточными и угловыми стойками.

Поперечное сечение транспортирующего устройства на позиции I линии показано на рис. 5 (лист 190). Боковая стенка 1 продвигается вдоль направляющих 3 гидравли­ческим приводом, преодолевающим силы трения, с по­мощью собачки 2. Блок цилиндров 4 гидравлического при­вода расположен в балке-толкателе 5. На позиции I (лист 189, рис. 3) с каждой стороны транспортирующего устройства размещено по четыре контактных машины 2, имеющих механизм поперечного возвратно-поступательно­го перемещения. На общем виде такого контактного пе­редвижного агрегата (лист 190, рис. 6) показан механизм 1 поперечного перемещения контактной машины 2 по направляющим 3 с двумя сварочными головками 4. Этот механизм осуществляет выдвижение электродов 5 на ли­нию точечного шва и отвод их в исходное положение. Про­дольная подача боковой стенки совершается по программе, учитывающей расположение точечных машин и топогра­фию размещения точек. Балка-толкатель 4 (лист 190, рис. 4, б), перемещаясь в направляющих, упирается под­пружиненной собачкой 2 в промежуточную стойку 3 бо­ковой стенки 1 и продвигает ее в процессе сварки и при передаче с позиции I на позицию II. Движение балки-тол­кателя задается встроенным в нее блоком цилиндров 5, схематически показанным на рис. 4, а. Шток нижнего гидроцилиндра закреплен на основании неподвижно.

При подаче масла в полости А и А₁ блок цилиндров, а также шток верхнего гидроцилиндра будут двигаться влево. Их общий ход равен сумме ходов верхнего и нижнего гидроцилиндров и составляет 8750 мм. При подаче масла в полости Б и Б₁ цилиндры вместе с балкой-толка­телем возвращаются в исходное положение, а собачка толкателя поворачивается вокруг своей оси и проходит под изделием.

Работа на позиции I (лист 189, рис. 3) происходит следующим образом. Толкатель со скоростью 100 мм/с совершает холостой ход на 270 мм, подавая боковую стен­ку 7 в зону сварки. После выхода сварочных агрегатов на линию точек верхней и нижней обвязок производится сварка с автоматической шаговой подачей на расстояния, кратные шагу точек, а также на расстояния, необходимые для перехода электродов через промежуточные стойки. Суммарный рабочий ход на 3410 мм дополняется быстрым перемещением боковой стенки со скоростью 300 мм/с на 5340 мм. Затем толкатель со скоростью 600 мм/с воз­вращается в исходное положение и ходом на 8750 мм про­двигает боковую стенку в направляющие транспортирую­щего устройства позиции II.

На позиции II восемь двухэлектродных контактных машин 3 расположены с трех сторон боковой стенки 4. Транспортирующее устройство имеет три тележки, переме­щающиеся в поперечном направлении. Эти тележки кине­матически связаны с уравнительным механизмом, исклю­чающим возможность перекоса боковой стенки при ее поперечной подаче. Движение тележек в прямом и обрат­ном направлениях осуществляется по программе с по­мощью гидроцилиндров. Поступившая с позиции I стенка подается в поперечном направлении в зону сварки на 1920 мм со скоростью 300 мм/с. В процессе выполнения

точечных швов транспортирующее устройство обеспечи­вает автоматическую шаговую подачу на длине 1540 мм в прямом, а затем в обратном направлении. Для исключе­ния смещения точечного шва от номинального положения у точечных машин, приваривающих поперечные стойки, предусмотрено пневматическое устройство, поворачиваю­щее каждую машину на ее опоре для автоматического на­правления электродов по ряду точек. После завершения сварки изделие возвращается в исходное положение и пе­редается на поточную линию доделочных операций и тех­нического контроля.

КОРПУСА СУДОВ

Узлы корпуса (лист 191) .

Корпуса судов выпускают исключительно в цельносварном исполнении. Корпус (рис. 1) имеет наружную обшивку 1, верхнюю 5 и ниж­нюю 10 палубы, продольные 9 и поперечные 7 перегород­ки, выполненные из листовых элементов и соединенные герметичными швами. Общая и местная жесткость обес­печивается приваркой различных прокатных и сварных ба­лочных элементов: флор 8, шпангоутов 3, бортовых стрин­геров 2, бимсов 4, вертикального киля 6.

Большое число пересекающихся элементов, в осо­бенности в сочетании с требованием прочности и герметич­ности их сочленений, вызывает необходимость определен­ного конструктивного оформления соединений и узлов (рис. 2 ... 5) . Так, например, соединение продольных и по­перечных балок (при отсутствии требования непроницае­мости) рекомендуется выполнять с помощью нахлесточных заделок (рис. 4). Использование такого конструк­тивного оформления соединения обеспечивает необходи­мый уровень работоспособности конструкции при дей­ствии переменных эксплуатационных нагрузок, способствуя одновременно значительному снижению трудоем­кости сборочно-сварочных работ.

В основе существующих методов постройки судов ле­жит предварительное изготовление частей корпуса судна в виде сборочных элементов, секций и блоков. Разбивку корпуса на элементы, секции и блоки производят в за­висимости от конструкции с учетом выполнения возмож­но большего объема сборочно-сварочных работ в условиях цеха при их максимальной механизации, а также с учетом грузоподъемности кранов и транспортных средств и осо­бенностей приемов сборки на стапеле.

Увеличение размеров судов, упрощение формы обво­дов и унификация однотипных конструкций способствова­ли широкому использованию модульного метода построй­ки судов. Сущность модульного метода — комплектование разнообразных сложных нестандартных изделий из пер­вичных общих элементов (модулей) небольшого, эконо­мически обоснованного числа типов и типоразмеров. Та­кой подход особенно характерен для крупнотоннажных танкеров. Он позволяет разбить корпус на плоские сек­ции, суммарная масса которых достигает 80 ... 85 % общей массы корпуса. При этом появляется возможность каждый модуль изготовлять на соответствующей позиции той или иной поточной линии, а судно не строить, а собирать на предпусковой позиции.

Высокая степень унификации достигнута, например, в судах типа"Борис Бутома" дедвейтом 100 000 т, средняя часть которых собирается из конструктивных модуль-бло­ков (КМБ) и модуль-секций (КМС), как показано на рис. 7 листа 191 и рис. 3 листа 192. В связи с тем, что мас­са такого модуль-блока превышает грузоподъемность существующего кранового оборудования, он, в свою оче­редь, разбит на несколько типовых конструкций, изготов­ляемых в сборочно-сварочном цехе или на преддоковой площадке. Положительный опыт создания судов этого ти­па нашел дальнейшее развитие при создании танкеров типа "Победа" дедвейтом 65 000 т, средняя часть которых так­же разбита на блоки, представляющие собой отсек судна полного поперечного сечения (рис. 6) .

Модульные конструкции судов (лист 192)

.Схемы выделения конструктивных модулей (КМ) в составе кор­пусов судов, простых по техническому решению, пред­ставлены на рис. 2, а, б, в. Все танкеры (рис. 2,а) пред­ставляют собой гладкопалубные суда без погиби и седловатости палубы с двойным дном и двумя плоскими про­дольными переборками (рис. 3). Изменение геометри­ческих характеристик танкеров при переходе от типораз­меров КФМ1 к типоразмерам КФМП ... КФМУ наглядно по­казано на рис. 4. Все нефтерудовозы (рис. 1 и 2,6) по архитектурно-конструктивному типу аналогичны танкерам. Конструкции бортовых танков и днищевых секций тан­керов и нефтерудовозов отличаются только толщинами листов и номерами профилей набора.

Базовые элементы и схемы их сборки (лист 193). Пример разбивки средней части 1 корпуса судна на блоки 2 и секции 3, 4, 5, б с характерными размерами L, L, В, Bс, Н, Нс представлен на рис. 1. Здесь же показаны мон­тажный стык между блоками и места соединения секций (цифрами в кружках). При изготовлении предусматри­вается процесс объединения плоских секций 7 ... 8 (рис. 2) в укрупненные секции 9, 10, 11 с последующей их сборкой в пространственный блок.

Большинство сборочных элементов состоит из простых листовых деталей или из прокатных и составных балок, имеющих обычно сечение тавра. При этом используют листовой прокат из низколегированных сталей с пределом текучести 300 ... 350 МПа с размерами листов 3200 х 12000 мм, гофрированные листы для выгородок и сим­метричный полособульбовый профиль, предварительно раз­резаемый на две части с помощью газорезательных машин.

При изготовлении плоских секций обычно используют способ раздельной сборки и сварки продольного и попереч­ного набора (рис. 3), позволяющий увеличить объем свар­ки, выполняемый автоматами. На листовой элемент 1 ус­танавливают и приваривают автоматами балки 2 набора главного направления. Полученные секции 3 собирают в панель 4. Затем на эту панель устанавливают предвари­тельно собранные и сваренные из стенки 5 и полки 6 эле­менты другого направления и приваривают к полотнищу полуавтоматами, а соединение наборов разных направле­ний между собой выполняют полуавтоматами в послед­нюю очередь. При этом вертикальные швы пересекающих­ся элементов наборов в поточных линиях сваривают спе­циальными четырехголовочными установками в СО₂ или с использованием гравитационной сварки удлиненными электродами.

Линии изготовления плоских секций (лист 194) .

Для сборки и сварки листовых полотнищ нередко исполь­зуют несложные поточные линии (рис. 3). Очередной лист с позиции 2 листоукладчиком 1 подают на сборочную позицию 3 поточной линии, где его на прихватках присое­диняют к ранее собранной части полотнища. Одновременно собранный до этого стык подвергается сварке под флюсом на портальной установке 4. Затем опирающееся на роли­ки 6 полотнище транспортерным устройством 5 перемеща­ют на шаг, и цикл повторяется. Траверса 7 с захватами служит для съема сваренного полотнища с помощью крана.