Курсовая работа (т): Балка сварная двутавровая

Балка сварная двутавровая

Расчёт и проектирование сварных конструкций

Балка сварная двутавровая

Курсовой проект

Содержание

Введение

1.Описание конструкции и условий эксплуатации

2. Выбор материала

3. Пример расчёта и конструирования двутавровой балки

3.1 Определение расчётных нагрузок и построение эпюр изгибающего момента  и поперечной силы (Q)

4.Определение высоты балки

.1 Из условия жёсткости с учётом прочности

.2 Из условия минимального веса с учётом прочности

.3 Выбор и обоснование проектной высоты балки

5. Конструирование сечения балки

.1 Определение требуемых моментов сопротивления и инерции

.2 Подбор площади поперечного сечения горизонтальных поясов балки

.3 Определение уточненных значений высоты балки (h), момента сопротивления сечения (Wx) и момента инерции сечения (Ix) относительно оси х-х  балка сварная ребро

5.4 Проверка прочности сечения балки

.5 Проверка жёсткости балки

.6 Проверка общёй устойчивости балки

.7 Проверка местной устойчивости элементов балки

.8 Подбор рёбер жёсткости

6. Конструирование и расчёт сварных соединений

.1 Выбор и обоснование способа сварки

.2 Расчёт поясных швов

.3 Расчёт стыков балки

7.Конструирование и расчёт опорных плит балки

Заключение

Литература

Введение

Сварка- великое изобретение конца прошлого века, принадлежащее нашим соотечественникам Н.Н Бенардосу и Н.Г Славянину.

Сварка является одним из ведущих технологических процессов обработки металлов.

Определены основные направления развития сварочного производства:

Замена клепаны, литых, кованных конструкций более экономическими сварными.

Сварка ГОСТ19903-74 называется технологический процесс получения неразъемных соединений посредством установления межатомных связей между свариваемыми частями, при их общем или местном нагреве, или совместным действием того и другого.

Сварка- широко применяется в основных отраслях производства, потребляющих металлопрокат, так как резко сокращает расход метала, сроки выполнения работ и трудоемкость производительных процессов.

Выпуск сварных конструкций и уровень механизации сварных работ расчет из года в год.

Применение сварки способствует совершенствованию машиностроения и развитию новых отраслей техники- ракетостроение, атомной энергетики, радиоэлектроники. Проводятся работы по выполнению сварки в открытом космосе.

Большие приемущества сварки обеспечили ее широкое применение в народном хозяйстве: в медицине, без неё сейчас немыслимо производство судов, турбин, котлов, самолетов, мостов, реакторов и других конструкций.

.Описание конструкции и условий эксплуатации

Балки- конструктивные элементы сплошного или сварного сечения, работающие на изгиб. Балки- входят в состав конструкций машин и сооружений. Они представляют собой основные элементы рам различного назначения, например рамы перекрытия и мостов. Большие применение имеют балки кранов, вагонов, станин, а так же металлических каркасов зданий, двутавровые балки и коробчатые с измененным поперечным сечением. Сварочные двутавры целесообразны и экономичны. Они позволяют изготовить профили с различными отношениями Jх/JУ, с разной шириной и толщиной вертикальных листов, а так же горизонтальных. Стойкость сварного двутавра высокого номера. При проектирование конструкций сварных балок учитывают следующие требования: Жесткость конструкции при условии наименьшего условия балки. Расчетные напряжения в балке не должны превышать допускаемых значений. Вес балки, удовлетворяющие всем требованиям эксплуатации, тем более рационально спроектирована конструкция. Устойчивость. Местную для отдельных частей балки, а так же для всей конструкции в целом. Рациональность сварных изделии. Соединения балок должны быть технологичными в изготовке, то и есть простыми и экономичными в изготовлении. Соответствии требованиям общей компоновке всего сооружения и машины, в состав которых в качестве элемента входит рассматриваемая балка. Балки применяются для конструкций большой грузоподъемности.

.Выбор материала

Для изготовления двутавровой балки выбираем Ст5пс по ГОСТ 380-80 Сталь Ст5пс конструкционная углеродистая обыкновенного качества. Выбор производится с учетом характера нагрузок, условий работы конструкции и её экономичности. Конструкция должна удовлетворять условиям жесткости, прочности и выносливости.

Таблица1 Химический состав стали Ст5пс ГОСТ 380-80

Таблица2 Механические свойства стали Ст5пс ГОСТ 380-80

С (углерод) повышает прочность, понижает закаливаемость, понижает пластичность и удельную вязкость. Mn ( марганец)- повышает прочность, мало влияет на пластичность, коррозионную стойкость и свариваемость. Si ( кремний)- увеличивает прочность, содержание не более 0,6% при большом содержании увеличивает хладноломкость, улучшает механические свойства и ухудшает пластичность. S (сера) - является вредной примесью, содержание серы выше 0,04% приводит к горячим трещинам. P ( фосфор)- снижает ударную вязкость, его содержание в металле шва не должно быть 0,04%.

Сварка производится без подогрева и без последующей термообработки, ограниченно свариваемая сварка возможна при подогреве до 100-120 градусов, и последующей термообработке. Трудносвариваемая для получения качественных сварных соединений требуются дополнительные операции: подогрев до 200-300 градусов. При сварке, термообработка после сварки - отжиг.

. Определение расчётных нагрузок и построение эпюр изгибающего момента и поперечной силы (Мизг,Q)

Рисунок 1 - Эпюры изгибающего момента и поперечной силы

Определить изгибающий момент в сечении под сосредоточенной силой.

Определить изгибающий момент в середине пролёта.

Определить поперечную силу в сечении под сосредоточенным грузом.

Определить поперечную силу на опоре.

Таким образом, величиной максимального момента для балки является

4. Определение высоты балки

4.1 Определение высоты из условий жёсткости с учётом прочности

Так как от суммарного момента  напряжение достигает:

          ;

то от момента , вызванного сосредоточенными грузами, напряжение будут составлять:

,

Эту величину и следует учитывать вместо , при определении требуемой высоты h.

Прогиб от 2-х сосредоточенных сил Р, расположенных симметрично в пролёте равен

Если заменить  через , то

Величина М может быть выражена через напряжения

, где , то после подстановки получим

, откуда

,

4.2 Определение высоты балки из условия минимального веса, с учётом прочности

Предварительно задаётся толщина вертикального листа - При подборе в первом приближении можно воспользоваться формулой:

, где  в метрах;

.

Вывод: Так как требуемая высота, найденная из условия наименьшего веса больше чем из условий жёсткости, то следует принимать наибольшую высоту.

С учётом графика зависимости отношения высоты и площади поперечного сечения балки принимаем требуемую cм для проектируемой балки.

Принимается высота вертикального листа:

Предварительно задается толщина полки

Рисунок 2- Поперечное сечение сварной двутавровой балки

5. Конструирование сечения балки.

5.1 Определение требуемых моментов сопротивления и инерции

Момент инерции вертикального листа (стенки) -  

Требуемый момент инерции горизонтальных листов (полок):

где - момент инерции горизонтального листа относительно собственной оси очень мал  и поэтому им можно пренебречь;

- расстояние от центра горизонтального листа до центра тяжести балки.

.2 Подбор площади сечения горизонтальных поясов балки

Требуемая площадь сечения одного горизонтального листа балки равно:

Необходимо подобрать размеры пояска, чтобы площадь сечения была больше или равно  и чтобы выполнялось местной устойчивости горизонтального пояса