Сварочное производство

       Временная нагрузка – вес людей и снега. Предположим, что трое рабочих с  инструментом весят примерно 300 кг.

       Снеговая  нагрузка для г. Саратов, где предполагается установить резервуар, составляет 70 , что помноженное на площадь сектора составляет 863,8 кг. Окончательно расчетная нагрузка равна 1725,8 кг.

       Расчетную схему выбираем в виде трехшарнирной  арки, нагруженной равномерной распределенной нагрузкой (рис. 2) 

 

 Рисунок 2 

       Отношение l/f=17/1,5=11,33 следовательно арку можно считать пологой и прикладывать распределенную нагрузку как показано на рис.1

       Интенсивность распределенной нагрузки определяется исходя из веса одного сегмента и нагрузок приходящихся на него q=8,15 кН/м.

       Вертикальные  составляющие реакций опор определяются по следующей формуле 

 

       Распор  определяется по формуле 

где – балочный изгибающий момент в сечение под шарниром.

 

       Пролет  арки разбивается на десять сечений  с расстояние между ними 1,7 метра.

       Значения  внутренних силовых факторов в любом  сечении арки определяются по формулам 

       

       

       

где и – значения внутренних силовых факторов в сечениях двухопорной

      балки. 

Расчет  внутренних силовых факторов арки сводим в таблицу 2 

    Таблица 2 – Внутренние силовые  факторы 

 

       Эпюры внутренних силовых факторов приведены  на рис.2-6 

 

Рисунок 3 – Эпюра Q⁰ 

 

Рисунок 4 – Эпюра M⁰ 

 

Рисунок 5 – Эпюра M_X 

 

Рисунок 6 – Эпюра Q_X 

 

Рисунок 7 – Эпюра N_X 

       Нормальные  напряжения в сечениях арки определяются по формуле 

где   – расчетное напряжение;

       W – момент сопротивления сечения;

       F  – площадь поперечного сечения. 

       Касательные напряжения в сечениях арки находятся по формуле 

где – статический момент полусечения сечения;

       – момент инерции полусечения;

        b  – ширина сечения. 

       Эквивалентные напряжения в соответствии с третьей  теорией прочности 

 

       Сечение двутавра выбирается исходя из эквивалентного напряжения, эквивалентные напряжения для наших сечений сведены в таблицу 3. 

    Таблица 3 – Эквивалентные напряжения 

 

       Максимальное  значение в 6 сечении не превышает допускаемого значения, следовательно, двутавр № 20 удовлетворяет нашим требованиям. В качестве других элементов используем двутавр № 10 и уголок .

       Общий вес кровли, состоящей из 19 секторов равен 27390 кг.

       В конструкции предусмотрена средняя  стойка, она воспринимает около 33% всей вертикальной нагрузки на крышу. 

       2.3 Расчет днища 

       Резервуар ставится на песчаную подушку, поэтому  никаких особых требований не предъявляется. Основную часть днища выполняем из стального листа толщиной 6 мм. Часть днища в месте установки центральной стойки изготавливаем из листа толщиной 8 мм. Восьмимиллиметровый лист также используется по периметру днища, так как в месте соединения стенки резервуара с днищем возникают значительные напряжения.

       Приближенный  момент, возникающий в месте соединения на единицу длины, определяется по формуле 

 

       Напряжения  в стенке резервуара 

 

       2.4 Расчет центральной  стойки 

       Расчет  центральной стойки проводим с учетом того требования, что стойка воспринимает около 33% всей вертикальной нагрузки на крышу, что составляет 9038,7 кг.

       Требуемую площадь сечения стойки определяем по формуле 

 

       Эта площадь соответствует трубе  диаметром 130 мм с толщиной стенки 3 мм. Так как центральная стойка при производстве рулона резервуара используется как катушка, то принимаем стойку из труб стальных электросварных по ГОСТ-10704-69 d – 159 мм со стенкой толщиной 5 мм.

       Для предотвращения отрыва покрытия полость  стойки заполняют песком. 

       2.5 Проверка устойчивости  резервуара 

       Проверку  устойчивости резервуара делаем исходя из нормативной ветровой нагрузки при резервуаре.

       Определяем нормативную ветровую нагрузку 

 

       Определяем  опрокидывающий момент от действия ветровой нагрузки 

 

       Ориентировочно  принимаем общий вес резервуара 50 т.

       Определяем  момент от общего веса резервуара, удерживающий от опрокидывания 

 

       Так как  , то для крепления резервуара особых средств не требуется. 

       2.6 Расчет сварных  швов 

       Резервуар изготовлен из низкоуглеродистой стали Ст3сп ГОСТ 380-2005, которая имеет следующие механические свойства 

    Таблица 4 – Механические свойства  стали 

 

       Уголок 50 50 мм имеет площадь сечения 40 см². Допускаемое напряжение в металле уголка МПа, допускаемое напряжение среза в шве МПа.

       Спроектируем  сварное соединение, равнопрочное уголку; сварка однопроходная автоматическая ( ).

       Допускаемое растягивающее усилие в уголке 

 

       Проектируем лобовой шов с катетом К=5 мм.

       Усилие, допускаемое на лобовой шов 

 

       Остальная часть усилия должна быть передана на фланговые швы 

 

       Усилие, передаваемое на первый шов 

 

       Катет шва принимаем 10 мм, тогда требуемая  длина 

l₁=

 

       Принимаем l₁=41 см.

       Усилие, передаваемое на второй шов 

 

       Катет второго шва принимаем К=7 мм, тогда  требуемая длина 

l₂=

 

       Принимаем l₂ = 25 см.

       Швеллер № 20 прикреплен к листу лобовыми и фланговыми швами. Сварка однопроходная автоматическая ( ). Определим напряжения в швах при P = 160 кН.

       Площадь сечения лобового шва, имеющего катет  К=5 мм: 

 

       Площадь сечения двух фланговых швов при  К = 5 мм 

 

       Площадь сечения всех угловых швов прикрепления 

 

       Напряжение  среза в швах: 

 

       Расчет  шва, крепящего патрубок к стенке. Сварка ручная дуговая ( ).

       Допускаемое напряжение среза в шве МПа.

       Усилие  на уровне патрубка 

 

       Найдем  катет сварного шва 

       Принимаем катет шва К=5 мм. 

       2.7 Необходимое сварочное  оборудование режимы  сварки 

       Автоматическая  сварка применяется в заводских условиях. Для этого используются сварочные трактора типа УДГ-502. В качестве сварочных материалов применяются высококремнистый марганцевый флюс АН-348Л и сварочная проволока.

       Режимы  сварки 

       S = 4 мм; ; ; ; ; 

       S = 6 мм; ; ; ; ; 

       S > 5 мм; ; ; ; ; 

       Для РДС электроды УОНИ 13/45; d = 4мм; ; .