книги / Сварные конструкции.-1
.pdfКрутящий момент на валу электродвигателя равен
М/С 1 = 97500 — |
= 975 Ю,'2^ = 33 800 к гс -с м (д а н -с м ) |
tli |
DU • 1^2,0 |
Диаметр шестерни 1-й ступени равен
d i = т 1г ш = 8-26 = 208 м м = 20,8 с*;
Фиг. XII. 25. |
К расчету сварного корпуса двухступенчатого |
|
редуктора: |
а — конструктивно-кинематическая |
схема; |
б— схема приложения нагрузок к корпусу; в — эпюра из гибающих моментов; г эпюра перерезывающих сил.
давление на зуб в паре 1-й ступени равно |
|
|
||
Гг |
2МК1 |
2-33800 |
= |
3250 к гс (д а н ) . |
|
di |
20,8 |
|
|
При заданном вращении (фиг. XII. 25, а) |
давление на зуб шестерни 1-й сту |
пени направлено вверх, следовательно, усилия на подшипники вала 1 действуют также вверх.
На правый подшипник действует усилие Р " = Г , - | - = 3250 -Ц£- = 2240 к гс (д а н ).
и на левый подшипник
Р лх = Т х — Р пх = |
3250 — 2240 = |
1010 к гс {д а н ). |
||||
Число оборотов вала 2 равно |
|
|
|
|
||
п 2 = |
11 |
2,71 |
— 277 о б /м и н |
= |
4,6 р а д /се к . |
|
Крутящий момент на валу 2 равен |
|
|
|
|||
М к2 = 97 500 — |
= |
|
= 91 500 к гс * с м (д а н * с м ). |
|||
|
П 2 |
|
0 0 - 4 , 0 |
|
|
|
Диаметр шестерни 2-й ступени равен |
|
|
|
|||
d 2 = |
т 2г ш 2 = |
12*18 = 216 м м |
= 21,6 см . |
|||
Давление на зуб шестерни 2-й ступени равно |
|
|
||||
Т2 |
2МК |
2-91500 |
|
|
|
|
d2 |
2 |
= 8480 к гс {дан ). |
||||
|
21,6 |
|||||
|
|
|
|
|
Это давление, так же как и давления на подшипники вала 2, направлено вниз.
На правый подшипник действует суммарное усилие |
|
||||
Р» = Р " + Т 2 |
= 2240 + |
8480 -Щ - = |
2240 + |
2660 = |
4900 к гс (д а н ) |
и на левый подшипник |
|
|
|
|
|
р 2 = Т 2~ у + р 1 = |
8480 |
+ 1010 = |
5820 + |
1010 = |
6830 к г с (д а н ) . |
Давления на зуб колеса 2-й ступени и на подшипники в.ала 3 направлены вниз; На правый подшипник действует усилие
P * = |
Т2 |
= |
8480 |
= 2660 к гс (дан ) |
и на левый подшипник |
|
|
|
|
P j = |
Т 2 |
= |
8480 Ц 5 . = |
5820 к г с (д а н ). |
Из приведенных подсчетов видно, что наиболее нагруженной является левая половина корпуса. В запас прочности условно будем рассчитывать эту половину корпуса как балку на двух опорах, расположенных по концам нижней плиты кор пуса. Тогда нагрузочная схема, а также эпюры изгибающих моментов и перерезы вающих сил будут иметь вид, показанный на фиг. XII. 25, б, в , г . Реакции опор в этом случае
|
—1010.23 + 6830.63 — 5820-123 |
= |
— 1720 |
|
180 |
|
|
RB = |
—1010.157 + 6830.117 — 5820-57 |
= 1720 |
|
|
180 |
|
|
кгс (дан);
кгс (д а н ).
Делаем проверку, проектируя все силы, действующие на корпус, на вертикаль = —1720 — 1010 + 6830 — 5820 + 1720 = 0.
Изгибающие моменты в точках /, 2 и 3 левой части корпуса равны
М х = 1720*23= 39 600 кгс* см (д а н * см )\
|
Mg = |
1720-63 + |
1010 -40 = 148 600 |
кгс*см (дан*см); |
|||||||||
|
М£ = |
-^1720-57 = |
—98 000 кгс*см (дан*см). |
||||||||||
Таким образом, расчетный изгибающий момент будет иметь место в точке 2 |
|||||||||||||
|
|
Mmax = |
Mg = |
|
148 600 |
кгс*см (дан*см), |
|||||||
а расчетная перерезывающая сила |
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
Q = |
|
4100 |
кгс (дан). |
|
|
||||
Расчетное сечение по А |
— А |
показано на фиг. X II . 25, а. Площадь этого сечения |
|||||||||||
|
|
F |
= 3 4 - 2 + |
2 0 - 1 , 4 + |
3 0 - 1 , 2 = 132 |
см*; |
|||||||
статический момент сечения относительно оси а — а |
|
||||||||||||
|
Sa = |
68 -1 |
+ 2 8 - 1 2 |
+ |
3 6 - 2 3 ,5 = |
1250 |
см*; |
||||||
положение центра тяжести сечения определяется координатами |
|||||||||||||
|
S a |
|
1250 |
|
Q _ |
|
|
|
Уг = 25,0 —9,5 = 15,5 см . |
||||
|
F |
~ |
132 |
~ |
9-5 |
|
СМ' |
||||||
|
|
|
|
|
|
||||||||
Момент инерции сечения равен |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
•fx — —тгг~" + 68-8,5® 4- |
1,4-20® |
-33,6-2,5® + |
||||||||||
|
|
|
f |
|
|
+ |
36-14® |
13 057 см* |
|
||||
и момент сопротивления |
JX |
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
13057 |
= 843 см*; |
|
||||||
|
|
|
|
|
У2 |
|
|
|
15,5 |
|
|||
Нормальные напряжения изгиба при этом равны |
|
|
|||||||||||
|
<W = |
|
= |
148? |
|
|
= |
177 кгс/см* {дан !см2) < [сг] = |
|||||
|
|
|
Of |
2400 |
= |
800 кгс/см * (дан /см *). |
|||||||
|
|
|
k |
|
3 |
|
|||||||
Проверяем напряжения в нижних угловых швах, сваренных полуавтоматом |
|||||||||||||
|
|
Ш |
Q S X |
|
|
|
_ |
|
4100-578 |
|
|||
|
|
Х |
J xn m t h m |
|
|
13057-2-0,8-0,8 |
|
||||||
= |
142 к гс/см*(дан/см*) < |
0,7 [о] = |
0,7-800 = |
560 кгс/см * (дан/см*), |
|||||||||
где |
34-2-8,5= 578 см*; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
п ш = |
2 — число швов, соединяющих левую стенку корпуса с нижней плитой; |
||||||||||||
е = |
0,8 — коэффициент шва, выполненного полуавтоматом; |
||||||||||||
hut = |
8 мм — катет углового шва. |
|
|
|
|
основы экономики СВАРНЫХ КОНСТРУКЦИЙ
§ 1. Общие соображения
При современном уровне сварочной техники сварные конст рукции обладают значительными преимуществами по сравнению с клепаными и другими конструкциями; это привело к широкому применению сварки почти во всех отраслях промышленности, что дает большую экономию металла и снижение стоимости изго товления конструкций.
Хотя сварные конструкции и являются наиболее индустриаль ными с точки зрения их изготовления и монтажа, но большая потребность в стали в народном хозяйстве и ее высокая стоимость (66—120 руб. за тонну стали в зависимости от марки и размеров) заставляет искать пути к экономии в ее расходовании. При росте производства стали в СССР за десятилетие с 1953 г. по 1963 г. в 2,1 раза выпуск продукции машиностроения и металлообра ботки за тот же период увеличился в 4 раза. Поэтому согласно постановлению Совета Министров СССР от 19 августа 1954 г. «О развитии сборных железобетонных конструкций», а также «Техническим правилам по экономному расходованию металла, леса и цемента в строительстве» (ТП 101-61) предъявляются жесткие требования в отношении экономии металла, ограничи вающие использование стали в тех случаях, когда вместо сталь ных конструкций с успехом могут быть применены железобе тонные.
Технические правила дают установку на дальнейшее развитие сварки в стальных конструкциях промышленных зданий и соору жений, допуская клепаные конструкции только для подкрановых балок при кранах грузоподъемностью 100 тс и более или при кра нах с жестким подвесом.
Правила рекомендуют применение беспрогонных покрытий из крупнопанельных плит, железобетонных прогонов, уклады ваемых по металлическим фермам, а в качестве стальных прого-
нов — прутковые конструкции, как более экономичные. Запре щается увеличение толщины стальных элементов по условиям коррозии.
Большое значение имеет сосредоточение изготовления и мон тажа в крупных организациях, специализированных по видам конструкций и работ. В настоящее время создан ряд специализи рованных сварочных производств; например, поточная линия по выпуску сварных балок на Днепропетровском заводе им. Бабушкина; самый крупный в Европе блок цехов по выпуску сварных металлоконструкций на Уралмашзаводе, завод «Волгоцемтяжмаш» (сварка тяжелых узлов цементных печей и дробильно размольного оборудования); Узловский машиностроительный завод (поточное изготовление металлоконструкций электрических мостовых кранов); Воронежский завод тяжелых механических прессов и др.
§ 2 . Структура стоимости сварных конструкций Стоимость изготовления и монтажа сварных конструкций сла
гается |
из следующих частей: |
1 ) |
стоимости проектирования; |
2 ) стоимости металла;
3)транспортных расходов;
4)стоимости изготовления конструкций.
В случае конструкций, для которых применяются типовые решения, проектирование состоит из двух этапов — проектного задания и рабочих чертежей, а в случае индивидуальных или более сложных конструкций — из трех этапов — проектного зада ния, технического проекта и рабочих чертежей.
Стоимость проектирования, выполняемого проектными орга низациями, определяется прейскурантом, а если объект проекти рования не оговорен прейскурантом, то специальной кальку ляцией.
Если проектирование выполняется заводами-изготовителями, то стоимость его входит в стоимость изготовления конструкций.
Стоимость металла, цена которого определяется прейскурантом оптовых цен Стальсбыта металлургическойпромышленности, ре гулирующего распределение стали между потребителями, зависит от марки материала, его профиля и размеров.
Согласно прейскуранту в ряде случаев устанавливаются сле дующие надбавки: надбавка на выплавку успокоенной стали, более качественной, чем кипящая, составляющая в среднем 2 0 — 25%; 10-процентная надбавка на более точную приемку стали (определение химического состава для подгруппы В) согласно ГОСТ 380—60; надбавки за отличие размеров от нормальных, составляющие для листовой стали ss 1 0 %, доходя при больших отличиях в размерах до 30—40%.
Различные типы проката также имеют различные цены.
Транспортные расходы состоят из затрат на перевозку металла со склада завода-прокатчика на склад завода, изготовляющего конструкции.
Стоимость изготовления конструкций состоит из двух частей:
А. Прямых затрат на |
изготовление конструкций, которые, |
в свою очередь, слагаются |
(кроме указанных в пп. 2 и 3 затрат |
на металл и его доставку на завод-изготовитель) из: а) заработ ной платы производственных рабочих, изготовляющих конст рукции; б) стоимости работы оборудования для изготовления конструкций и его амортизации; в) стоимости заводского транспорта.
Б. Накладных расходов, включающих: а) заработную плату инженерно-технических работников (в том числе и занятых раз работкой чертежей и технологического процесса производства), служащих и младшего обслуживающего персонала, начисления на заработную плату, административные расходы, оплату коман дировок и простои; б) расходы по охране труда и технике безо пасности; в) стоимость контроля качества изготовляемой продук ции; г) расходы на топливо, электроэнергию, коммунальные ус луги, благоустройство и охрану территории завода, набор рабо чих, рационализацию, нормирование и пр.
Накладные расходы делятся на цеховые и общезаводские и устанавливаются процентным начислением на прямые затраты.
Цена конструкций по прейскуранту или специальной кальку ляции отличается от действительной стоимости конструкций тем, что в ней учитываются плановые накопления завода, а также стимулирование новой техники.
Транспортные расходы состоят из затрат на перевозку изго товленных конструкций от склада завода-изготовителя до екладазаказчика или на монтажную площадку.
Стоимость монтажа имеет ту же структуру, что и стоимость изготовления.
В среднем удельные значения составных частей стоимости смонтированных конструкций можно оценить следующим образом (в %):
Металл и его перевозка назавод изготовитель |
50 |
Изготовление и перевозка конструкцийна место монтажа |
27 |
Монтаж |
20 |
Проектирование |
3 |
Для полного суждения об экономичности конструкции необ ходимо знать стоимость эксплуатации и ремонтов, а также аморти зации конструкции в зависимости от срока ее службы.
Общая ежегодная стоимость ремонтов составляет для сталь ных конструкций около 3% от их стоимости. При этом основную часть расходов на текущий ремонт стальных конструкций состав ляют расходы на окраску для защиты от коррозии.
Стоимость амортизации, т. е. возврата государству расходов на изготовление и установку конструкции, равна
где А — стоимость конструкции;
t — число лет ее службы (срок амортизации);
§ 3. Снижение стоимости сварных конструкций
Мероприятия по снижению стоимости и уменьшению расхода стали. Цена стали назначается с 1 тс, т. е. по ее фактическому весу, что весьма выгодно для заводов-прокатчиков, но непра вильно с точки зрения экономики стальных конструкций, так как это стимулирует заводы выпускать прокат с плюсовыми допус ками, т. е. несколько недокатывая его; это приводит к увеличению веса (и стоимости) и к понижению механических свойств стали. Правильнее было бы назначать цену стали с 1 м прокатного эле мента или по его теоретическому весу (при объемном весе 7,85 тс!м3), что привело бы к уменьшению стоимости металла.
Одним из существенных мероприятий, способствующих эко номии стали, является уточнение расчета сварных конструкций, благодаря которому можно снизить .запасы прочности. Значитель ную роль в этом отношении может сыграть метод расчета по пре дельным состояниям, дающий возможность уточнять коэффи циенты, из которых слагается запас прочности.
Заметную экономию стали может дать внедрение в производ ство сварных конструкций нового сортамента тонкостенных горячекатанных профилей, а также гнутых профилей. Другим меро приятием может служить переход в некоторых случаях на приме нение стали повышенной прочности, алюминиевых сплавов и пластмасс. Большая стоимость и известная дефицитность затруд няют этот переход; однако имеются большие перспективы на уве личение выпуска этих материалов и удешевление их.
Экономии металла можно также достигнуть применяя в одной конструкции стали различных марок, конструируя одни элементы из обычной углеродистой стали, а другие — из стали повышенной прочности. Так, например, вполне возможно главные фермы или балки мостов делать из стали повышенного качества, а вспомога тельные элементы — из стали Ст. 3; тяжелые колонны и подкра новые балки цехов изготовлять из стали повышенного качества, а конструкции перекрытия, фахверк и связи — из стали Ст. 3.
В ближайшем будущем источником большого удешевления стали станет возможность широкого применения конвертерной стали с продувкой кислородом сверху по ГОСТ 9543—60, стоимость которой ниже, чем аналогичных мартеновских сталей по ГОСТ 380—60.
Мероприятия по уменьшению стоимости изготовления кон струкций. Уменьшение трудоемкости изготовления конструкций зависит, в первую очередь, от рационального проектирования: применения стандартизации, типовых узлов, принципов модуль ности и пр. Благодаря применению этих принципов общее сниже ние трудоемкости изготовления конструкций достигает за после военное время 35%, а в некоторых случаях 50%.
Решающим условием снижения стоимости изготовления про дукции является рост производительности труда, который дости гается путем:
а) внедрения передовой технологии, скоростных методов обра ботки, сборки и сварки, широкого применения механизации и ав томатизации производственных процессов;
б) улучшения организации и снабжения рабочих мест, ликви дации простоев и неритмичной работы на участках и в цехах; в) повышения квалификации, обмена опытом и творческого содружества рабочих, инженерно-технического персонала и уче
ных; |
за выполнение |
г) развития социалистического соревнования |
|
и перевыполнение норм. |
выпуск продук |
Ускоряя процесс производства и увеличивая |
ции, цехи создают заводу экономию на постоянных затратах — цеховых и общезаводских накладных расходах, которая повы шается соответственно росту выпуска продукции.
Большое значение для уменьшения стоимости изготовления конструкций имеет механизация и автоматизация производства. Использование разнообразных автоматов для резки и сварки ме таллов, сборочных приспособлений и кондукторов не только резко повышает производительность цехов и заводов, изготовляющих сварные конструкции, но и значительно улучшает качество про дукции.
В настоящее время основным направлением механизации сва рочных работ является переход от внедрения отдельных устано вок для механизированных способов сварки к организации ме ханизированных сборочно-сварочных участков и поточных ли ний.
Переход на серийную, однородную продукцию повышает коэф фициент использования приспособлений, а также дает возмож ность специализировать рабочие места, что, в свою очередь, сти мулирует организацию поточных линий. Этому требованию отве чает метод расчленения-агрегатирования конструкции при проек тировании на отдельные стандартные (нормализованные) элементы: агрегаты, механизмы, узлы и детали. Важнейшим преимуществом метода агрегатирования и нормализации является то, что он позволяет в десятки раз уменьшить существующее разнообразие типов и размеров всех основных элементов конструкции. Благо даря этому появляется возможность сконцентрировать изготовле
ние однотипных стандартных и нормализованных элементов на специализированных предприятиях.
Одним из основных рычагов, способствующих_снижению себе стоимости продукции, является хозяйственный расчет, который представляет собой метод планового ведения хозяйства на пред приятиях, основанный на прибыльности (рентабельности) произ водства.
Партия и Советское правительство требуют от предприятий неуклонного проведения хозрасчета во всех звеньях и участках производства. Каждому предприятию выделяются для ведения хозяйства средства, сохранение которых и получение накопления (прибыли) являются основной задачей предприятий.
Мероприятия по снижению прочих расходов. Транспортные расходы зависят от размеров и формы наружного контура кон струкции. Желательность уменьшения монтажной сборки, более дорогой, чем сборка заводская, а также требование ускорения монтажа заставляют перевозить конструкции отправочными эле ментами (марками) максимальных в пределах габарита подвиж ного состава размеров. Наиболее удобны с точки зрения погрузки плоские элементы; однако, несмотря на более дорогую перевозку, как правило, нерационально дробить пространственную кон струкцию на мелкие элементы, так как повышение транспортных расходов с избытком окупается снижением стоимости монтажа.
Удешевление монтажа обусловливается сроком его выполне ния, который, в свою очередь, зависит от рационального проекти рования конструкции и ее монтажа, надлежащим оснащением монтажных работ механизмами и наибольшим их использованием.
Для уменьшения расходов на эксплуатацию конструкция дол жна быть приспособлена к производству ремонта и окраски и обладать устойчивой против коррозии формой (например, кон струкции из трубчатых элементов). Наиболее удачной и высоко качественной должна считаться слитная форма конструкции без щелей и впадин и без тонких выступающих частей, которые могли бы быть повреждены.
ПОДГОТОВКА к ОТПРАВКЕ И ПЕРЕВОЗКЕ ГРУЗОВ ПО ЖЕЛЕЗНОЙ ДОРОГЕ
§ 1. Габарит подвижного состава и определение габаритности груза
Перевозка стальных конструкций к месту монтажа осуще ствляется преимущественно железнодорожным транспортом. По грузка конструкций должна производиться с соблюдением тре бований «Технических условий погрузки и крепления грузов и ис пользования вагонов Министерства путей сообщения», а Также «Инструкции по перевозке на железных дорогах СССР грузов нега баритных и погруженных на транспортеры».
Груз, находящийся на открытом подвижном составе, считается габаритным и допускается к перевозкам по всей сети железных дорог СССР, если ни один элемент груза или его крепления не вы
ходят |
за |
очертания габарита погрузки 1-Т ГОСТ 9238—59 |
|
(фиг. |
XIV. |
1). |
предельное перпендикуляр |
Очертанием погрузки называется |
|||
ное оси пути пространство, в котором |
не выходя наружу должен |
помещаться погруженный на подвижной состав груз при нахож дении подвижного состава на прямом горизонтальном участке и совмещении в одной плоскости осей подвижного состава и пути.
Груз, который не вписывается в габарит 1-Т, называется нега баритным. В зависимости от размеров выхода груза за пределы очертания габарита 1-Т имеется пять степеней негабаритное™ — от нулевой до четвертой степени.. В отдельных случаях при усло вии согласования с железными дорогами возможна перевозка негабаритных грузов в соответствии с принятой степенью негаба ритное™.
Для грузов, длина которых превышает длину пола нормальной четырехосной платформы, а также для грузов, погруженных на сцеп платформ, кроме определения габаритности на прямом участке пути должна быть проверена габаритность груза при про-