Состав
|
Сорт
|
|
Сварочная
, 1 сорт
|
Сварочная
, 2 сорт
|
СО2,
(не меньше), % СО, (не более), % Водяных паров при 760мм рт.ст.и 20°С (не
более),г/м³
|
99,5
0
0,178
|
99,0
0
0,515
|
В углекислом газе не должны содержаться
минеральные масла, глицерин, сероводород, соляная, серная и азотная кислоты,
спирты; эфиры, органические кислоты и аммиак.
Так как 1сорт является дефицитом, в основном
используем СО2 2
сорта.
В качестве защитного газа целесообразно
применение смеси углекислого газа с кислородом (СО2+О2).
Смесь СО2+О2 оказывает
более интенсивное окисляющее действие на жидкий металл, чем чистый углекислый
газ. Благодаря этому повышается жидкотекучесть металла, что улучшает
формирование шва и снижает привариваемость капель металла к поверхности
изделия. Кроме того, кислород дешевле углекислого газа, что делает смесь
экономически выгодной.
При сварке в чистом углекислом газе потери
металла на разбрызгивание может достигать 10 ÷
12%. Это снижает эффективность этого способа сварки, ухудшает формирование
сварочного шва, вызывает дополнительные трудовые затраты на очистку поверхности
изделия и сопла сварочной горелки от брызг.
Для повышения стабильности дуги, уменьшения
разбрызгивания снижения себестоимости защитного газа рекомендуется применение
смеси углекислого газа (70..80) % и кислорода (20..30) % .
Контроль качества сварных швов и соединений
производится в соответствии с требованиями ОСТ 24.940.01-90 и ГОСТ 3242 внешний
осмотр и измерения.
Методом внешнего осмотра и измерений выявляются
следующие дефекты:
не соответствие размеров швов проектным;
трещины, поры, шлаковые включения;
не исправления кромок не заваренные кратеры;
подрезы;
наплывы.
3. Расчет бункера
3.1 Габаритные размеры пирамидального бункера
Рис 3.1 - Схема бункера
Рациональный угол наклона стенок бункера зависит
в основном от коэффициента внешнего трения сыпучего материала и может быть
найден по формуле: , (1) где f1
- 0,47-0,53 коэффициент внешнего трения для кокса [1, стр.136]. Следовательно,
при проектировании бункеров угол наклона стенок необходимо принимать несколько
больше расчетной величины, т.к. необходимо учесть увеличение коэффициента
трения в результате коррозии стенок бункеров и налипания на них остатков
сыпучего материала, при этом угол наклона к вертикали, который обеспечивает
движение материала, зависит от формы выпускного отверстия. Исходя из данных [1,
стр.9] принимаем cosα>710.
Принимаем конструктивно сторону воронки b1=0,4
м, при условии а1/b1≥3
, принимаем а1=1,2 м.
Рис. 3.2 - Габаритные размеры бункера
Принимаем конструктивно сторону b2=2.5
м, тогда а2=3.3 м. Прини-
маем конструктивно высоту пирамидальной части
бункера h1=3м.
Исходя, из принятых конструктивно размеров, угол наклона составил cosα>710.
Вычислим объем бункера (объем регулируем при
помощи высоты h2)
[1, стр.13]:
(2)
Координаты центра тяжести объема равны: хц=0,
уц=0.
Шаг ребер принимаем Si=1,5м.
3.2 Расчет обшивки бункера [1, стр.75-79]
Обшивка рассчитывается на нагрузку от действия
сыпучего материала, направленную нормально к поверхности обшивки, и
дополнительного растяжения от массы сыпучего.
Расчет выполняем для нижней панели обшивки.
Расчетное нормальное давление на глубине 4,2м и
2,7м от верха бункера:
, (3)
,
,
- коэффициент
надежности по нагрузке;
кг/м3 -
удельный вес опилок;
=4,2 - расстояние
от верха засыпки до середины панели.
, (4)
- угол внутреннего
трения сыпучего материала, .
, (5)
.
Равномерная распределенная нагрузка на
рассматриваемую панель обшивки:
. (6)
Толщина обшивки принимаем конструктивно равной
6мм.
Продольная сила на единицу обшивки равна:
, (7)
,
ν=0,3 - коэффициент
Пуассона;
t2
=6мм - толщина обшивки, принятая конструктивно;
d2
- пролет пластинки, расстояния в осях между горизонтальными ребрами воронки:
, (8)
МПа - упругость
металла.
Прогиб в середине пролета:
, (9)
, (10)
,
.
Изгибающий момент в середине пролета:
, (11)
Растягивающее напряжение в обшивке от массы
сыпучего материала равно:
, (12)
, (13)
az
и lbz - длинна и
ширина середины рассматриваемой панели, laz=2,25м
и
lbz=1,45м
(размеры взяты при прочерчивании);
h=2,7м - координата
середины рассматриваемой панели.
Проверка прочности обшивки бункера с учетом
пластических свойств стали:
(14)
Исходя из того что коэффициент условий работы
бункера, принимаемый для обшивки, не защищенной футеровкой ,
следовательно условие прочности выполнено.
.3 Расчет ребер жесткости воронки
Определим равномерно распределенную нагрузку на
ребро бункера, расчет ведем по наиболее длинному ребру:
, (15)
.
Длинна ребра (принята по нейтральным осям рамы):
Продольно растягивающая сила в ребре:
(16)
Рис. 3.3 - Расчетная схема ребер жесткости
Изгибающий момент в ребре:
(17)
Принимаем ребро из уголка 75х75х6. Площадь
уголка с прилегающей к нему частью обшивки длинной 30tb
и момент сопротивления сечения определены по [табл.1 прил.6; 1, стр.174]:
А=19,58см2;
Wmin=34,2см3.
Проверка прочности ребра с учетом пластических
свойств стали составляет:
(18)
с - коэффициент определяется в зависимости от
угла наклона, при с=1,2 [1, стр.65].
3.4 Расчет бункерных балок
Суммарная вертикальная равномерно распределенная
нагрузка на 1м бункерной балки:
(19)
- расчетная равномерно распределенная нагрузка
от собственного веса конструкции;
q5
- расчетная нагрузка от веса заполнения;
q6
- расчетная нагрузка от временной нагрузки на перекрытии;
d1
- длинна участка от балки, до первого ребра.
Расчетная нагрузка от веса заполнения:
(20)
Р=Vγ
- полная масса засыпки.
Расчетная равномерно распределенная нагрузка от
собственного веса конструкции:
(21)
(22)
где
- суммарная длина ребер и вес метра погонного ребра;
- суммарная длинна
балки (верхнего и нижнего пояса, принимаем условно - полоса 100х10 и уголок
140х10) и вес метра погонного;
- суммарная
площадь листа обшивки бункера и вес квадратного метра листа, ΣАЛ=37,3м2
и mЛ=48кг/м2.
Нагрузка от веса перекрытий, принимаемой равной
200кг/м2, и от веса оборудования, принимаемая равной 400кг/м2:
(23)
.
Горизонтальные нагрузки, действующие на
бункерную балку:
(24)
(25)
(26)
(27)
Суммарная горизонтальная нагрузка равна:
(28)
Максимальный изгибающий момент от вертикальной
нагрузки (для более длинной стороны а):
(29)
Изгибающие моменты в поясах балки от
горизонтальных нагрузок:
(30)
(31)
Продольные растягивающие силы от нагрузок Q1
и Q2:
(32)
. (33)
Рис.3.4 - Схема нагрузок, действующих на
бункерную балку.
Компонуем сечение балки:
верхний пояс - принимаем 100х10, площадь сечения
А=10см2,WВП=746см3,
WУВП=16,7см3;
нижний пояс - принимаем уголок 140х10, площадь
сечения А=27,3см2, WНП=1176см3,
WУНП=183см3.
Напряжение в верхнем поясе:
от вертикальных нагрузок:
(34)
- от горизонтальных нагрузок:
(35)
Суммарное напряжение:
(36)
Напряжение в нижнем поясе:
от вертикальных нагрузок:
(37)
- от горизонтальных нагрузок:
(38)
Суммарное напряжение:
(39)
Условие прочности выполнено.
.5 Расчет центрально-нагруженной колонны
Расчет ведем по [2, стр 134-150].
Бункер опирается на четыре колонны, на которые
действуют нагрузки:
от веса металлоконструкции, от полной массы
засыпки материала, веса дополнительного оборудования, веса перекрытия, снеговой
нагрузки и ветровой нагрузки.
(40)
- число колон;
Р1=2250кг - приблизительная масса
металлоконструкции бункера;
Р2=20,8х600=12480кг - вес полной
засыпки материала;
Р3 - общий приблизительный вес
перекрытия и вспомогательного оборудования бункера, из учета 200кг/м2и
400 кг/м2;
(41)
Р4 - расчетная снеговая нагрузка;
Р5 - расчетная снеговая нагрузка.
Расчетную снеговую нагрузку s,
кг/м2
определяют
как произведение нормативной нагрузки [3, стр52-55]:
, (42)
- вес снегового
покрова;
- коэффициент
надежности по нагрузке;
- при -
коэффициент перехода от веса снегового покрова земли к снеговой нагрузке на
покрытие.
Тогда:
(43)
Нормативную статическую ветровую нагрузку,
принимаемую нормальной к поверхности сооружения или его частям, определяют по
формуле:
(44)
0=30кг/м2
- ветровая нагрузка;
- аэродинамический
коэффициент;
k=0,85-коэффициент
учитывающий изменение напора ветра.
Равномерно
распределенная нагрузка на метр высоты от ветровой нагрузки составит:
(45)
Максимальный
изгибающий момент:
(46)
Н=9,1м -
максимальная высота бункера (с учетом перекрытия).
Нагрузка,
действующая на колонны от ветровой нагрузки:
(47)
умах=1,65м
- расстояние от центра бункера до оси колонн.
Подставим значения в
формулу №39:
Рассчитываем
требуемую площадь сечения стойки:
(48)
Исходя из
геометрических параметров нижнего пояса балки, коэффициента гибкости и
полученной площади, конструктивно подбираем колонну из пары швеллеров №16 по
ГОСТ 8239-72.
Геометрические
параметры:
Рис.3.5 Сечение составной колонны
Рассчитаем радиусы
инерции для колонны:
(49)
(50)
При l=l0=Н1+Н=400+300=700см , где Н1 и Н
соответственно высота от земли до воронки и от воронки до балки
Производим расчет
гибкости стойки:
(51)
Делаем проверку по
меньшему значению φ=0,485:
.
Условие прочности выдержано.
.6 Расчет
базы колонны
Рис.3.6 - Схема сечение плиты (вид сверху)
Требуемая площадь плиты:
, (52)
- допустимое
напряжение на фундамент.
Принимаем конструктивно плиту ,
Плиту крепим к фундаменту на 4 анкерных болта
М20.
Рассчитаем сварной
шов, крепящий плиту к колонне.
Рассчитаем сварной шов, крепящий колонну к базе
[2, стр 40-45].
При действии статических растягивающих,
сжимающих или срезающих нагрузок сварные угловые швы рассчитывают по формуле:
(53)
нагрузка;
- площадь среза
углового шва;
- коэффициент для
определения расчетной толщины углового шва, для ручной сварки;
k
- расчетный катет углового шва.
- длина шва;
[t]=700кг/см2
допустимая нагрузка на срез.
Шов, прикрепляющий
колонну к плите, имеет периметр:
(54)
Катет шва
К=7мм=0,7см.
Напряжение от силы NПВ:
3.7 Расчет раскоса между колоннами
На раскос, связывающий между собой колонны,
действует ветровая
нагрузка. Рассчитаем ветровую нагрузку,
действующую на раскос:
(55)
Рис.3.7 - Схема нагрузки на раскосы, соединяющие
колонны
Нагрузка, действующая в раскосе:
(56)
Рассчитываем
требуемую площадь сечения раскоса:
Принимаем ребро из уголка 75х75х6.
Рассчитаем сварной
шов, крепящий раскос к косынке.
(57)
[s]=1600кг/см2
допустимая нагрузка при растяжении;
k=3мм=0,3см - катет шва.
Исходя из того, что
сварной шов должен быть не менее 6 см, принимаем приварку раскоса к косынке по
контуру сопряжения сварных элементов катетом 3мм. Длина швов с каждой стороны
уголка не менее 6см.
Расчет сварного шва
косынки к колонне не делаем, так как нагрузка, действующая в узле, чрезмерно
мала. Принимаем приварку косынки к колонне по контуру сопряжения сварных
элементов катетом 5мм.
Вывод
Разработав данный курсовой проект, я освоил
методику расчета бункера с плоскими стенками. Также, получил навык расчета
поперечного сечения различных поясов конструкции, в зависимости от действующих
нагрузок. Освоил методику расчет длины швов в зависимости от нагрузки и сечения
шва.
Список литературы
1. Липницких М.Е.,
Егорова Е.А. Руководство по расчету и проектированию железобетонных, стальных и
комбинированных бункеров. - М.: Стройиздат, 1983. - 200с.
2. Серенко А.Н., Крумбольдт М.Н.,
Багрянский К.В. Расчёт сварных соединений и конструкций. Примеры и задачи: К.:
Вища школа, 1977. - 366с.
Похожие работы на - Расчет металлоконструкции бункера