Расчёт усилий на прижимах - определение деформации конструкции. Не получается!?

[ПТУшник]

Пишу диплом (начал по раньше, задание есть) - технология изготовления св. конструкции. Остановился на проектировании св. оснастки. Уже два месяца топчусь на месте. Не как не получается рассчитать необходимое силу прижима. Хочу всё сделать нормально, на угад ставить не нравиться (хотя возможность есть).

Для того чтоб его рассчитать, необходимо определить деформации сварной конструкции. Вот тут начинаться адцский матан который я не понимаю. При этом точность вообще не гарантируется - сплошная теория. Нашёл пару книг где более или менее простой расчёт для примерного определения деформаций от сварки. Но! Результаты получаются везде разные!    И главное не подходят под непосредственно расчёт самого усилия прижима! Получаются какие то астрономические цифры. Вы когда нибудь видели прижим в 50-100 кН?   

Вот чертёж и фрагмент чертежа который считаю:

http://s020.radikal.ru/i715/1408/4a/c5e491b35471t.jpg

http://s006.radikal.ru/i213/1408/ca/f13b8f50c2dct.jpg

 

Вообщем как рассчитываю:

Есть книга: Конструирование и расчёт механического сварочного оборудования Севбо П.И. на 92 стр. есть пример расчёта для такого случая:

http://s018.radikal.ru/i506/1408/b2/a747a599fbeet.jpg

Поперечная угловая деформация пояса балки. У меня почти тоже самое, только шов с одной стороны и заместо стенки труба прямоугольная (фрагмент вложил). Для того чтоб посчитать по той методике нужно отдельно посчитать угол а (в радианах) на который повернётся полка (пояс). Вот тут самое интересное.

Способ первый: По книге "Сварочные деформации и напряжения" Окерблом Н.О. На странице 156 есть глава 44. Деформации при угловых деформациях. Здесь предлагают всё это дело рассчитать аналогично как для стыковых соединений с поправкой:

http://s017.radikal.ru/i414/1408/80/019fd8e88667t.jpg

 

В моём случае а= 3 мм. Подставляем в формулу и получаем 3.3 мм. Выше по тексту находим:

http://s50.radikal.ru/i127/1408/e3/b4d6e6c309e1t.jpg

Подставляем всё это дел туда и получаем 0.05 рад.

Способ второй: Винокуров В.А. Сварочные деформации и напряжения. Здесь предлагают определить эти напряжения по номограмме. Стр. 110 формула. Номограмма - рисунок 81.

Вот такая схема деформаций в моём случае рисунок Д:

http://s017.radikal.ru/i425/1408/d4/ed852fbb4b8ct.jpg

Теперь как определять:

http://s018.radikal.ru/i521/1408/a0/d9b89bd41962t.jpg

q - эффективная тепловая мощность дж/сек q= 0.24 * I * U * n 

I - сила тока, U - напряжение, n - КПД сварки; q = 0.24 * 87 * 18 * 0.75 = 263 Дж/сек (сварка полуавтомат)

Затем подставляем это значения в формулу, где все значения равны 1.5 (толщина в см). Получаем 175 Дж/сек

http://s017.radikal.ru/i414/1408/02/1032fdb91e31t.jpg

Там опять формула, все значения аналогично как выше. Скорость свари = 0.48 см/сек. Подставив значения получаем 162 Дж/см^3. Получилось очень маленьким. Но вполне нормально учитывая скорость сварки (всего 17 м/ч) + режимы сварки 87А + 18В.

По номограмме плохо понятно какой угол. Но примерно можно прикинуть 0.002-0.003 радиан.

Так же есть угол свободного поворота 0.02-0.024 радина. Эти значения суммируются как выше по схеме (Д). Можно принять примерно 0.021 или 0.022 радиан.

Опять таки с первом способом значительно не сходиться.

Способ третий: Никалаев Г.А. Сварные конструкции. Прочность сварных соединений и деформации конструкции. На стр. 210 об этом пишут.

http://s017.radikal.ru/i441/1408/86/4b1e21787f85t.jpg

У меня по схеме Д. Но почему в книге считают только для случая Е. Но так же пишут:

http://s017.radikal.ru/i410/1408/09/e5f1e510b684t.jpg

То есть сумма углов для двухстороннего шва, примерно равна сумме углов при односторонней сварке.

Подставляем значения в формулу: К- 3 мм, толщина пояса (полки) - 15 см. Получаем значения 0.01 рад. Делим на 2 (как я писал выше) получаем 0.005 радиан.

Тоже не сходиться. Но при этом то самый маленький результат. Что более справедливо т.к. режимы сварки не большие (всего 87 А при 18 В), катет шва 3 мм (это самое главное)

 

Есть ещё способы но они слишком сложные. Это 

1) Гатовский К.М. - Теория сварочных напряжений и деформаций

2) Талыпов Г.Б. - Сварочные деформации напряжения

 

Это всё было только расчёт угла деформации. Теперь расчёт необходимого усилия. По примеру из  Конструирование и расчёт механического сварочного оборудования Севбо П.И. на 92 стр.

http://s013.radikal.ru/i322/1408/6d/c888236dcbf7t.jpg

 

И так формула 18. Проверка угла поворота.В моём случае l - 2.5 см и толщина 1.5 см. Остальное всё тоже самое.

По формуле получаем 0.001 рад!!!!! Короче говоря ни один из результатов не подходит! Ну а если посчитать нужно усилия то получиться 1890 кгс/см. Почти две тонны на см 

Фигня вообщем какая то. Как эти усилия расчитать!??

Изменено 11 августа, 2014 пользователем ПТУшник

[di4]

Трудно что то по данному посту анализировать половина ссылок не открывается

Да вроде все подходит 0,001 рад = 0,057 градуса.

Посчитайте свой пример как будто бы толщина полки у вас 2 мм и 3 мм и 6 мм и 8 мм возможно все поймете.) Может поможет.)

У меня тут вчера 12Х18Н10Т толщиной 50 мм в стык шов 2 метра поперек блина плоскостность получилась  не более 10 мм на длине 2200 мм. Сам в шоке.)

[MityMouse]

@ПТУшник, По моему скромному мнению - никак такие вещи не считаются. На практике столько факторов влияет на деформацию, плюс конструкции настолько разные бывают, что рассчёт очень сложен (дико сложен, для прижимов таким ни кто не заморачивается). В институте проект по предмету сварные конструкции мы делали по СНиП II-23-81. Преподаватели говорили, что в нём - наиболее совершенная рассчётная методика. Попробуй, может поможет. Там рассчёт - не чета твоим, я в МатКаде тогда запарился считать.

Сам СНиП:

http://www.docload.ru/Basesdoc/2/2033/

Пособие по нему с примерами рассчёта:

http://snipov.net/c_4646_snip_106405.html

 

P. S. твои схемы крепления наводят на меня смутные сомнения. Прорисуй пожалуйста получше, где подвижные губки, а где - нет.

Изменено 11 августа, 2014 пользователем MityMouse

[ПТУшник]

 

 

По моему скромному мнению - никак такие вещи не считаются. На практике столько факторов влияет на деформацию, плюс конструкции настолько разные бывают, что рассчёт очень сложен (дико сложен, для прижимов таким ни кто не заморачивается).

САПР есть специальные вот они считают.(на торентах нет) Есть методики но они не на все конструкции подходят. Видел делают курсачи на деформацию всяких балок и т.д. Определяют в какой последовательности швы сваривать чтоб деформация меньше была. 

 

Мне всё равно цифры для прижимов взять откуда то нужно. Совсем пальцем в небо же нельзя.

 

В этом снипе вроде нет. Там же только механические расчёты на нагрузки. Сам по нему конструкции пробывал проектировать.

 

Трудно что то по данному посту анализировать половина ссылок не открывается

Да вроде все подходит 0,001 рад = 0,057 градуса.

Посчитайте свой пример как будто бы толщина полки у вас 2 мм и 3 мм и 6 мм и 8 мм возможно все поймете.) Может поможет.)

У меня тут вчера 12Х18Н10Т толщиной 50 мм в стык шов 2 метра поперек блина плоскостность получилась  не более 10 мм на длине 2200 мм. Сам в шоке.)

Перезалил, вроде всё открывает.

 

В конце это максимальное значения для шва. То есть прижать смогу только 0.001 рад, больше уже что-то там поламаю. Даже если его игнорировать получается заоблачные значения. Пробывал играться со значениями в расчете усилий. Влияет всё 

 

Просто у меня сама конструкция не книжная. Толщина 15 мм полки, в качестве стенки труба толщиной 3 мм и катет сварки 3 мм. Провар максимум 2 мм.

[MityMouse]

@ПТУшник, Сори, тупанул со СНиП. Ну можно ведь и по Рыкалину считать. Взять теорию сварочных процессов В. В. Фролова, сделать допущения и подставлять в дифуры (кстати в дипломе теоретический расчёт так и так делать). Простого рецепта нет. Совет: не делай этот расчёт, всё равно в дипломе все расчёты ты не сделаешь, можно выбрать другой. Этот - очень сложен по моему. По практике, такие вещи никогда не рассчитывают. Делают 1 изделие, смотрят, меняют что-либо, делают 2, и так пока не получится (изделии на 3 получается как-то побороть деформации). Расчёт в таких делах всё равно приходится подтверждать практически. 

[MAG]

То 

 

@ПТУшник, Сори, тупанул со СНиП. Ну можно ведь и по Рыкалину считать. Взять теорию сварочных процессов В. В. Фролова, сделать допущения и подставлять в дифуры (кстати в дипломе теоретический расчёт так и так делать). Простого рецепта нет. Совет: не делай этот расчёт, всё равно в дипломе все расчёты ты не сделаешь, можно выбрать другой. Этот - очень сложен по моему. По практике, такие вещи никогда не рассчитывают. Делают 1 изделие, смотрят, меняют что-либо, делают 2, и так пока не получится (изделии на 3 получается как-то побороть деформации). Расчёт в таких делах всё равно приходится подтверждать практически. 

Согласен-обычно пробуют на опытных образцах-тут может влиять даже климатические условия при сварке

[saper24]

В жизни четыре хороших прихватки (или больше в зависимости от размера) и прогрев места сварки, хотя бы лампой для снятия деформации. И весь прижим).

А вот так полежал подумал. Если речь про прижим достаточный что б " сдержать деформацию" то скорее всего данное усилие лежит где то между пределом прочности на изгиб и пределом прочности на разрыв в конкретном сечении.

Если ведет, то предел прочности на изгиб явно превышен. Что не мудрено при нагретом металле. Иногда на " мертво" закрепленных деталях лопается шов". А значит усадка металла при остывании превышает предел прочности на разрыв. Значит силу прижима стоит принимать не больше чем предел прочности на разрыв. Больше смысла нет, так как если образующееся напряжение выше, лопнет шов. А если условия сварки подобраны верно, чего ему лопаться? В любом случае после снятия фиксирующих усилий, незначительная деформация возможна. Из за остаточных напряжений. Если их не снять конечно предварительно.

Изменено 11 августа, 2014 пользователем saper24

[Ferio]

Не переживайте, всё считается. Это на стройке или в поле им лень прикидывать (или не умеют), климатические условия видишь ли постоянно меняются, а когда стоит задача с первого раза попасть в размер - поневоле задумаешься. А как мосты строят, а как потом правят? Всё на основе расчёта деформаций.  Не знаю как сейчас, а раньше читали курс "Проектирование и расчёт сварных приспособлений".

p/s Будет время, посмотрим...

[MityMouse]

Не переживайте, всё считается. Это на стройке или в поле им лень прикидывать (или не умеют), климатические условия видишь ли постоянно меняются, а когда стоит задача с первого раза попасть в размер - поневоле задумаешься. А как мосты строят, а как потом правят? Всё на основе расчёта деформаций.  Не знаю как сейчас, а раньше читали курс "Проектирование и расчёт сварных приспособлений".

p/s Будет время, посмотрим...

Просто я к тому, что это ведь очень не хилый рассчёт, Рассчитать термический цикл, размеры и температуру зоны термического влияния, Рассчитать силу усадки, выбрать правильную точку её приложения (продольная и поперечная усадка отдельно). И так для каждого шва отдельно (можно конечно задать простые граничные условия, но тогда и расчёт будет далёк от реальности). Затем рассчитать деформации под действием сил усадки всех сварных швов конструкции. Это очень сложно для не основного расчёта в дипломе. Мосты и сложные объекты рассчитывают с помощью специализированных САПР, так как расчёт очень сложен (да и всёравно в процессе сборки вылазят различные косяки). Я слышал только про один сварной мост (Патоновский), ну может от силы в мире ещё несколько есть, остальные делают из сварных балок на болтах (а уж с балками работать приходилось много, вроде и просто всё, а, местами, без правки ну ни как), так как правильно сварить изделие работающее при таких больших знакопеременных нагрузках - архисложно. Просто предлагаю не морочиться, а получше выполнить основу диплома.

Изменено 12 августа, 2014 пользователем MityMouse

[ПТУшник]

 Просто предлагаю не морочиться, а получше выполнить основу диплома.

Это и есть основа диплома. Для меня главное:

1) Разработать технологию - последовательность сборки, режимы рассчитать, документы заполнить, сделать нормирование, назначить ТО если нужно или ещё что нибудь.

2) Сделать оснастку для всего этого - производство серийное. (всё будет в цеху)

 

Если речь про прижим достаточный что б " сдержать деформацию" то скорее всего данное усилие лежит где то между пределом прочности на изгиб и пределом прочности на разрыв в конкретном сечении.

Если ведет, то предел прочности на изгиб явно превышен. Что не мудрено при нагретом металле. Иногда на " мертво" закрепленных деталях лопается шов". А значит усадка металла при остывании превышает предел прочности на разрыв. Значит силу прижима стоит принимать не больше чем предел прочности на разрыв. Больше смысла нет, так как если образующееся напряжение выше, лопнет шов. А если условия сварки подобраны верно, чего ему лопаться? В любом случае после снятия фиксирующих усилий, незначительная деформация возможна. Из за остаточных напряжений. 

 

Как раз, как я понял, в книге Севбо это всё рассчитывается. 

А остальное - экономика, проектирования цеха.... вторично. Ну можно экономической части немного внимание уделить, но для экономике методик расчёта полно. Просто я учусь в колледже и мне скорее всего совсем какой то "научной" новизны и не нужно. (Выпускаюсь старшим техником-технологом во сварке.)

 

У меня есть методички из вузов, там как раз нагло скопированы написаны все вышеперечисленные методы. 

 

 

 

 

 Не знаю как сейчас, а раньше читали курс "Проектирование и расчёт сварных приспособлений".

Сейчас тоже есть такой курс (по крайней мере в программах). Но перед началом проектирования нужны начальные данные - эти самые деформации. А это уже другой курс - "Теория св. процессов."

 

Будем искать...

Изменено 12 августа, 2014 пользователем ПТУшник

[MityMouse]

@ПТУшник, Понятно. У меня диплом состоял из: 1. Описательной части (что за процесс, для чего делается, какие преимущества, цели, задачи и т. д.). 2. Технологической части (технология сварки детали со всеми режимами, термообработками и т. д.). 3. Конструкторской части (Конструкция установки в которой один из узлов я проектировал самостоятельно, со всеми рассчётами, и т. д. относящимися к этой части). 4. Научно-исследовательской работы (НИР, в которой я как раз задавался граничными условиями и рассчитывал режимы, при которых температурный цикл сварки оптимален для получения качественного соединения). 5. Экономика. 6. БЖД. и 7. Заключение. Думал вы в институте учитесь и у вас есть другая тема НИР, а здесь просто проектируете приспособление. Не знаю тогда, что предложить. Попробуйте проконсультироваться с преподавателем, он чегой-то посоветовать должен.

[MityMouse]

@ПТУшник,  Попробуй посмотреть учебник Николаева и Винокурова сварные конструкции 1990 год. Есть кое что по расчёту, но хз как поможет.

Изменено 12 августа, 2014 пользователем MityMouse

[ПТУшник]

@ПТУшник,  Попробуй посмотреть учебник Николаева и Винокурова сварные конструкции 1990 год. Есть кое что по расчёту, но хз как поможет.

По ним и расчёт. У никалаева во всех книгах одно и тоже

 

Буду пробывать, что нибудь да выйдет. Если не получится, примы усилия на 5-6 кН. Такое усилия рекомендуют для решётчатых конструкций.