ОСНОВЫ СВАРКИ СУДОВЫХ КОНСТРУКЦИЙ

ПРИМЕР РАСЧЕТА ОБЩИХ СВАРОЧНЫХ ДЕФОРМАЦИЙ БОРТОВОЙ СЕКЦИИ

Требуется определить ожидаемые общие сварочные деформации бор­товой секции с продольной системой набора (рис. 17.7) в продольном и поперечном направлениях при раздельном методе ее изготовления.

Раздельный метод изготовления секции предусматривает сле­дующую последовательность:

Первый технологический этап - сборка и сварка узлов секции:

а) сборка н сварка шпангоутов таврового сечения;

б) сборка полотнища наружной обшивки и сварка его с двух сторон.

Второй технологический этап — установка и приварка набора глав­ного направления (ребер жесткости) к полотнищу:

Третий технологический этан - установка перекрестного набора (шпангоутов), приварка его к полотнищу и сварка набора между собой.

Рассматриваемую секцию расчленяем на одинаковые составляющие балки в продольном п поперечном направлениях; при определении де­формаций секции на определенном этапе ее изготовления достаточно рассмотреть деформации одной продольной составляющей балки пли

snips.

— ~i I 1---------------------------------------------------- 1"

12000

Рис. 17.7. ( t'ui ио()і()іИ)П (VkiuiH

одной поперечной составляющей бачки. Геометрические характеристи­ки сечении бачок (составляющих балок) и тепловые характеристики сварных швов приведены в табл. 17,4, 17.5,

Расчет ожидаемых общих сварочных деформаций секции ведем стро­го но технологическим этапам ее изготовления.

Первый технологический этап

1. Сборка и сварка шпангоутов.

Шпангоут представляет собой сварную тавровую бачку: стенка сва­ривается с полкой поясным двусторонним швом (два близкорасполо­женных продольных шва):

• суммарный объем продольного укорочения

=av —qJMKir tr '• ср

де, =-М(Г®- 10000x570-1,2 --6,84 см-';

где р “ -0,335 К ft К, принимаем Kt = 0,85; К = 1; К = 1; — =

ср

СС

= 3.510“” см '/Дж - для матоуглеродпетой стачи; ц, — = -0, ЗЗо • 0,85 х

ф

хЗ,5 ■ 1 (Гп = -1 • 1 (Гв см '/Дж; /, =3=570 см; К, = 1,2;

• укорочение по центрачьнои оси

Л К -6 84

ДА, =------ ^ = -0Л 1 см;

0 F 53,6

• угол поворота концов шпангоута относительно друг друга

ф,,.±&к 2 =К81Ш1=_8,2,оу

ч' J, 1 9745

где г = 11,7 см (табл. 17.4);

• стрелка прогиба посередине шпангоута

2. Сборка полотнища наружной обшивки и сварка его с двух сто­рон (один стыковой и два Пановых шва),

а. Укорочение полотнища в продольном направлении определяем по формуле

1 / И III

І"' +ІЛС

• суммарный объем продольного укорочения сварных соединений пазовых швов (от 1-го и 2-го проходов)

УДКД = 2(1, —qjm - 2(-1 '10”6) -21000■ 1200 = -50.4 см’, tT Ф

где q‘t - погонная энергия сварки от 2-го прохода [см. формулу (17.4)]; / n = 1200 см;

• суммарный объем поперечного укорочения сварного соединения стыкового шва (от 1-го и 2-го проходов)

/--1

= -1,25-3,5-10^(21000 + 18000)-570 = -97,26 см

где = -1,25; /ш = В =570 см.

Следовательно:

ЛГ -50,4-97,26 лос

AL ------------------------ = -0,26 см.

570 1

б. Укорочение полотнища в поперечном направлении определяем по формуле

ЛД, = ЛД, =

Ls

суммарный объем продольного укорочения сварного соединения стыкового шва (от 1-го и 2-го проходов)

У>ГГ =ц. — qnlm =(—11 ()“ь) • 21 ООО • 570 = -12,0 см

TOC o "1-5" h z И Ф v

где / = В = 570 с. м;

• суммарный объем поперечного укорочения сварных соединении пазовых швов (от 1 - го и 2-го проходов)

п а і

Y, AVy =2V. J— Ыи+(1и )/„. =

ТҐі Vpv 7

= 2 (-1,25) > 3,5 • 10“,; (21 ООО +18000) ■ 1200 = -409,5 см

где /]( = L =■ 1200 см.

Следовательно:

-12,0-409,5 nq.

д В =---------------- = -0.3зсм.

11 1200-1

Второй технологический этап

а. Деформации секции в продольном направлении от приварки ре­бер 'жесткости к полотнищу соответствуют деформациям про­дольных составляющих балок:

• объем продольного укорочения сварного соединения углового шва приварки ребра жесткости к полотнищу

УдК, = ДГ =Ц —ql =(-М0“(і)-10000-1200 = -12,0см', % Ф 1 ’

где /и = L - 1200 см;

• укорочение по центральной оси продольной составляющей балки

д, ДК -12,0 п. г

Діл = L =------------------- = -0,16 см:

0 F 74,1

• угол поворота концов продольной составляющей балки

Л HzojpuT)

Jy ’ ' 1254

где г “ -1,27 см; т на

стрімка прогиба посередине продольной составляющей бачки

Ф, L 1,22■Ю"'*-1200 . 00

-LL-=--------------------- = 1,83 см;

8 8

• укорочение присоединенного пояска продольной составляющей балки (укорочение полотнища)

Л LH = SL() + ф,. z„ = -0,16 +1,22 ■ 1 (Ґ1 (-1,77) = -0,18 см,

где г, =-1,27-0,5= -1,77 см.

б. Деформации секции (полотнища) в поперечном направлении обусловлены сварными соединениями угловых швов приварки ребер жесткости к полотнищу (десять поперечных швов);

. т

-Уде

. і—і 1

Ls

• ооьем поперечного укорочения сварного соединения одного шва

а

^ I/ И iy Ч\/|||' ср

часть погонной энергии. идущая на нагрев полотнища:

Коэффициент поперечного укорочения сварного соединения

ц(,=-1,25Г0,25 + 0.75КМ1,(0,1+0,9^р) = -1,25[0.25 + 0,75-0,62(0,1 +0,9-1)] = -0,894,

где К (|у= 0,62 определен из графика (см, рис. 16.6, а) для —^ = 7407 Дж/см*;

К =1.0 определен из графика (см, рис, 16,6, 6) для у —> х. Следовательно;

AV = -0,894 • 3,5- 10"в • 7407 -1200 = -27,8 см

Щ-тщ

1200-1

Третий технологический этап

а. Деформации секции в продольном направлении от приварки шпангоутов к полотнищу и сварки набора между собой соответ­ствуют деформациям продольных составляющих балок (шестнад­цать поперечных сварных швов приварки шпангоутов к полот­нищу и шестнадцать поперечных сварных швов, соединяющих набор между собой):

• объем поперечного укорочения сварного соединения шва привар­ки шпангоута к полотнищу

часть погонной энергии, идущая на нагрев полотнища:

Яп и = Яп ij—— = 15000" -[18]-1- = 10700 Дж/см;

2s + slim 2-1 + 0,8

коэффициент поперечного укорочения сварного соединения

ц „, = -1,25[0,25 + 0,15Кп? (0,1+0,9 Кр)] = = -1,25[0,25 + 0,75 ■ 0,92(0,1 + 0,9 • 0,62)] = -0,88,

где К =0,92 определен из графика (см. рис. 16.6, а) для - Mf - = 10700 Дж/см1,

S~

. I _ 57 _ _

Кр = 0,62 определен из графика (см. рис. 16.6, о) для 7 - “ - уу - э.

Следовательно:

Д V,= -0,88 • 3,5 • 10’5 • 10700 • 50 = -1,65 См1

ч

где / =50 см;

• объем поперечного укорочения сварного соединения шва, со­единяющего набор между собой:

TOC o "1-5" h z W / •

I/ _ III.’

Гр

часть погонной энергии, идущая на нагрев ребра жесткости:

Яп О Г = Яп 2-—--------- = 20000 2 0,7 = 12730 Дж/см;

*** 25р,1+5„ш 2-0,7 + 0,8

коэффициент поперечного укорочения сварного соединения

]ХЙІ=-1,25[о, 25 + 0,75Х„р (о, 1 + 0,9 Кр )’ = - t25[0,25 + 0,75-l[0,l + 0,9-0,92]] = - l,18,

где К =1 определен из графика (см. рис. 16.6, а) для ■ = 26000 Дж/см1;

2/„, 2 14

/С = 0,92 определен из графика (см. рис. 16.6.6) для у =--------- = —— = -40.

Лр. к ■‘

Следовательно:

Д V4 = -1,18 • 3.5 ■ 10~(i ■ 12730 ■ 14 - -0,736 см

где /ш = 14 см;

• укорочение по центральной оси продольной составляющей балки

1 т 1

Ді(, = ^ |>*V = _[16(-1,65) +16(-0,73б)] = -0,52 см;

• угол поворота концов продольной составляющей бачки

1 ш 1

1>г=-г2>[19]Г =“[16(-1.65)(-1.77)+16(-0.736) 5,73]:

J) J= I 160-1

= -1,65-10~2,

где z = -1.27-0,5 = -1.77 см; z = -1,27 + 7,0 = 5,73 см;

• стрелка пропни посередине продольной еоставляюшен оалкп

,r, т/ (-Ш-Нгб-ШН)

f (L = Ъ± = ------------------------------------ 1------- = -2,48 см;

J/2! $ 8

• укорочение присоединенного пояска продольной составляющей оалки (укорочение полотнища)

Л1п =ЛЬ0 +((>, ги = -0,52 + |-1,65-10“2|(-1,77) = -0,49см.

б. Деформации секции в поперечном направлении от приварки шпангоутов к полотнищу и сварки набора между собой соответ­ствуют деформациям поперечных составляющих балок (двусто­ронний продольный сварной шов приварки шпангоута к полот­нищу и двадцать поперечных швов, соединяющих набор между собой*):

• суммарный объем продольного укорочения

=л\ =Ml—г/,,/,,,*,, =

ІҐІ Ф

= (- М 0“°) ■ 15000-570 1,2 = -10,26, см

где /и| = В = 570 см;

• укорочение по центральної! оси поперечной составляющей бал­ки

TOC o "1-5" h z лй -10,26 ,.п

А Вп =----- —-- =--------- =-- —0,10 см;

0 F 103,.5

• угол поворота концов поперечной составляющей балки

1 ,, (—10,26)(—14.4) „ , ,

Фг =—Л V. 2 =-------------- —----------- = 4. / -10 ,

’ /, 31200

где z =■ 14,4 см;

• стрелка прогиба посередине поперечной составляющей балки

■ (В) ф, В 4.7 10 :5 -570

— — =---------------- = 0,84 см;

/-{2) 8 8

• укорочение присоединенного пояска поперечной составляющей балки (укорочение полотнища)

АВи = Л50 +Ф)'2М = —0,10-н4,7-10-!(—14,9) = —0.17 см,

где г., = -14,4-0,5 = -14,9 см.

Общие деформации секции в продольном п поперечном направ­лениях, равные сумме соответствующих деформаций на каждом техно­логическом этане, приведены в табл, 17.6.

Можно расчетным путем оценить общие сварочные деформации рассматриваемой секции и по другим возможным вариантам ее изго­товления и выбрать оптимальный вариант, если и оптимальный вари­ант не обеспечивает требуемой точности, то следует предусмотреть ме­роприятия по предотвращению пдп уменьшению ожидаемых общих сварочных деформаций секции по назначенному варианту ее изготов­ления.