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

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

. .. - Г			Характеристика
Наименование элемента	Эскиз	F. см2	./■ см4	Z, см
Сечение шпангоута	г jC	-Ат"!	53,6	9745	11,7
	^Ш'9
	г	/*>чг
Сечение поперечной составляющей балки		С,	103,5	31200	-14,4
				----------------- ------------
Сечение продольной	ы	ir	74,1	1254	-1,27
составляющей балки ________________________
	Я»‘*

Таблица 17.5

Тепловые характеристики сварных швов Наименование шва Эскиз соединения Катет, мм Номер прохода кДж/см Пазовые и стыковые швы полотнища - 1 2 18 21 Поясные швы шпангоута 5S* 6 1; 2 10 I I Швы приварки шпангоутов к полотнищу 7 1; 2 15 Швы приварки ребер жесткости к полотнищу 6 1 10 Швы сварки набора между собой А |г|УН 1-А >  7 1; 2 I 20 30 Заказ № 1398

одной поперечной составляющей балки. Геометрические характеристи­ки сечений балок (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 балку: стенка сва­ривается с полкой поясным двусторонним швом (два близкорасполо­женных продольных шва):

• суммарный объем продольного укорочения

Л Vv =-1•10"fi•10000 X 570 • 1,2 = -6,84 см';

где ц, = -0,335KjK K", приннмае. м Кт = 0,85; К = 1; Кс = 1; — =

с’р

ot _

= 3.5 IО " см'/Дж - для матоуглеродистой стали; ц — = -0,335 • 0,85 х

Ф

хЗ,5-10_(і =-1-10_<ісм:УДж; /,=5=570 см; Кп = 1,2;

• укорочение по центральной оси

А Г -6 84

Д Д, = —^ = -0,11 см;

0 F 53,6

• угол поворота концов шпангоута относительно друг друга

ф,=±дК2,=<^ДД1=-8.2.тЛ

1 У, " 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 пазовых шва), а. Укорочение полотнища в продольном направлении определяем по формуле

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

£ Д Vx = 2 ц, — йХ = 2 (-1 • I О"6) • 21000■! 200 = -50,4 см',

/=1 ф

где qt' - погонная энергия сварки от 2-го прохода |см. формулу (17.4)]; /,„=!= 1200 см;

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

т р.

= -1,25 • 3.5 • 10“[16] (21000 +18000) • 570 = -97,26 см1,

где = -1,25; /и = В =570 см.

Следовательно:

б. Укорочение полотнища в поперечном направлении определяем по формуле

XaK.+Xav;

V № ,=1

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

f>v; = ц. — qnlm = (-l-10“(i)'21000-570 = -12,0 см',

П ' ('Р

где /ш = В = 570 см;

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

= 2 (-1,25) • 3,5 • 10-6 (21000 +18000 )• 1200 = -409,5 см1,

где 1ш = I = 1200 см.

Следовательно:

АО -12,0-409,5 лос

АД, =----------------- = -0,35 см.

п 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

У ду. = A Vr=nr—q..l.„ =(-110‘г>)-10000 1200 = -12,0 см', ,=1 Ф v ’

где/ш = L = 1200 см;

• укорочение по центральной оси продольной составляющей балки

AL0 - •

-12,0

74,1

1

ФУ=—ДС, г,.
Jv

(—12,0)(—1,27)
1254

где гг = -1,27 см; Ат

укорочение присоединенного пояска продольной составляющей балки (укорочение полотнища)

Ми = А10 +фгг„ = -0,16 +1,22 - КГ2 (-1.77) = -0,18 см,

где ги =-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):

a m

7=1

• объем поперечного укорочения сварного соединения одного шва

а г„ = ц ч—я u. J і,,; ф

часть погонной энергии, идущая на нагрев полотнища:

коэффициент поперечного укорочения сварного соединения

ц(/ =-1,25[о, 25 + 0,75К|]р(0,1 + 0,9Кр) =

= -1,25[0,25 + 0,75-0,62(0,1+0,9-1)] = -0,894,

где K[ip = 0,62 определен из графика (см. рис. 16.6, а) для = 7407 Дж/см3;

К =1,0 определен из графика (см. рис. 16.6, б) для у -» ос. Следовательно:

А у = -0,894 • 3,5 • 10-6 -7407-1200 = -27,8 см- где /п = L = 1200 см;

ш

• укорочение полотнища

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:

=15000-^- = 10700 Дж/см;

ZS + S||JM Zl + U, o

коэффициент поперечного укорочения сварного соединения

Н Vi = -1,25[о, 25 + 0,75/Спр (0,1 + 0,9/Ср )] =

= -1,25 [0,25+0,75 • 0,92 (0,1+0,9 • 0,62)] = -0,88,

где А'иі = 0,92 определен из графика (см. рис. 16.6, а) для = 10700 Дж/см'1,

Кр = 0,62 определен из графика (см. рис. 16.6, б) для У = — = = 28,5.

Следовательно:

А Г(/ = -0,88 • 3,5 • 1 (Г(і • 10700 • 50 = -1,65 см3,

где / =50 см;

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

И1//., <7п.|).*Лі.,’

ф 1

часть погонной энергии, идущая на нагрев ребра жесткости:

]хУг = -1,25[0,25+0,75К11р(0Д+0,9Кр)] =

= -1,25[0,25+0,75 • 1[0,1 + 0,9 • 0,92]] = -1,18,

где К = 1 определен из графика (см. рис. 16.6, а) для = 26000 Дж/см3;

'V*

2/ш 2 14

К) = 0,92 определен из графика (см. рис. 16.6, б) для у = —^ - = 40.

•V* ’1

Следовательно:

А = -1.18 • 3,5 • 10~(М 2730 • 14 = -0,736 см

где /т = 14 см;

• 1 укорочение по центральной оси продольной составляющей балки

1 ш 1

AL,, = -£ A Vy = —[l 6(-1,65) +16(-0,736)] = -0,52 см; F /=1 '' 74,1

• угол поворота концов продольной составляющей балки

1 т л

Фг = -^2>С, z, = j^j[l6(-1.65)(-l,77)+16(-0,736) 5,73] =

= —1,65 -10-2,

где г =-1,27-0,5 = -1,77 см; 2 =-1,27+7,0 = 5,73 см;

' } ' 2

• укорочение присоединенного пояска продольной составляющей балки (укорочение полотнища)

М„ = AZ.() +<рг2м = -0,52 +1 -1,65 • 10~2) (-1,77) = -0,49 см.

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

ф

= (-1 • 1 (Г0 j-15000-570-1,2 = -10,26, см’

где /и = В = 570 см;

• укорочение по центральной оси поперечной составляющей бал­ки

14,4 см;

Мри надичпи вырезов в наборе (стенке шпангоута) д. ія прохождения адемептов набора другого иаправдения указанные півьі накладываются на кромку выреза (табд. 17.1). В атом случае вдиянием атих швов па укорочение и изгиб попереч­ной составдяющей падки можно пренебречь.

• укорочение присоединенного пояска поперечной составляющей балки (укорочение полотнища)

Дв„ = ДВ() + фу 2„ = -0,10 + 4,7 • 10'3 (-14,9) = -0,17 см,

где 2п = -14,4-0,5 = -14,9 см.

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

Таблица 17.6 Общие сварочные деформации бортовой секции Технологический этап Продольное направление Поперечное направление Укорочение полотнища Л1п, см Прогиб посе­редине секции Укорочение полотнища Д£п, см Прогиб посе­редине секции 4f}« Первый, п. 1 - - - -0.58 Первый п. 2 -0,26 - -0,35 - Второй -0,18 ’ 1,83 -0,23 - Третий -0,49 -2,48 -0,17 0,34 Итого: -0,93 -0,65 -0,75 -0,24

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 или уменьшению ожидаемых общих сварочных деформаций секций по назначенному варианту ее изготов­ления.