Определение усилий, действующих на балку.

 

Для определения сил действующих на балку необходимо определить величину усилия зажима по формуле:

                                  Р_заж=Р_ус·к                                         (1)

Где к=1.5 – 3.0 – коэффициент запаса; примем  к=…,

Р_ус – усадочная сила, которую можно рассчитать по следующей формуле:

                                                     (2)

Где q – эффективная мощность, Дж/с;

v_c – скорость сварки, м/с;

S_расч – расчетная толщина свариваемого элемента, см;

Формула (1) действительна в диапазоне q ₀ от 4000 до 38000 Дж/см².

если q ₀ выходит за пределы данного диапазона, то расчет можно вести по формуле:

                                  ,

Где α – коэффициент линейного расширения материала, ⁰С^-1;

q – погонная энергия сварки, Дж/см;

Е – модуль упругости.

Эффективная мощность определяется по формуле:

                                  q = I _св · U _дуг · η _и,                                         (3)                                                

где I _св – сварочный ток;

U _дуг – напряжение на дуге;

η _и – коэффициент использования энергии дуги основным металлом (0,75-0,85), примем η _и =0,8

Определяем сварочный ток:

                                                                        (4)

Где Н₁ – необходимая глубина провара (при односторонней сварке равная толщине металла s).

к _h – коэффициент пропорциональности, величина которая зависит от условия проведения сварки. Значения коэффициента к _h, характерные для средних значений тока при механизированной сварке проволокой данного диаметра в среде углекислого газа.

По толщине металла s определяем диаметр электродной проволоки d _э =1,2 мм.

По диаметру электродной проволоки находим коэффициент пропорциональности к _h =…,

Найденные значения подставляем в формулу (4) и определяем сварочный ток I _св:

                                 

 

Для принятого диаметра электрода и силы сварочного тока определяем оптимальное напряжение дуги:

                                 

Скорость сварки v_c определим по толщине металла, v _с =… м/ч=…см/сек.

По справочным данным принимаем I_св=…А,U_д=…В. Подставляем найденные значения в формулу (3):

                                  q =…Дж/с

Найдем удельную погонную энергию сварки:

                             

Так как 4000< q ₀ <38000, то используя найденные значения по формуле (2) вычислим Р_ус:

                                  Р_ус=…Н

 

По формуле (1) найдем величину зажима кромки листа:

                                  Р_заж=… Н

При малом расстоянии l от оси стыка до прижима и при достаточно жестком закреплении свариваемых кромок в металле шва могут появиться напряжения выше предела текучести с опасностью образования трещин, что недопустимо. Поэтому усилие на зажимах должно быть ограничено условием, чтобы в сварном шве или прилегающих зонах под действием этого усилия не могли образоваться напряжения выше заданного предела текучести σ_т.

В соответствии с поставленным выше условием максимального допустимый изгибающий момент 1 пог. см. шва:

                                  М_доп=σ_доп· W                                                    (5)

Для единицы длины кромки момент сопротивления W = , а изгибающий момент:

                                  М_доп=σ_доп· l

Подставив эти значения в формулу (5), получим:

                                  р_доп· l = ,

откуда допускаемая удельная нагрузка на кромку:

                                  р_доп= ,                             (6)

где δ – толщина листа.

Определим расстояние l₆₀₀ от оси шва, на котором температура достигает 600 ⁰С по формуле:

                                 

l ₆₀₀ =…см

 

Где с γ =5 Дж/(см·град)

V _с =… см/с – скорость сварки;

е=2,718 – основание натуральных логарифмов.

Подставляя найденные значения в формулу (6), найдем допускаемую удельную нагрузку:

                                  Р_{доп =…} Н/мм

Определим расчетную удельную нагрузку на кромку листа:

      ,

Где l _пл – длина монтажной плиты.

Как видно расчетная удельная нагрузка на кромку листа не превышает допустимую удельную нагрузку Р_доп.