Технология изготовления рамных конструкций

Рамы представляют собой объемную пространственную конструкцию, предназначенную для соединения отдельных деталей и механизмов в единый агрегат. Одно из главных требований, предъявляемых к рамам,— жесткость конструкции. Поэтому входящие в состав сварной рамы балочные заготовки соединяют друг с другом жестко либо непосредственно, либо с помощью вспомогательных элементов жесткости. Размеры рам и их конструктивное оформление весьма разнообразны, поэтому различны и мето­ды получения балок для рам. Например, в тяжелом машиностроении рамы клетей мощных прокатных станов собирают и сваривают из балочных заготовок в виде массивных стальных отливок.

Места стыков выбраны из условия симметрии сварочных деформаций и относительной простоты формы каждого элемента. Сложное очертание двутаврового сечения в месте стыка заменено сплошным в целях удобства выполнения его электрошлаковой сваркой пластинчатыми электродами. Несмотря на заметное увеличение количества наплавленного металла, такое конструктивное оформление стыка оказывается более технологичным, чем заполнение номинального сечения многослойной сваркой. После электрошлаковой сварки рама проходит термообработку для улучшения механических свойств сварных соединений и снятия остаточных напряжений. Необходимая точность размеров готовой рамы обеспечивается последующей механической обработкой.

В рамах тележек железнодорожного подвижного состава нередко наиболее сложные элементы выполняют в виде стальных отливок с относительно тонкими стенками. Рамы тележек испытывают мно­гократное воздействие динамических нагрузок, поэтому их конструктивное оформление и технология сборки и сварки должны обес­печивать в этих условиях минимальную концентрацию напряжений.

Серийный выпуск рам значительных размеров имеет место в производстве транспортных конструкций. Характерным примером является рама полувагона, представляющая собой систему жестко соединенных балок: продольной хребтовой и восьми поперечных. Сечение хребтовой балки составляют два элемента Z-образного профиля и двутавр. Общей сборке рамы предшествует сборка и сварка этих балок. Прямолинейность хребтовой балки обеспечивают компенсацией деформаций изгиба от сварки продольных швов путем создания предварительного обратного прогиба, задаваемого сборочным приспособлением и фиксируемого постановкой прихваток.

Поперечные балки также собирают до общей сборки. Сборку рамы полувагона осуществляют в перевернутом положении. В приспособление последовательно устанавливают все поперечные балки, а затем последней опускают хребтовую балку, заводя ее между вертикальными листами поперечных балок до опирания элемента Z-образного профиля на верхние горизонтальные листы этих ба­лок. Общую сварку собранной на прихватках рамы выполняют в кантователе.

В серийном производстве рамных конструкций в зависимости от числа изделий одного типоразмера сборочно-сварочная оснастка может быть либо переналаживаемой, либо специализированной.

Установка для общей сборки мостовых кранов может переналаживаться. Она состоит из двух поперечных опор — неподвижной и подвижной, перемещающейся по рельсовому пути с помощью тяговой электролебедки и блока, установленных между рельсами в углублении. Точная установка передвижной опоры обеспечивается закрепленным на ней барабаном 10 с несколькими витками тягового троса. При работе лебедки барабан не вращается, а после выключения лебедки поворачивается вручную. При этом происходит медленное перемещение опоры до совпадения фиксатора с отверстиями в рельсах, соответствующими пролету собираемого крана. Опоры имеют по два суппорта с ложементами для колес крана. Перемещение суппортов посредством ходовых винтов позволяет настраивать опору на требуемый размер концевой балки.

Решетчатые конструкции представляют собой систему стержней, соединенных в узлах таким образом, что стержни испытывают, главным образом, растяжение или сжатие. К ним относятся фермы, мачты, арматурные сетки и каркасы.

Фермы, как и балки, работают на поперечный изгиб. Конструктивные формы балок проще, однако при больших пролетах применение ферм оказывается более экономичным.

Треугольная и раскосная схемы являются основными. Фермы, воспринимающие нагрузки по верхнему или нижнему поясам, с целью уменьшения длины панели изготовляют по схемам. Иногда применяют безраскосные фермы с жесткими узлами. По очертанию поясов фермы могут быть с параллельными поясами или с поясами, об­разованными ломаной линией.

По назначению фермы разделяют на стропильные и мостовые.Стропильные фермы работают при статической нагрузке. В качестве стержней используют главным образом прокатные и значительно реже гнутые замкнутые сварные профили и трубы.

Стержни в узлах соединяют либо непосредственно, либо с помощью вспомогательных элементов главным образом способами дуговой сварки. Перспективным является применение точечной контактной сварки.

При сборке ферм особое внимание уделяют правильному цен­трированию стержней в узлах во избежание появления изгибающих моментов, не учтенных расчетом.

Разнообразие типов и размеров ферм иногда не позволяет использовать преимущества их сборки в инвентарных кондукторах. В этих случаях нередко применяют метод копирования. Первую собранную по разметке ферму закрепляют па стеллаже — она служит копиром. При сборке детали каждой очередной фермы раскладывают и совмещают с деталями копирной фермы. После скрепления деталей прихватками собранную ферму снимают с копира, укладывают на стеллаже отдельно и ставят на нее недостающие парные уголки. Когда сборка требуемого количества ферм закончена, копирную ферму также дособирают и отправляют на сварку.

Такой способ сборки прост и эффективен, но не обеспечивает необходимой точности размеров ферм и правильного расположения монтажных отверстий. Для увеличения точности сборки на концах копира укрепляют специальные съемные фиксаторы, которые определяют положение деталей с монтажными отверстиями и ограничивают геометрические размеры конструкции в пределах заданных допусков.

При достаточно большом количестве выпускаемых ферм одного типоразмера становится экономически целесообразным использование кондукторов и кантователей. Кондуктор монтируют на базе плиты с Т-образными пазами. Плита состоит из отдельных секций и оснащена элементами универсальных сборочных приспособлений — опор, упоров, горизонтальных и вертикальных прижимов, фиксаторов. Детали устанавливают по упорам и перед прихваткой зажимают при помощи сборочных приспособлений: эксцентриковых зажимов, струбцин, вилок или с помощью переносной пневмогидравлической струбцины.

В кондукторе фермы собирают без кантовки. Для их поворота при сборке нередко используют устройство, дополняющее сборочный кондуктор. С помощью рамки собранную ферму сначала ставят в вертикальное положение, а затем передают на стенд, причем в каждом из этих положений выполняют соответ­ствующие швы. В это время на кондукторе производят сборку следующей фермы.

Использованию механизированных поточных методов при изготовлении ферм препятствует не только разнообразие типоразмеров и небольшое число изделий в серии, но и низкая технологичность типовых конструктивных решений. Большое количество деталей, составляющих ферму, усложняет сборочные операции, приводит к необходимости выполнения множества швов, различным образом ориентированных в пространстве, и требует кантовки собранного изделия при сварке. Качество получаемых соединений в значительной мере зависит от квалификации сварщиков и ряда других факторов, характерных для ручного производства.

Уменьшить массу фермы позволяет использование трубчатых профилей. Однако для труб круглого сечения непосредственное соединение элементов в узле получается весьма трудоемким. Иногда концы труб относительно небольших диаметров сплющивают, что упрощает их соединение в узлах способами дуговой сварки. Значительно проще оказывается соединение в узлах труб прямоугольного или квадратного сечения.

При значительных размерах решетчатую конструкцию изготовляют на заводе по частям и отправляют на место монтажа отдельными секциями. Размеры секций назначают в зависимости от способа транспортировки; при перевозке по железной дороге исходят из габарита подвижного состава. Секции обычно представляют собой пространственные конструкции; в случае их серийного производства для сборки используют специальные кондукторы. Пространственные решетчатые конструкции башенного типа имеют большую высоту и подвергаются значительным ветровым нагрузкам, поэтому их изготавливают преимущественно из трубчатых элементов

Сетки из взаимноперпендикулярных стержней круглого или периодического профиля, соединяемых контактной сваркой, могут быть рулонные и плоские. Такие сетки предназначены для армирования плит прекрытий, перегородок, покрытия дорог, аэродромов, каналов и других элементов конструкций и сооружений.

Типы сварных каркасов разнообразны. Плоские каркасы используют в балочных перекрытиях, они состоят из продольной арматуры (поясов) и соединительной решетки в виде отдельных стержней или непрерывной змейки. Плоские каркасы, как и сетки сваривают на точечных контактных машинах. Пространственные каркасы обычно имеют поясные продольные стержни и соединительную решетку либо в виде отдельных стержней, располагаемых по каждой из граней, либо в виде непрерывной проволоки, навиваемой по спирали

В строительстве применяют сборные железобетонные конструкции, элементы которых изготовляют индустриальными методами на заводах с помощью контактной сварки пересекающихся стержней, главным образом с помощью автоматических установок и линий.

Контактная сварка наиболее производительна, по ее применение обычно ограничивается заводами и полигонами сборного железобетона. При изготовлении каркасов для монолитных железобетонных сооружений и выполнении монтажных соединений сборного железобетона применяют электродуговую, ванную и электрошлаковую сварку.

Поиск по сайту: