挖掘机焊接结构设计合理性分析_上_

挖掘机焊接结构 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 合理性分析 �上 � 杭州重型机械厂 包志拯 本文以才乞掘机焊接结 构制 造工艺的生产实践为基础 , 结 合具体实例 , 就挖掘机焊接 结构的细 节部位的合理设计问题进行 了初步探讨与分析 。 随着焊接结构件在挖掘机中所占的比重 日 益增大 , 近年来各先进 国家的挖掘机制造工厂 对焊接结构的设计合理性均给予了充分重视 , 投入了较多的研究力量 。 但是我国目前的情况 是搞产品设计的偏重于传动设计 , 对焊接工艺 缺乏了解 , 而焊接工作者则偏重于工艺 , 因此 对挖掘机焊接结构的设计合理性研究几乎无人 问津。 挖掘机焊接件的结构形状及载荷情况都很 复杂 , 特别是关键部位的细节 设计 , 又极易被 设计人员所忽视 。 几十年来发生的不少有名的 灾难性工程破坏事故中 , 大量是与结构的细节 部位设计不当有关。 本文想以多年从事挖捆机焊接结构制造工 艺的生产实践为基础 , 就挖掘机焊接结构的细 节部位的设计问题谈些看法 , 与同 行 进 行 讨 论 。 钢板 铸造高谧切 !∀才#∃ 一‘ % � 图 & 两种挖 掘机铲斗铸造高锰钢牛前壁 与钢板后壁接头型式对比 结构设计的工艺合理性 无论是铸件 、 锻件、 铆接件或焊接件的结 构形式 书 关于书的成语关于读书的排比句社区图书漂流公约怎么写关于读书的小报汉书pdf 由生产过程的工艺要求所决定。 但 是 , 由于相对于铸造 、 锻压 、 铆接而言 , 焊接 是一门较年轻的工艺 , 因此人们常会不知不觉 地把铸件 、 锻件或铆接件的结构形式搬用到焊 接结构中来 。 这主要有两个原因 ∋ 一是由于设 计师对焊接工艺了解不够 , 二是 由于设计师对 焊接接头的承载能力缺乏 一认识和实践 , 总觉得 采用愈多 、 愈长 、 愈厚的焊缝才安全 。 图 & 所示是两种挖掘机铲斗铸造高锰钢斗 前壁与钢板璧按头型式对比 。 图 & �(� 是六十 年代以前的传统结构。 由于当时对异种钢焊接 接头的承载能力不信赖 , 就不 自觉地搬来了铆 接型式 。 因此不仅白白浪费了大量的镍铬不锈 钢焊条 , 而且接头没有足够 的 可 靠 性。 图 & �%�是通过对异仲钢焊接接头深入研究 , 在对 其承载能力具备信心的基础上 , 采用应力集中 系数最小 , 熔敷量也小的双面坡口对接型式 , 达到了既经济又可靠的目的。 这一点 己为我厂 十多年的生产实践所证实。 图 ) 是两种角接头对 比 , 显然图 ) �( � 是 延袭 了铆接结构型式 , 其刚度及承载能力远不 如图 ) �%� 结构型式。 ‘二二笔弓石 图 ) 两矛卜币接头 ,宁比 图 ∗ ‘则是两神焊技断论箱设计 , 图 ∗ �(� 显然是铸造齿枪箱的 、。版 , 工艺性差 、 焊缝量 大、 焊接变形及应力大。 自 ∗ �%� 所示结构 , 虽然分箱面处增加了重量 , 但可以从减薄 了的 箱壁得以补偿 , 封闭断面的加强竖筋具有 良好 的抗扭刚度 , 充分显示了焊接结构的优点 。 」 土 (� + ’ % � 图 ∗ 两种焊接齿轮箱设计 & , 接头设计 这是设计焊接结构的丛础 , 在没计师知道 各种接头形式的优缺点和适用场合后 , 刁一能正 确选用 。 在挖掘机焊接结构中最常用的接头型式是 角接、 − 型接头及十字接头 �− 型接头约占全 部焊缝的./ 多以上 � 。 有的设计师常常不分对 象 , 不作强度计算 , 简单地一律采用所谓 “等 强设计 ” , 即把 − 型接头的双而焊缝焊脚高度定 为较薄板厚度的/ , 0倍 , 或是要求开坡口焊透 。 众所周知 , 焊接的机械部件断面设计常决定于 刚度 , 特别是梁的腹板更是如此 。 因此 , 腹板 与翼板间的焊缝就没有必要与腹板等强 。 以工 字形板梁为例 , 其翼缘角焊缝一方面作为梁的 一部分承受纵向拉 �压� 应力 , 其值与梁断面 该处的正向应力相同 �见图 1 中叮 , �, 即仅与梁 本身的截面参数有关而与焊缝截面大小无关 。 另一方面翼缘焊缝把腹板与翼缘联结成一个整 体承受了纵向切应 焊缝截而的加人对结构强�2州艾白人友帮助 。 相 反 , 由于过大的热应力等形响 , 反而可能降低 结构的承载能力 。还必须指出 , 角焊缝的熔敷量 与承载断而呈平方关系 , 因此过大的角焊缝永 远是不合理的 。 国外某些挖掘机制造厂对 − 型 接头焊缝设 计采用下列 规范 编程规范下载gsp规范下载钢格栅规范下载警徽规范下载建设厅规范下载 ∋ 单面角焊缝 ∗ � 3 � / , 0漏 ‘ 。 双面角焊缝 ∗ 簇 3 � / , 1低 , , 式中 无为角焊缝焊脚高度 , 己。 ‘∋ 为较薄板厚度 。 当然 , 对于承受正向拉应力又是疲劳载荷 的角接 、 − 型接或十字接头必须慎重对待 ,但也 绝不是用增加角焊缝焊脚的 办法 鲁班奖评选办法下载鲁班奖评选办法下载鲁班奖评选办法下载企业年金办法下载企业年金办法下载 所能解决的 。 如果是承受正 向压应力 �腹板受压 , 如图 . � , 接触而进行 机械加工刨平 , 巨 大压力可以靠机械 接触直接传递 , 角 焊缝只是用来固定 位置 , 焊脚可以很 图 4 − 型接 头应 力 状 态 小 , 这种接头将是合理的 。 应该指出 , 有时还可用板料折弯的办法构 成弯角以省去角接接头 , 获得承载能力大 、 变 形小 、 光滑美观的结构件。 例如图 5 所示矩形 断面压力容器四角的角焊缝可改为对接型式 。 66666 力 , 其值等于 ∋ / . 、 &0 一 入 )又正0 认 大 口口口口口口��������� 、、赶比衅 777 一一 才而介、一一 & 图 5 决巨形 断 面 压 力容 器角焊 缝改 为对接�式中 8为剪力 9 图 1 工字梁焊缝应 : 为翼板静面矩 9 ; 力方向 为梁的惯性矩 9 < 为角焊缝焊脚高度 � 相当于厚度等于 = > ? , 0 < 的腹板中的剪应力 。 水一家知道 , 梁以承受弯矩 为主 , 其剪应力值远小丁弯曲应力 , 也就是说 又例如船体甲板与膀板间如果 以 − 型 接 头 连 接 , 易产生疲劳断裂。 因此长期以来保留了铆接 型式。 现在 己改成钢板折弯后的对接型式 。 在 接头设计中还应 号虑坡口型式的选择 。 对 于全 焊透的焊接接头 , 无论是 ≅ 形 、 > 形 、 Α 形或 适当确定钝边间隙和坡口角度 , 就可获得可雏 的焊透 。 例如图 Β 所示为挖掘机油缸筒的对接 于 是双Χ 形坡「∃ , 由于其承载能力区别不大 , 一 般应从生产工艺角度来选择 。 首先是考虑熔敷 量 , 因为它与成本 、 变形及内应力大小相关 。 其次是考虑坡口加工的可能以及可达性 , 最后 是考虑单面焊缝角变形大 、 根部裂纹及层状撕 裂敏感性较大等。 单边坡口 �例如 , ≅ 形 、 < 形及 Δ形 � 有 较高的裂纹倾向 , 应该尽量少用 。 ) , 合理布置焊缝 首先考虑焊缝应位于低应力区。 例如图 5 矩形断面压力容器一例所示 , 尽可能使焊缝位 于低应力区 。 另一方面 , 设计师还可以能动地 把某些工作焊缝变成联系焊缝 , 这一点在确定 分段制造的工件拼接位置时尤为重要 。 当焊缝 处于低应力区或成为 联 系 焊 缝时 , 结构的可 靠性便提高了 , 对焊缝的质量要求可以降低 , 也就是改善了工艺性。 其次应从变形角度七虑焊缝布置 。 设计师 应考虑到那些必然的变形 。 例如 , 尽可能令焊 缝对称地布置 以减少角变形或翘曲变形 。 挖掘 机机棚、 司机室等薄板壳体 , 如果直接拼焊会 产生很大的变形 , 严重影响外观质量 。 如不从 结构设计上加以 改变 , 这种变形是不可避免和 难以矫正的。 但如将接头形式改变成如图 0 所 示 , 就可大大减少这种变形 。 焊缝 。 这种接头不仅能 保证焊透 , 而且焊后加 工量小 , 焊前装配也很 方便。 1 , 肋板 正确设计和制造用 于承受动载荷的焊接相 架结构是相当困难的 , 因此挖掘机钢结构件较 多地采用板结构。 但板 图 Β 才之掘机油缸带 垫板对接焊缝 结构件不宜受与其平面方向垂直 的弯矩或扭矩 作用 , 它对局部外力的敏感性较大。 为了满足 结构局部或整体稳定的条件 , 常需布置肋板 。但 肋板只有联结在结构的刚性部位上才起作用 , 不恰当的肋板布置不仅会费工费料 , 增加应力 和变形 , 甚至会在肋板前端造成疲劳裂纹。 图 Ε 所示为由于肋板布置不当而在腹板上 引起疲劳裂纹的一个例子 , 图 Φ %� 为改进的设 计 。 图材霭育 随 2 2 图 0 薄板壳体接 头形式 ( � % � 图 Ε 肋板布呈 图 &/ 是 铸 造的环形座圈 , 肋 板径 向布 置 。 但对焊接结构来说 , 这种结构形式就不一 定适宜了 。 常用加厚的上 、 下圈板以及较薄的 圆筒焊成 , 省去了全部肋板 。 这样厚薄显著的 断面对铸造来说是不可想象的 , 但对焊接件 , ∗ , 采用保留垫板的接头 当焊缝背面无法焊到或可达性差时 , 当然 可以采用单而焊双面成型工艺, 但这时接头质 量完全取决于操作 者的技艺 。 有 一种简单的解 决办法 , 就是采用保 留垫板 �条 � 的单面焊 , 见· 卫 图 & / 肋板径向布五 却有很好的工艺性。 图&& 所示工字形断面框架的圆弧转角 , 用 屋顶式加强板代替径向密集布置的肋板是合理 白勺。 空心加肋具有大的抗扭刚度 , 可较大程度 提高结构的承载能力 , 效果很好 , 值得推荐 。 图 ∗ �% � 焊接齿轮箱一例就是如此 。 焊接设计就应消除这种不必要的麻烦 。 图&) 中 的箱形回转平台前端支耳 , 如果象( �图那样通 过前端立板传递载荷 , 焊缝就承受很大剪力 , 焊缝断面要很大 , 立板厚度也需较厚 , 立板中 还可能产生层状撕裂。 如改成 % � 图的形式就 可进免上述缺点 , 变形和应力也可大大减少。 斗轮挖掘机立柱轴孔处两种设计形式见图 Δ∗ , 万炙然图 %� 优于图 ( � 。 百、 一 ‘子 2 2 Δ负 、声洲汉、禅图蒸膨 ‘( 》 &八 ( � 图& ) 卜、 箱形回转平台前端支耳 图 && 工 字形断面框架转 角 . , 减少力传递环节 在结构设计时应尽量考虑利用构件白身传 递主要载荷 , 因为焊接接头不可避免地带来各 种刻槽及应力集中。 与主要载荷的应力线相交 的焊缝越多 , 意昧着有高的施工要求的焊缝就 越多 , 成本也就越高。 而这有时是不必要的 , 因为设计师可以能动地减少这种麻烦。 优 良的 图」∗ 斗轮挖掘机立柱抽孔处两种设计 �未完待续� 外送粉氧熔剂精切工艺及射吸式送粉装置 哈尔滨焊接研究所 李 强 本 文介绍 了新研制成功的 冲送粉式孰熔剂切 钊钊炬 、 射吸 式送 粉装置 以 及采用精密 快速 ΓΗ+ 嘴切 割不 绣钢 的外送粉氧熔剂精切 工艺 。 在不锈钢的切割 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 中 , 山于氧熔剂切割 较其它方法 �如等离子切割 、 电弧切割 、 振动 切割等 � 具有切透力强 、 切口质址高 、 设备简 单 、 成本低 、 切割速度快等特点 , 使其在大厚 度 �Β/ 毫米以上 � 工 州“的切制咦二, , 为一些工业 先进国家 �如德国 、 日本 、 苏联等� 所应用 。 另外 , 它也应用于铸铁冒口 的切割 。 为稳定氧熔剂切割工艺和提高切割丧而质 最 , 伐所 自&招 ∗年以来, 在对射吸式送粉装置 的研制及精密快速割嘴的应用等方面进行了多 次试验 , 实现了对不 同厚度不锈钢板材的外送 粉氧熔剂精切, 其切 口质量达到了部颁 “火焰 切割质量标准” 二级水平 。 外送粉式氛熔剂切割割矩 当前国内所应用的氧熔剂切割割炬一般为