Лукашук В.С. Нестандартное оборудование вагоносборочного производства. Конструкция, проектирование, расчет

Подождите немного. Документ загружается.

130

Поперечные балки конструкций рамного типа, как правило, достаточно

закрепить силами, методика расчета которых рассмотрена в п. 6.1.

Как видно из изложенного, при расчете потребных сил закрепления дета-

лей и узлов в стендах для сборки конструкций рамного типа основная слож-

ность состоит в определении возможных деформаций узла под действием

усадочных сил.

Продольные балки рам получают изгибные деформации из плоскости

рамы в основном из-за усадки сварных швов в соединениях продольных и

поперечных балок. Эти деформации возможны лишь в тех случаях, когда

сварные швы расположены несимметрично по отношению к нейтральным

осям поперечного сечения балки. В схеме, показанной на рис. 6.9, хребтовая

балка будет деформироваться из-за продольной усадки сварных швов 3 и

поперечной усадки сварных швов 4. Сварные швы 3 можно рассматривать

как два продольных прерывистых сварных шва, расположенных на разном

удалении от центра тяжести поперечного сечения балки. Сварные швы 4

являются обычными поперечными сварными швами, смещенными относи-

тельно нейтральных осей.

Используя методы теории сварочных деформаций, можно определить

угловую деформацию балки φʹ

от сварных швов 3 и угловую деформа-

цию φʹʹ

, от сварных швов 4. Сумма этих деформаций дает общую угловую

деформацию φ

. Зная угол поворота сечения балки и расположение сварных

швов (размеры ℓ

, ℓ

, …, ℓ

), можно определить прогибы балки f

(рис. 6.9, б)

в каждой точке и общий прогиб ее на всей длине.

Рис. 6.9. Схема деформирования хребтовой балки рамы вагона из-за усадки свар-

ных швов: а — расположение сварных швов; б — форма изогнутой оси балки;

1 —хребтовая балка; 2 — поперечные балки рамы; 3, 4 — сварные швы

131

При более сложных схемах расположения сварных швов затруднительно

точно рассчитать величины усадочных деформаций. Поэтому в практике

проектирования сборочно-сварочных стендов для изготовления сложных

сварных конструкций величину усадочных деформаций определяют исходя

из простейших схем, по ним с некоторым запасом назначают усилия закреп-

ления деталей, а после изготовления опытных образцов уточняют конструк-

цию стенда.

Основные положения главы 6

Основой для проектирования любого прижимного элемента сборочного

или сборочно-сварочного приспособления являются усилия закрепления де-

талей, которые должен обеспечивать прижимной элемент.

В стендах для сборки технологических узлов на прихватках принятые

усилия закрепления должны гарантировать надежное прилегание деталей и

узлов низших порядков к базирующим элементам стенда, неизменность по-

ложения их под действием случайных силовых факторов и, при необходи-

мости, устранение первоначальных отклонений формы и расположения по-

верхностей.

В стендах для сборки и сварки листовых конструкций усилия закреп-

ления листов должны исключать возможности выпучивания листов и об-

разования угловых деформаций типа «домик». При этом напряжения в свар-

ных швах не должны вызывать появление усадочных трещин.

В приспособлениях для сборки и сварки конструкций балочного типа

усилия закрепления деталей должны обеспечивать создание обратного вы-

гиба, предупреждающего остаточные изгибные деформации балок.

В стендах для сборки и сварки сложных крупногабаритных узлов ва-

гонов усилия закрепления деталей должны быть достаточными для пре-

дупреждения пространственных деформаций собираемых узлов.

Вопросы для самоконтроля

1. Рассчитайте потребную силу закрепления балки рамы вагона в стенде

для сборки рамы при следующих исходных данных:

а) погонная масса балки — 75 кг/м; длина — 2700 мм; число прижимов

— 2; допуск прямолинейности оси балки — 1 мм/м;

б) число прижимов — 3; остальные данные — те же;

в) длина — 12000 мм; число прижимов—8; остальные данные—те же.

2. Какие силы могут действовать в сборочно-сварочных стендах?

132

3. В чем сущность общей схемы расчета потребных сил закрепления лис-

тов в стендах для сборки и сварки полотнищ?

4. Из каких предпосылок определяют потребные силы закрепления дета-

лей в приспособлениях для сборки и сварки балок?

5. Какие способы предупреждения остаточных деформаций применяют

для конструкций балочного типа?

6. В чем сущность общей схемы определения усилий закрепления дета-

лей и узлов в стендах для сборки и сварки сложных крупногабаритных узлов

вагонов?

133

ГЛАВА 7

ТЕХНИКА ПРОЕКТИРОВАНИЯ НЕСТАНДАРТНОГО

ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ

7.1. Компоновочные схемы сборочных стендов

7.1.1. Стенды для сборки малогабаритных узлов

балочного типа

К малогабаритным узлам балочного типа можно отнести конструкции с

размерами по длине не свыше 3500 мм и по ширине — до 800 мм. Такими

узлами являются концевые, шкворневые и промежуточные балки рам ваго-

нов, продольные и поперечные балки рамы тележки, надрессорные балки

тележек, угловые стойки боковых и торцовых стен и др.

Для изготовления перечисленных технологических узлов применяют, как

правило, сравнительно несложные сборочно-сварочные приспособления. В

этих приспособлениях выполняют полную сборку и сварку тех-

нологического узла. Во многих случаях приспособления выполняют по-

воротными с ручным или механизированным приводом.

Основания рассматриваемых стендов выполняют в виде сварных рам,

набранных из стандартных горячекатаных профилей малой и средней изгиб-

ной жесткости. Рамы закрепляют на приварных стойках так, чтобы основ-

ные соединения собираемого в стенде технологического узла располагались

на высоте (700...800) мм от уровня пола. Стойки тоже изготовляют из ката-

ных профилей (уголки, швеллеры). Нижние торцы стоек перекрывают опор-

ными плитами из листов толщиной (10...20) мм.

Стенды для сборки малогабаритных балок обычно оборудуют винто-

выми или эксцентриковыми прижимами. Если балка собирается из жес-

тких профилей (швеллеры, двутавры № 20 и более) и толстолистового про-

ката (листы толщиной 16 мм и более) стенды целесообразно оборудовать

пневматическими и гидравлическими прижимами или их комбинацией с

винтовыми прижимами. Последняя рекомендация справедлива при круп-

носерийном и массовом производстве для любых конструкций балок.

134

На рис. 7.2, 7.3 в качестве примера приведена конструктивная схема по-

воротного приспособления для сборки и сварки шкворневой балки вагона

(рис. 7.1).

Основание приспособления выполнено в виде сварной рамы 1, на-

бранной из четырех продольных швеллеров № 10. По концам швеллеры

приварены к диафрагмам из листов. К диафрагмам прикреплены цапфы 4.

Рама цапфами закреплена в подшипниках 3, установленных на стойках 2 и

12.

На раме приспособления закреплены фиксаторы 5, предназначенные

для базирования вертикальных листов по установочной базе (плоскость

листа) в размер 220 мм (см. рис. 7.1) и по направляющей базе (нижняя

кромка листа). Фиксаторы 7 (см. рис. 7.2, 7.3) базируют вертикальные

листы по установочной и опорной базам (вертикальная кромка листа).

Для базирования ребер по установочной и направляющей базам предус-

мотрены упоры 8.

Верхний лист балки базируется по направляющей базе регулируемыми

упорами 9, а по опорной базе — таким же упором 10. Для прижатия верх-

него листа к вертикальным в приспособлении предусмотрено двенадцать

поворотных винтовых прижимов 6 (по шесть с каждой стороны).

Рис. 7.1. Конструкция шкворневой балки рамы вагона: 1 — верхний лист;

2 — вертикальный лист; 3 — ребро

135

Рис. 7.2. Поворотный стенд для сборки и сварки шкворневой балки

(чертеж общего вида; разрез А—А см. рис. 7.3)

136

Рис. 7.3. Поворотный стенд для сборки и сварки шкворневой балки

(разрез А—А из рис. 7.2)

Привод поворота приспособления 11 механизированный и включа-

ет электродвигатель мощностью 1,5 кВт, клиноременную передачу с

передаточным числом i

= 4 и червячный редуктор с передаточным числом

= 50. Угловая скорость вращения рамы — 0,48 рад/с (4,6 об/мин).

В условиях крупносерийного и массового производства конструкции ба-

лочного типа часто изготовляют на поточно-механизированных линиях,

включающих накопители деталей и готовых сборочных единиц, позицию

сборки балки, одну-две позиции для сварки узла. В этом случае позицию

сборки оборудуют сборочным стендом, оснащенным дополнительно уст-

ройствами для перемещения узла на позицию сварки.

7.1.2. Стенды для сборки балок большой длины

Характерными для вагоностроения балками большой длины являют-

ся: хребтовые балки и сварные профили для них, сварные профили боко-

вых балок рамы, нижние и верхние обвязки боковых стен, обвязки крыш

137

вагонов. Эту группу балок можно разделить на два вида: балки малой из-

гибной жесткости и балки значительной изгибной жесткости.

Балки малой изгибной жесткости, как правило, представляют собой

конструкции, сваренные из двух профилей (см. рис. 6.6), или выполнен-

ные из одного профиля, в который вварены ребра, диафрагмы, кронш-

тейны и другие поперечные элементы.

Компоновочные схемы сборочно-сварочных приспособлений для та-

ких балок аналогичны рассмотренным в п. 7.1.1. Различие может состоять

лишь в следующем.

Для обеспечения достаточной изгибной жесткости основания стенда

его раму опирают дополнительно на некоторое число промежуточных

стоек. В связи с этим приспособления редко выполняют поворотными.

Из-за большой длины рассматриваемые балки могут иметь значи-

тельные изгибные деформации как результат усадки сварных швов. По

этой причине расположение базирующих элементов на раме приспо-

собления должно предусматривать возможность предупреждения уса-

дочных деформаций узла путем придания свариваемым конструкциям об-

ратного выгиба.

Балки значительной изгибной жесткости могут изготавливаться по

двум вариантам технологического процесса: сборка узла на прихватках в

одном приспособлении, сварка — в других приспособлениях (хребтовые

балки) и сборка и сварка (полная или частичная) в одном и том же при-

способлении (сварные профили хребтовых балок, боковых балок рамы и

др.).

В любом случае основание сборочного или сборочно-сварочного стен-

да для изготовления таких конструкций выполняют в виде сварной балки,

набранной из горячекатаных двутавров или швеллеров № 40 и более, зе-

товых профилей. В местах расположения базирующих и прижимных уст-

ройств стенда балку перекрывают листами, приваривают к ней полки,

кронштейны, проушины и другие конструктивные элементы, необхо-

димые для закрепления указанных устройств.

В стендах для сборки и сварки или только сварки предусматривают

устройства для создания обратного выгиба свариваемых узлов.

В качестве прижимных устройств в рассматриваемых стендах при-

меняют пневматические или гидравлические прижимы. Учитывая боль-

шие массу и изгибную жесткость закрепляемых составных частей тех-

138

нологических узлов, для таких стендов эффективными оказываются ки-

нематические схемы прижимов с рычажными усилителями.

На рис. 7.5, 7.6 для примера приведена концевая часть стенда для сбор-

ки хребтовой балки вагона (рис. 7.4). Сборочное положение хребтовой

балки в стенде — «низом вверх».

Основание 1 стенда выполнено в виде сварной балки из двух двутав-

ров № 45, соединенных между собой диафрагмами. К двутаврам прива-

рены кронштейны 10 (см. рис. 7.6) для крепления установочных платиков

9 и вертикальных прижимов 3. На приварных полках закреплены не-

подвижные боковые упоры 6 (см. рис. 7.5) для зетовых профилей и при-

жимы: розетки автосцепки 2, поперечные концевые 4 и поперечные про-

межуточные 5. Поперечные прижимы расположены в тех местах, где в

хребтовой балке имеются внутренние элементы: передние и задние упоры

автосцепки, надпятники (шкворневые диафрагмы), промежуточные диа-

фрагмы. Таким образом прижатие левого и правого профилей хребтовой

балки в горизонтальном направлении к боковым упорам 6 осуществляется

поперечными прижимами 4 и 5 через закладные элементы балки (отливки

и диафрагмы).

Для базирования диафрагм в стенде имеются откидные упоры 7. Все

детали хребтовой балки соединяют на прихватках. Сварка балки выпол-

няется в других приспособлениях.

Рис. 7.4. Конструкция концевой части хребтовой балки рамы вагона:

1 — профиль; 2 — передний упор автосцепки; 3 — предохранительная планка;

4 — задний упор автосцепки; 5 — надпятник

139

Рис. 7.5. Концевая часть стенда для сборки хребтовой балки