ГлавнаяКонструктивная форма детали и отправочного элемента (марки) прежде всего зависит от вида проката, из которых они изготавливаются. Различна и технология их изготовления. Так, форма листовой детали представляет собой в общем виде многоугольник, для изготовления которого применяется разметка, наметка и резка по периметру; сборка и сварка также связаны с периметром детали. Деталь, изготовленная из профильного металла (уголка, балки, швеллера, трубы), имеет форму, при которой поперечные размеры малы по сравнению с длиной элемента. Технология изготовления такой детали состоит обычно из наметки места реза и поперечной резки. Сборка и сварка конструкций из таких деталей отлична от сборки и сварки деталей из листа. В связи с этим различием рассмотрим зависимость трудоемкости изготовления листовой и профильной детали раздельно.
Листовая деталь и конструкция из листовых деталей. В качестве модели рассмотрим листовую деталь, имеющую форму квадрата со стороной а. Трудоемкость обработки детали (без учета образования отверстий) слагается из трудоемкости разметки, наметки и резки, зависящих от периметра детали:
Выражение (V.1) можно представить в виде
С другой стороны, вес детали может быть представлен как функция площади детали:
Подставляя из (V.2) в (V.la) значение а, получим
Трудоемкость обработки совокупности деталей, из которых состоит конструкция, будет равна:
Полагая, что вес детали в среднем равен: g=G/n, получим
где n — количество деталей; G — вес конструкции.
В зависимости от применяемого оборудования и конструктивных особенностей трудоемкость обработки листовых деталей в функции веса изменяется по параболическому закону, причем характер параболы определяется видом коэффициента пропорциональности.
Аналогично (V.4) можно представить трудоемкость сборки и сварки конструкций из листовых деталей, которые отличаются коэффициентами ал сб и ал св:
Следовательно, общая трудоемкость изготовления листовой конструкции равна:
Следует отметить, что определение трудоемкости сварки в функции количества деталей и веса конструкции не совсем правильно, поскольку количество сварных швов зависит прежде всего от нагрузок, действующих на конструкции, и основных геометрических парам (пролета, высоты). Поэтому при более точном подходе к определению трудоемкости сварки должны быть даны формулы, показывающие ее зависимость от этих аргументов.
Для пользования формулами (V.4)—(V.6), очевидно, необходимо определить коэффициенты пропорциональности путем аппроксимации опытных данных.
Профильная деталь и конструкция из профильной детали. Возьмем в качестве модели профильную деталь длиной l и площадью сечения F. Обработка такой детали состоит главным образом в поперечной резке. Наметка может отсутствовать, если резка производится по упору (безнаметочная резка). Трудоемкость разметки (изготовление реечного шаблона) невелика.
При резке детали трудоемкость слагается из трудоемкости собственно резки и вспомогательного времени на перемещение и установку детали под резку, зависящего от длины детали l и ее площади; время собственно резки пилами и кислородной резки зависит от площади F. а при резке на ножах почти не зависит от F.
Таким образом, трудоемкость резки — обработки профильной детали — состоит из двух слагаемых, зависящих от веса детали и не зависящих от него, и представляет собой линейную функцию
где а и b — коэффициенты, величины которых определяют угол наклона прямых к горизонту. При достаточно механизированном процессе (механизированная подача и резка на ножах) — трудоемкость слабо зависит от размеров (веса) детали; при ручной подаче и резке пилами и ручной кислородной резке угол наклона прямой увеличивается. Так, например, обработка прокатных профилей (уголков, швеллеров, балок) в настоящее время достаточно механизирована, и тангенс угла наклона опытных прямых невелик, а трудоемкость обработки гнутых профилей в значительной степени определяется трудоемкостью фасонной резки концов профилей, что определяет вид опытной кривой с более высоким углом наклона.
В случае необходимости изготовления (гибки) гнутых профилей на заводе в трудоемкость обработки гнутого профиля включается трудоемкость резки заготовки и гибки.
Трудоемкость обработки конструкции, состоящей из n профильных деталей:
Трудоемкость сборки конструкций из профильных деталей (типа ферм) зависит от количества деталей и их веса и, как показывают производственные наблюдения, также может быть выражена формулой типа (V.5).
Трудоемкость сварки, как уже указывалось, определяется в зависимости от нагрузок и геометрических парам (пролета, высоты).
Найдем теоретически необходимое количество сварных швов, требуемое для восприятия усилий в фермах. Рассмотрим ферму с параллельными поясами пролетом L и высотой h под расчетную нагрузку q' кГ/м2. Погонная нагрузка на ферму будет при этом равна: q = q'B кГ/м, где В — шаг ферм, а узловая p=qL/m, где m — количество панелей по верхнему поясу (рис.V.1,а).
Сумма усилий (абсолютных значений) в раскосах будет равна (принимая угол наклона раскосов постоянным):
Здесь Qм — максимальное значение поперечной силы.
Вынося множитель 1/2 за скобки, а также имея в виду, что Qм=ql/2, получим
где n — сумма нечетных членов натурального ряда от 1 до m—1.
Поскольку
пренебрегая единицей по сравнению c m2 — 2m, получим
Сумма усилий в стойках при числе стоек
Сумма усилий в раскосах и стойках
Пояса прикрепляются к фасонкам на разность усилий в соседних панелях. Исходя из этого можно считать, что теоретически необходимая сумма усилий в поясах для прикрепления их к фасонкам будет равна: ΣS'n=4Nn.
Кроме этого, необходимо также учесть, что пояса имеют стыки. С учетом их сумма усилий в поясах будет равна:
где Kст — количество стыков поясов на ферме. Усилие в поясе фермы равно:
Суммарное количество сварных швов, необходимых для прикрепления раскосов, стоек и поясов:
Здесь цифра 2 учитывает прикрепление стержня с двух концов.
В развернутом виде и принимая угол наклона раскосов 45°:
Коэффициент а учитывает переход от теоретически необходимого сварного шва к фактически выполняемому (соблюдение конструктивных минимумов катета и длины шва, добавление на начало и конец шва и т.п.), равный 1,1-1,5 для бесшпренгельных ферм. Меньшие значения следует принимать для больших погонных нагрузок (при шаге 12 м), большие — для малых погонных нагрузок (при шаге 6 м). Для ферм со шпренгельной решеткой и шаге 6 м коэффициент равен 1,8—2, в зависимости от нагрузки на квадратный метр.
При шпренгельной решетке дополнительно добавляется
Как следует из формулы (V.9), количество сварных швов при принятом катете (объем наплавленного металла) зависит от погонной нагрузки на ферму, пролета, высоты, количества панелей и количества стыков поясов.
Формула выведена для ферм с параллельными поясами, но она применима для трапециевидных ферм с углом наклона верхнего пояса 1/8-1/15, при этом высоту фермы h следует принимать для середины пролета.
Аналогично изложенному теоретически необходимое количество швов для фермы треугольного очертания с раскосной решеткой (рис. V.1,б) может быть получено как:
B балках и колоннах необходимое сечение сварных швов устанавливается по известным формулам (или принимается конструктивно), а их длина обычно определяется по геометрической длине конструкции.