Пространственных стержневых

ГОСТ 5264—69 «Швы сварных соединений. Ручная электродуговая сварка» регламентирует конструктивные элементы подготовки кромок и размеры выполненных швов при ручной дуговой сварке металлическим электродом во всех пространственных положениях.

Дуговая сварка металлическими электродами с покрытием в настоящее время остается одним из самых распространенных методов, используемых при изготовлении сварных конструкций. Это объясняется простотой и мобильностью применяемого оборудования, возможностью выполнения сварки в различных пространственных положениях и в местах, труднодоступных для механи ированных способов сварки.

Сварка швов в потолочном положении (рис. 19, б) наиболее сложна и ее по возможности следует избегать. Сварку выполняют периодическими короткими замыканиями конца электрода на сварочную ванну, во время которых металл сварочной ванны частично кристаллизуется, что уменьшает объем сварочной ванны. В то же время расплавленный электродный металл вносится в сварочную ванну. При удлинении дуги образуются подрезы. При сварке этих швов ухудшены условия выделения из расплавленного металла сварочной ванны шлаков и газов. Поэтому свойства металла шва несколько ниже, чем при сварке в других пространственных положениях.

Повышение производительности процесса достигается также применением электродов, содержащих в покрытии железный порошок (см. гл. III). С применением этих электродов сварка возможна только в нижнем положении, так как при сварке в других пространственных положениях увеличенный размер сварочной ванны приводит к вытеканию из нее расплавленного металла. Техника сварки швов в нижнем положении также усложняется по этой причине, но принципиально не отличается от сварки обычными электродами.

Для сварки этим способом удобнее использовать специальные станки. Этот способ сварки может быть использован для сварки неповоротных стыков труб, т. е. сварки шва в различных пространственных положениях. Для направления дуги в корень шва и управления переносом электродного металла в сварочную ванну, а также для удержания расплавленного металла сварочной ванны от вытекания в различных пространственных положениях используют создаваемое внешними электромагнитами специальной конструкции магнитное поле.

Стыки труб можно сваривать в поворотном, когда трубу можно вращать, или в неповоротном положении. Сварку швов первого типа выполняют обычно в нижнем положении без особых трудностей, хотя сложно проварить корень шва, так как его формирование ведется чаще всего на весу. Сварка неповоротного стыка требует высокой квалификации сварщика, так как весь шов выполняют в различных пространственных положениях. Можно сваривать двумя способами: каждое полукольцо сверху вниз или снизу вверх. Первый способ возможен при использовании электродов диаметром 4 мм, дающих мало шлака (с органическим покрытием), короткой дугой с опиранием образующегося на конце электрода козырька на кромки без поперечных колебаний электрода или с небольшими его колебаниями. При сварке снизу вверх процесс ведут со значительно меньшей скоростью с поперечными колебаниями электрода диаметром 3—5 мм.

Сварка в защитных газах нашла широкое применение в промышленности. Этим способом можно соединять вручную, полуавтоматически или автоматически в различных пространственных положениях разнообразные металлы и сплавы толщиной от десятых долей до десятков миллиметров.

По сравнению с другими способами сварка в защитных газах обладает рядом преимуществ: высокое качество сварных соединений на разнообразных металлах и сплавах различной толщины;, возможность сварки в различных пространственных положениях; возможность визуального наблюдения за образованием шва, что особенно важно при полуавтоматической сварке; отсутствие операций но засыпке и уборке флюса и удалению шлака; высокая производительность и легкость механизации и автоматизации; низкая стоимость при использовании активных защитных газов. К недостаткам способа по сравнению со сваркой под флюсом относится необходимость применения защитных мер против световой и тепловой радиации дуги.

Шов в этом случае состоит и:) отдельных перекрывающих друг друга точек (рис. 42, б и в). Величина перекрытия зависит от металла и его толщины, силы сварочного тока и тока дежурной дуги, скорости сварки и т. д. С увеличением силы тока и длительности его импульса ширина шва и глубина проплавления увеличиваются (рис. 43). Размеры шва в большей степени зависят от силы тока, чем от длительности его импульса. Благоприятная форма отдельных точек, близкая к кругу, уменьшает возможность вытекания расплавленного металла из сварочной ванны (прожога). Поэтому сварку легко выполнять на весу без подкладок при хорошем качестве во всех пространственных положениях.

Сварка вольфрамовым электродом обычно целесообразна для соединения металла толщиной 0,1—(5 мм. Однако ее можно применять и для больших толщин. Сварку выполняют без присадки, когда шов формируется за счет расплавления кромок, и с допол-. нителытым присадочным металлом, предварительно уложенным в разделку или подаваемым в зону дуги в виде присадочной проволоки. Угловые и стыковые швы во всех пространственных положениях выполняют вручную, полуавтоматически и автоматически.

ки с короткими замыканиями. При оптимальных параметрах процесса сварка возможна в различных пространственных положениях, а потери электродного металла на разбрызгивание не превышают 7%. Периодические короткие замыкания могут осуществляться и принудительно, например механическим путем (вибродуговая наплавка).

Все три типа пространственных стержневых систем представляют собой, как правило, пространственные фермы, реже рамы с определенной регулярной структурой.

Основные типы структур пространственных стержневых систем приведены на рис.12.16 и 12.17. В основе первой группы структур лежит сеть из четырехугольных ячеек. Вторая группа структур основана на сети из треугольных ячеек. Все структуры можно разделить на однослойные (односетчатые) и двухслойные (двухсетча-тые). Узлы однослойных структур расположены на одной поверхности, а узлы двухслойных структур - на двух поверхностях. Однослойные структуры характерны для третьего типа пространственных покрытий - стержневых оболочек положительной гауссовой кривизны, сетчатых куполов. Они применяются также в цилиндрических оболочках небольшого пролета. Для стержневых плит чаще всего используются двухслойные структуры.

Пролетные строения - эстакады выполняют, как правило, в виде пространственных стержневых конструкций, габариты которых зависят от поперечного сечения трубопроводной системы. Балочная прокладка значительно экономичнее, так как трубопровод большого диаметра одновременно используется как несущая конструкция, на которую опираются все сопутствующие трубопроводы. В этом случае несущие и технологические функции ведущего трубопровода совмещаются, превращая раздельные конструкции в единый блок (рис. 17.2).

метрии, которые имели больше всего точек соприкосновения с теорией механизмов. Ему принадлежит ряд работ в области кинематической геометрии, он является одним из создателей так называемого винтового исчисления, явившегося мощным математическим орудием при исследовании пространственных стержневых механизмов.

В 1954 и 1956 гг. опубликованы работы С. Г. Кислицына [24, 26], в которых дано приложение комплексного аффинорного аппарата, разработанного им для определения положений пространственных механизмов. В 1956 г. С. Г. Кислицын расширил " аффинные операции над винтами и ввел винтовой «бинор» [25], с помощью которого винт подвергается наиболее общему линейному преобразованию. Показано применение «бинора» в механике твердого тела в статике пространственных стержневых систем.

За последнее время значение пространственных механизмов в технике неизмеримо возрастает благодаря общеизвестным их преимуществам по сравнению с плоскими механизмами. Теория пространственных стержневых механизмов также эффективно развивалась за последнее десятилетие. Наряду с созданием многочисленных графических и графоаналитических приемов исследования и синтеза пространственных механизмов, существенное развитие получили аналитические методы. Внимание к теории стержневых механизмов с низшими кинематическими парами обусловлено еще и тем, что они рассматриваются как механизмы, заменяющие пространственные механизмы с высшими кинематическими парами.

Необходимость в решении алгебраических уравнений Зи4-й степеней встречается в ряде задач по исследованию перемещений пространственных стержневых механизмов [см., например, гл. 6, п. 14, стр. 41, уравнение (11) гл. 20].

Метод В. А. Зиновьева [36]—[39] исследования движения и кинематического синтеза плоских и пространственных стержневых механизмов основан на применении теории замкнутых векторных контуров, заменяющих кинематическую схему механизмов. При этом каждому звену механизма, в том числе и стойке, ставится в соответствие вектор, которому дается определенное направление.

Аналитический метод автора [65 ] по исследованию наиболее распространенных пространственных стержневых механизмов, составленных из двухповодковых кинематических групп с низшими кинематическими парами (вращательной, цилиндрической, шаровой с пальцами, шаровой и винтовой), основан на применении матричных представлений групп вращений и различных приемов аналитической геометрии и кинематической геометрии в трехмерном пространстве. Этот метод может быть распространен на механизмы любой сложности и механизмы с высшими кинематическими парами [69, 70].

Метод исследования пространственных стержневых механизмов, основанный на применении винтового исчисления, более полноценно иллюстрируется на примере пространственных механизмов, кинематические пары которых допускают винтовое движение, складывающееся из вращательного и поступательного движений. Поэтому здесь приведен анализ четырехзвенного механизма О ABC, содержащего цилиндрические пары 4-го класса. На рис. 25 по-

Здесь ограничимся лишь приложением метода винтовых аффиноров к исследованию пространственных стержневых механизмов. Сущность метода состоит в следующем. Как и обычно, для проведения исследования движения звеньев по этому методу должны быть заданы кинематическая схема механизма, размеры звеньев и функции движения ведущих звеньев. Операции по исследованию движения выполняются в такой последовательности.