Технологического проектирования сварных рам

В развитии современного машиностроения большая роль принад­лежит сварочному производству. Сварные конструкции, детали и узлы сваривают из заготовок, получаемых различными технологическими способами. Многие конструкции сваривают из проката (листового, сор­тового и фасонного), обеспечивающего возможность изготовления свар­ных изделий повышенной жесткости и устойчивости. К ним относятся рамы, служащие опорами (основаниями) различных агрегатов.

В настоящей курсовой работе в качестве объекта рассматривается сварная рама, служащая основанием для сборки и установки удлиненных конструкций цилиндрической формы, в частности, блока силовой тур­бины газотурбинной установки (ГТУ) типа ГТН-25. Основанием для сборки и установки на ней блока турбогруппы ГТН-25 служит фунда­ментная рама (рис. 3).

Газотурбинная установка (ГТУ) типа ГТН-25, входящая в состав газоперекачивающего агрегата, предназначена для сжатия и транспортирования газа по магистральным газопроводам и служит приводом цен­тробежных нагнетателей природного газа. ГТУ выполнена в общем корпусе цилиндрической формы и имеет горизонтальный и ряд вертикаль­ных разъемов. Корпус ГТУ опирается лапами на стойки 2, 3, 4 фунда­ментной рамы и зафиксируются относительно нее системой горизон­тальных и вертикальных шпонок 5, 6, 7, обеспечивающих возможность теплового расширения корпуса без нарушения центровки агрегата.

Турбогруппа отгружается и транспортируется на место назначе­ния двумя отдельными блоками: I - блоком силовой турбины, II - бло­ком газогенератора. С учетом этого фундаментная рама также выполня­ется из двух частей: Р1 - рамы силовой турбины (СТ), Р2 - рамы газоге­нератора (ГТ). Рамы на монтаже соединяются между собой болтами при помощи вертикальных фланцев 8 и крепятся к фундаменту в определен­ных местах.

Рама силовой турбины (рис. 4) выполнена сварной и состоит из балки рамы 1 и двух стоек 3, на которые опирается корпус силовой тур­бины. К

верхнему горизонтальному листу рамы приварены пластины б, на которые устанавливаются технологические стойки для транспортирова­ния блока. Опора 2 служит для установки шпонки. Платики 4 в виде пла­стин служат для установки рамы по гидроуровню. К нижней поверхно­сти рамы приварены опорные листы 5, с помощью которых рама уста­навливается на фундаменте и через отверстия крепится к нему болтами. Рымы 7 (грузозахватные детали) служат для подъема блока силовой турбины. В передней части рамы имеются вертикальные фланцы 8 для соединения с рамой Р2 на монтаже. Габаритные размеры рамы 1295x3180x1215 мм.

 

Рис.3. Схема фундаментной рамы с оборудованием: 1-корпус; 2,3,4-стойки;

5,6,7-шпонки; 8-фланец.

 

 

Рис.4. Конструктивная схема рамы и схема приложения нагрузок.

1-балка рамы; 2-опора; 3-стойка; 4-платики; 5-опорные листы; 6-пластины; 7-рым; 8-фланец.

 

Генеральное конструктивное решение сварной рамы под газотур­бинную установку обычно диктуется опытом изготовления предшест­вующих машин данного типа.

Рациональность конструктивных решений при выборе формы поперечного сечения элементов рамы, расположения и вида сварных соединений определяется параметрами и конструктивными особенностями проектируемой машины.

Общими требованиями технических условий для проектирования фундаментных рам являются обеспечение необходимой жесткости и прочности в процессе эксплуатации. Поэтому размеры элементов рамы определяются условиями жесткости и при необходимости подвергаются проверке на прочность. Например, высоту рамы Н назначают исходя из необходимости создания требуемой жесткости в зависимости от ее дли­ны L, т.е. Н = (0,09-0,11) L.

Сварные элементы рам проектируют в основном из сочетаний тавровых и коробчатых сечений замкнутого очертания из профильного (двутавров, швеллеров) или листового проката. Весьма перспективно применение гнутых профилей. В большинстве случаев наиболее рациональными оказываются сечения с одинаковой толщиной стенок контура. При выборе формы поперечного сечения элементов рамы рекомендуется исходить из того, в какой степени конструкция подвергается воздейст­вию изгибающего момента или других силовых факторов.

Вырезы в стенке (по линии нейтральной оси) обусловливают значительное понижение жесткости элемента, но с учетом замкнутости контура сечения и его жесткости облегчают конструкцию рамы. Эти вырезы должны выполняться вне зоны приложения нагрузок и, как правило, при воздействии статических нагрузок. Требуемую жесткость сечения можно получить посредством постановки вертикальных ребер в местах прило­жения сосредоточенных сил или в других местах исходя из конструк­тивных соображений. Раму крепят к фундаменту болтами.

Характерным для рамных конструкций является большое число относительно коротких швов, расположенных в различных пространственных положениях. Поэтому при изготовлении сварных рам целесооб­разно применять механизированную сварку под флюсом или в защитных газах, а в случае большого удаления швов друг от друга - ручную дуго­вую сварку покрытыми электродами. Эти способы сварки обеспечивают необходимый уровень прочностных свойств при сварке деталей фундаментных рам из углеродистых и низколегированных сталей.

Одним из главных технологических требований, предъявляемых к рамам, является высокая точность взаимного расположения отдельных узлов и деталей рамы и стабильность размеров в процессе эксплуатации. Отклонения геометрической формы сварного изделия, возникающие в результате выполнения заготовительных, сборочных и сварочных работ, ориентировочно регламентируются ТУ и РТМ на изготовление изделия.

 

Точность размеров сварной рамы достигается, как правило, последую­щей механической либо термической обработкой. Термообработку на­значают в тех случаях, когда установлено, что работоспособность и на­дежность конструкции в состоянии после сварки не обеспечивается дру­гими мерами, а применение термообработки дает положительный ре­зультат. При этом следует учитывать, что для реальных конструкций уменьшение величины остаточных напряжений является фактором более существенным, чем возможное некоторое снижение предела выносливо­сти металла после отпуска. Рама при сварке сильно деформируется, по­этому все базовые поверхности (платики) рамы обрабатывают после сварки, термообработки и правки (рихтовки).

Одной из главных оценок технологии изготовления сварных конструкций является качество сварных соединений. Поэтому на сборочном чертеже сварной рамы необходимо указать места соединений, требую­щих контроля.