Технология сварки и изготовления решетчатых конструкций

Сварка является одним из основных технологических процессов в машиностроении и строительстве. Основным видом сварки является дуговая сварка.

Изготовление конструкций различного назначения с помощью сварки получает все большее распространение во всех промышленно развитых странах. Экономичность изготовления сварных конструкций является основополагающим фактором, обеспечивающим их приоритетное применение по сравнению с литыми, коваными и штампованными конструкциями.

Конструктивное разнообразие сварных конструкций затрудняет их классификацию по единому признаку. Их можно классифицировать по целевому назначению (вагонные, судовые, авиационные и т.д.), в зависимости от толщины свариваемых элементов (тонкостенные и толстостенные), по материалам (стальные, алюминиевые, титановые и т.д.), по способу получения заготовок (листовые, сорт профильные, сварно-литые, сварно-кованые и сварно-штампованные).

Для создания типовых технологических процессов целесообразна классификация по конструктивной форме сварных изделий и по особенностям эксплуатационных нагрузок. По этим признакам выделяют решетчатые сварные конструкции, балки, оболочки, корпусные транспортные конструкции и детали машин и приборов.

В данной работе подробно рассмотрим описание и изготовление решетчатых конструкций, а именно технологию сварки изготовления фермы.

Сварная ферма для диплома была выполнена по определенной схеме наложения швов.

1. Общая часть

1.1 Характеристика фермы

Фермой называют систему стержней (обычно прямолинейных), соединенных между собой в узлах и образующих геометрически неизменяемую конструкцию.

Если нагрузка приложена в узлах, а оси элементов фермы пересекаются в одной точке (центре узла), то жесткость узлов несущественно влияет на работу конструкции и в большинстве случаев их можно рассматривать как шарнирные. Тогда все стержни фермы испытывают только осевые усилия (растяжение или сжатие).

Благодаря этому металл в фермах используется более рационально, чем в балках, и они экономичнее балок по расходу материала, но более трудоемки в изготовлении, поскольку имеют большое число деталей. С увеличением перекрываемых пролетов и уменьшением нагрузки эффективность ферм по сравнению со сплошностенчатыми балками растет.

Стальные фермы получили широкое распространение во многих областях строительства: в покрытиях и перекрытиях промышленных и гражданских зданий, мостах, опорах линий электропередачи, объектах связи, телевидения и радиовещания (башни, мачты), транспортерных галереях, гидротехнических затворах, грузоподъемных кранах и т.д.

14 стр., 6887 слов

Курсовая работа металлические конструкции включая сварку

... металлических конструкций по второй группе предельных состояний. Третий вопрос Понятие, достоинства и недостатки сварки. Виды сварки. Сварные швы. Виды сварных соединений. Сварные швы. Работа и расчет стыковых сварных соединений. Работа ... записки на 20 – 25 страницах. При выполнении курсовой работы необходимо закрепить навыки работы на компьютере. Оформление пояснительной записки согласно МИ ...

Типы решетки ферм

Тип решетки

Описание

Схема

Крестовая

Крестовая решётка работает только на растяжение, поэтому применяется в фермах, работающих на знакопеременную нагрузку.

Раскосная

Используется в невысоких фермах

Полураскосная

Ромбическая

Является разновидностью треугольной решотки

Треугольная

Шпренгельная

Мы взяли стропильную ферму, используемую для устройства скатных крыш жесткой конструкции. Она необходима, чтобы перераспределить нагрузку, которой подвергается кровля, на стены здания.

Чтобы изготовить пояса и решетки используют уголки для стропильной системы, а отдельные элементы соединяют сваркой. Оптимальным решением, отличающимся надежностью, специалисты считают конструкцию, для которой пояса делают из тавровых широкополочных балок. Отличие между стальными подстропильными фермами и стропильными заключается в наличии параллельного пояса. Их размеры соответствуют параметрам стропильных конструкций.

Мы выбрали треугольную систему решётки, она дает наименьшую суммарную длину решетки и наименьшее число узлов при кратчайшем пути усилия от места приложения нагрузки до опоры.

1.2 Обоснование материала сварной конструкции

Обоснование материала сварной конструкции произведено с учетом следующих основных требований:

  • обеспечение прочности и жесткости при наименьших затратах ее изготовления с учетом максимальной экономии металла;
  • гарантирования условий хорошей свариваемости при минимальном разупрочнении и снижении пластичности в зонах сварных соединений;
  • обеспечение надежности эксплуатации конструкции при заданных нагрузках, при переменных температурах в агрессивных средах.

Сварка конструкции происходит из стали марки ВСтЗпс сталь низкоуглеродистая с обычной прочностью, сталь изготавливается полуспокойной поставляется с гарантией свариваемости, поставляемая по механических характеристик и свойствам.

1.3 Технические условия на изготовление сварочной конструкции

Технические условия изготовления сварной конструкции предусматривают технические условия на основные материалы, сварочные материалы, а также требования, предъявляемые к заготовкам под сборку и сварку, к сварке и к контролю качества сварки.

В качестве основных материалов, применяемых для изготовления ответственных сварных конструкций, работающих при динамических нагрузках должны применяться легированные стали по ГОСТ 19281-89 или углеродистые обыкновенного качества не ниже марки Ст3пс по ГОСТ 380-94.

Соответствие всех сварочных материалов требованиям стандартов должно подтверждаться сертификатом заводов-поставщиков, а при отсутствии сертификата — данными испытаний лабораторий завода.

Сварочная проволока не должна иметь ржавчины, масла и других загрязнений.

Требования к заготовкам под сварку предусматривают, чтобы свариваемые дет тов.

Кромки деталей, обрезанных на ножницах, не должны иметь трещин и заусенцев. Обрезная кромка должна быть перпендикулярной к поверхности детали, допускаемый уклон в случаях, не оговоренных на чертежах, должен быть 1: 10, не более 2 мм.

Вмятины после правки и криво линейность свариваемых кромок не должны выходить за пределы установленных допусков на зазоры между свариваемыми деталями. Предельные отклонения угловых размеров, если они не оговорены в чертежах, должны соответствовать десятой степени точности ГОСТ 8908-81.

Детали, поступающие на сварку, должны быть приняты ОТК.

Сборка свариваемых деталей должна обеспечивать наличие установленного зазора в пределах допуска по всей длине соединения. Кромки и поверхности деталей в местах расположения сварных швов на ширину 25-30 мм должны быть очищены от ржавчины, масла и других загрязнений непосредственно перед сборкой под сварку.

Детали, предназначенные для контактной сварки, в местах соединения должны быть с обеих сторон очищены от окалины, масла, ржавчины и других загрязнений.

Детали с трещинами и надрывами, образовавшимися. при изготовлении, к сборке под сварку не допускаются.

Указанные требования обеспечиваются технологической оснасткой и соответствующими допусками на собираемые детали.

При сборке не допускается силовая подгонка, вызывающая дополнительные напряжения в металле.

Местные повышенные зазоры должны быть устранены перед сборкой под сварку. Разрешается заваривать зазоры наплавкой кромок детали, но не более 5% длины шва. Заполнять увеличенные зазоры кусками металла и другими материалами запрещается.

Сборка под сварку должна обеспечивать линейные размеры готовой сборочной единицы в пределах допусков, указанных в таблице 3, угловые размеры по 10 степени точности ГОСТ 8908-81 при отсутствии на чертежах других требований к точности.

Сечение прихваток допускается размером до половины сечения сварного шва. Прихватки должны ставиться в местах расположения сварных швов. Наложенные прихватки должны быть очищены от шлака.

Прихватка элементов сварных конструкций при сборке должна выполняться с использованием тех же присадочных материалов и требований, что и при выполнении сварных швов.

Сборка под сварку должна быть принята ОТК. При транспортировке и кантовке собранных под сварку металлоконструкций должны быть приняты меры, обеспечивающие сохранение геометрических форм и размеров, заданных при сборке.

К сварке ответственных сборочных единиц должны допускаться только аттестованные сварщики, имеющие удостоверение, устанавливающее их квалификацию и характер работы, к которой они допущены.

Сварочное оборудование должно быть обеспечено вольтметрами, амперметрами и манометрами, за исключением тех случаев, когда установка приборов не предусмотрена. Состояние оборудования должно проверяться сварщиком и наладчиком ежедневно.

Практический осмотр сварочного оборудования отделом главного механика и энергетика должен осуществляться не реже одного раза в месяц.

Изготовление стальных сварных конструкций должно производиться в соответствии с чертежами и разработанным на их основе техпроцессом сборки и сварки.

Технологический процесс сварки должен предусматривать такой порядок наложения швов, при котором внутренние напряжения и деформации в сварном соединении будут наименьшими. Он должен обеспечивать максимальную возможность сварки в нижнем положении.

Выполнять сварочные работы методами, не указанными в технологическом процессе и настоящем стандарте, без согласования с главным специалистом по сварке запрещается, Отступление от указанных в картах техпроцесса режимов сварки, последовательности сварочных операций не допускается.

2. Технологическая часть

2.1 Расчет сварной конструкции

Задание: спроектировать стропильную ферму промышленного здания при следующих данных: пролет фермы 16 м, и нагрузкой 10т . Кровля теплая, состоящая из ребристых железобетонных плит условной марки П-1 размером 3X6 м, пароизоляции, утеплителя из пенобетонных плит, р=500 кг/м3, асфальтобетонной стяжки и четырехслойного гидроизоляционного ковра из рубероида и пергамина. Место строительства — г. Свердловск, расчетный район по снеговому покрову — III.

Материал фермы — сталь марки ВСтЗпсб по ГОСТ 380—71*,Ry=235 МПа. Соединения стержней в узлах фермы — на сварке, электроды марки Э42. Дать вариант расчета поясов фермы из низколегированной стали марки 14Г2, по ГОСТ 19281—73*. Коэффициент надежности по назначению Yn=0,95.

Решение:

Определение расчетных нагрузок. Подсчет нагрузок приведен в табл 3.1

Вычисляем узловые нагрузки. Для этого предварительно намечаем длину панели фермы 3 м, равную ширине железобетонных плит покрытия. Нагрузка от продольных ребер плиты будет передаваться непосредственно на узлы фермы. При уклоне кровли V12 угол а=4°48′ и cos а =0,996.

Последовательно определяем:

  • усилие F, на крайнюю стойку

F1 = l1(b1/2) (g/cosа + р) Yn= 6(3/2) (3503/0,946 + 1400) 0,95 =- 42000 Н = 42 кН

  • усилие F2на средние узлы

F2 = l1b1(g/cos а + р) Yn= 6*3 (3503/0,996 + + 1400) 0,95 = 84 000 Н = 84 кН;

  • опорную реакцию от полного загружения фермы

RA= F1+ 3F2+ F2/2= 42 + 3.84 + 84/2 = 336 кН.

Определение усилий в элементах фермы можно вести графическим способом — построением диаграммы Максвелла- Креоны или аналитически (включая программы расчета на ЭВМ).Построена одна диаграмма при полном загружении узлов фермы постоянной и временной нагрузками ,так как при треугольной решетке вполигональных фермах это, как правило наиболее невыгодное загружение.

Рис 3.1 Геометрическая схема стропильной фермы.

Подбор сечений. Сечения подбираем по формулам центрального сжатия или растяжения. Для верхнего пояса Nmax670 кН. Требуемая площадь сечения уголков при <р=»0,7 и -ус=0,95 составит

Ad= Nmax/qRyYc= 670 000/0,7*23 500-0,95 = 42,9 см*.

Из сортамента находим равнополочные уголки 140Х10, A=27,3*2==54,6 см2. Фасонки принимаем толщиной t= 12 мм в зависимости от усилия в опорном раскосе N=475 кН.

Радиусы инерции сечения верхнего пояса равны: ix=4,33 см; iy=6,19 см; гибкость:

  • Лx= lx/lx= 301/4,33 = 69 <Лim = 120;
  • Лy=ly/ly= 602/6,19 = 97 < 120.

Здесь принято 602 см для случая, если нет указаний о приварке ребер железобетонных панелей в местах опор на верхнем поясе и гибкость пояса, зависит от схемы горизонтальных связей. Если проектом предусмотрена приварка опор ребер панелей во всех узлах фермы, то панели покрытия будут работать как жесткие распорки и тогда расчетная длина пояса 1Уиз плоскости фермы будет равна расстоянию между смежными узлами, т. е. 1У=1Х=30см находим qx>= 0,775; qy>= 0,59.

Тогда

omos = 670/0,59*54,6 = 20,8 кН/см2(208Мпа)<RyYe= 235* 0,96 =223МПа.

В случае необходимости иметь некоторый запас прочности и повысить жесткость пояса из плоскости фермы можно принять не равнополочные уголки, например180X110X10, для которых. А=28,3*2=56,6 см2, а iy=* =8,69 см, ix=3,12 см. Тогда

лy, = 602/8,69 = 69 и фy = 0,775; л х=301/3,12 = 96; фх = 0,62;

  • qх=>670/0,62*56,6 = 19,1 кН/см2 (191 МПа) <RyYс= 223 МПа.

В данном случае равнополочные уголки экономичнее, так как для них площадь сечения A=54,6<56,6 см2.

При учете расчетной длины сжатых элементов пояса (lx или ly)необходимо помнить, что в плоскости фермы расчетная длина 1Хравна расстоянию между смежными узлами фермы, а из плоскости фермы 1У— расстоянию между узлами крепления горизонтальных связей, которое может соответствовать длине одной, двух или нескольких панелей фермы (т.е. ly = nntx, где nп — число панелей, охватываемых горизонтальными связями в уровне верхнего пояса).

В этом примере 1У=21Х=2*301=602 см.

Рассчитываем сечение нижнего пояса.

Максимальное усилие растяжения в стержне 1—5; Nmax =650 кН. Требуемая площадь поверхности сечения составит при yc=0,95.

Ап= N/RyYc= 650/23,5*0,95 = 29,2 см2.

По сортаменту находим: равнополочные уголки 100X8; A= 15,6*2=31,2, Ix,=3,07 см; Iy=4,5 см или не равнополочные уголки 125X80X8; A = 16*2=32 см2.

Расчетная длина: lx=6 м — расстояние между смежными узлами фермы;

  • ly=6 м — расстояние между узлами связей по нижнему поясу.

Гибкость элемента при применении равнополочных уголков:

  • лx = lx/ix= 600/3,07 = 196 <
  • 400;
  • ли= ly/ly = 600/4,54 = 133 < 400,

где iy=4,54cm при расстоянии между уголками 12 мм, равном толщине фасонки.

Стержень 1—2нижнего пояса решаем из такого же профиля уголков, удовлетворяющих требованию гибкости (Л<Лiim=400).

Аналогично изложенному выполнен расчет других элементов фермы, указанных в таблице к рис. 8.6. При вычислении фактических напряжений(табл. 8.8) в сечениях сжатых элементов решетки расчетное сопротивление стали Ryпринято с учетом коэффициента’ условий работы Yc=0,8…0,95 .

При назначении сечений нужно стремиться, чтобы число разных профилей уголков не превышало 4—6 всю ферму, поэтому часть сечений стержней приходится назначать конструктивно. Так, например, опорный раскос (1—2) обычно назначается из профилей’ верхнего пояса, нижний пояс можно по всей длине решить из уголков из допустимого минимального профиля уголков и т.д. В целях экономии металла нерабочие стержни (например, ///—1 и ///—1) можно решить либо продолжением только одного уголка верхнего пояса соседних панелей, либо спроектировать из минимально допустимого профиля. Следует иметь в виду, что рассчитывают и выбирают профиль стержня обычно в результате ряда попыток. После определения требуемой площади сечения из сортамента выбирают несколько удовлетворяющих расчету профилей из равнополочных и не равнополочных уголков, а затем путем сопоставления назначают наиболее экономичный по расходу металла. Покажем это на примере расчета сжатого раскоса 4—5: Nmax=-120 кН:

1Х= 0,81 = 0,8*421 = 337 см; 1У=1=421 см.

При ф=0,5

Ad = N/<фRyYe= 120/0,5*23,5*0,8= 12,8 см2

Назначаем вначале равнополочные уголки 80X6; из сортамента выписываем

А=9,38*2 = 18,76 см2; ix=2,47 см; iy=3,72 см.

Вычисляем гибкость стержня

Лх= 337/2,47= 136 <Лttm= 150; Л у = 421/3,72= 113.

находим фх=0,345 и фу=0,450.

Проверяем напряжение

q = 120/(0,345*18,76) = 18,54 кН/см2

(185 МПа)<ycRy= 0,8*235= 18,8 кН/см2 (188 МПа),

условие по устойчивости удовлетворяется. Назначим сечение стержня из не равнополочных уголков, например, 90X56X6, для которых по сортаменту найдем:,

А = 8,54*2 = 17,08 см2, радиусы инерции при развороте коротких полок наружу

ix= 2,88 и iy= 2,45 см.

Вычисляем гибкость: Лх=337/2,88 = 117; Лу= 421 /2,45 = 171 > 150;

  • Принимаем не равнополочные уголки 100X63X6, А=9,59*2=19,18 см2, ix=3,2 см;
  • iy=2,7см;
  • гибкость Лx=р337/3,2 =105,3<150;
  • Лy=421/2,7=155,9>150;
  • не проходит. Принимаем уголки 110X70X6,5,

А=11,4*2=22,8 см2: ix=3,53 см2, iy=2,96 см;

  • гибкость Лx=337 /3,53=95,5<150;
  • Лу=421/2,96 = 142,2 <
  • 150;
  • фy=0,31.

Проверяем напряжение

q = 670/0,462*49,4 = 29,3 кН/см2 (293 МПа)<Ryуc= 320*0,95=30,4кН/см2 (304 МПа).

Экономия стали на верхнем поясе составляет:

Эs= 100- [А (14Г2)/А(ВСтЗ)] 100 = (49,4/54,6) 1009,52 =10%.

*Расчет нижнего пояса.

При Nmax=630 кН

Ad= 650/32 *0,95 = 21,4 см2.

По сортаменту находим уголки 90X7, A=12,ЗХ2=24,6 см2; ix=2,77 см; iy=4,13 см. Вычисляем гибкость

Лх=» 600/2,77 =217 < 400; Лy = 600/4,13 =145 < 400.

Напряжение

q = 650/24,6 = 26,4кН/см2(264 МПа) <RyYc= 304 МПа.

Экономия стали на нижнем поясе составляет

Э8= 100- [А(14Г2)/А (ВСтЗ)] 100= (24,6/31,2) 100 = 21%.

Так как легированные стали дороже углеродистой стали марки ВСтЗ, то фактическая экономия средств в процентах будет ниже, чем экономия по расходу стали. Учитывая неудобство подбора для элементов ферм профилей из стали разных марок, заводы-изготовители неохотно внедряют экономичные решения. Тем не менее в типовых проектах, как правило, закладываются различные решения ферм, подкрановых балок и других конструкций как полностью из стали марки ВСтЗ или низколегированных, так и комбинированные (из стали марок ВСтЗ и низколегированных — 09Г2С, 14Г2, 10Г2С1 н др.).

Расчет связей. Связи горизонтальные проектируем крестового вида из одиночных уголков, когда оба стержня не прерываются (см, рис. 8.4,г).

Предельная гибкость растянутых стержней равна 400. Сечение подбирают по заданной предельной гибкости. Сначала вычисляют требуемый радиус инерции

id=lef/Лttm= 424/400 = 1,06 см,

где lef=0,5 l1 —расчетная длина растянутого стержня в плоскости расположения связей, как и для перекрестных стержней равная приближенно для горизонтальных связей lef=0,5 = 4,24 м; li- геометрическая длина стержня.

По сортаменту подбираем минимально допустимый уголок 50X5, для которого

ix = 1,53 см (здесь радиус инерции принимается относительно оси, параллельной полке).

При подборе неработающих стержней из плоскости связей

lef=0,7l1 =0,7=5,95 м и id=595/ /400=1,49 см<ix= 1,53 см.

Подбирая вертикальные связи в сечении по коньку кровли определяем:

сечение распорок для сжатых элементов в плоскости связей

lef =0,8l=0,8*300 = 240 см; ix,d = 240/200 = 1,2 см;

то же, из плоскости связей

lef= l1= 600 см,1yd= 600/200 = 3 см

требуется принять два уголка 70X5, для которых по сортаменту

iy= 3,16 см>iy,d=3 см и ix= 2,16 cm>ix,d=1,2 см);

раскосы как растянутые элементы в плоскости связей

lef=l= 4,38 м; id= 438/400 = 1,1 см;

то же, как сжатых элементов из плоскости связей

ld = 438/200=» 2.19 см.

Принимаем два уголка 70X5, для которых ix =2,16см=id=2,19 см. Таким образом, вертикальные связи проектируем из двух спаренных уголков 70×5мм, фасонки толщиной 8 мм.

Расчет узлов фермы. При расчете узлов фермы определяют размеры сварных швов и назначают габариты фасонок с таким расчетом, чтобы на них размещались все сварные швы стержней.

Действующее в стержне усилие передается на обушок и перо уголка не одинаково, так как ось стержня смещена в сторону обушка. Следовательно, на шов у обушка передается большая часть силы, чем на шов у пера, Для равнополочных уголков распределение силы N принимается примерно так: на обушок 0.7N, на перо 0,3N. Для не равнополочных уголков она изменяется в зависимости от длины полки: на обушок 0,75 или 0,65Nи на перо 0,25 или 0,35N(первые отношения для короткой, вторые — для длинной полки, см. рис. 8.6,в).Задавшись толщиной сварного шва kf,длину его на один уголок вычисляем по формуле (в сечении по металлу шва)

на обушок

lw,b>[RN/2(B1R1)RwfYll+ 1…2 см;(8.7)

у пера

lw,p>[(l-R)N/2(B1R1)RшfYwfYcl+ 1…2 см. (8.8)

где R— коэффициент распределении усилия на обушок и перо, принимаемый 0,75; 0,7 или 0,65 .

при более точном расчете коэффициент Rравен отношению e2/bтогда

(1—R)=e1/b1

Где

e1—расстояние от обушка уголка до оси стержня ;e2—тоже, от оси стержня до пера; B1 — коэффициент, учитывающий качество и способ сварки, равный 0,7—1; для ручной сварки В1=0,7.

При расчете по металлу границы сплавления формулы (8.7) и (8 8) имеют следующий вид:

  • lw,b>[RN/2(B2R1)RwzYwzYcl+ 1… 2 см;(8 7а)

lwp>[(1-R)N/2(B1R1)RwzYwzYcl+ 1.. .2 см. (8 8a)

В конструкциях из стали с пределом текучести до 580 МПа, возводимых в климатических районах с расчетной температурой не ниже—40 °С, коэффициенты Ywf= =Ywz=1а коэффициент Bf<Bz при электродах марок Э42, Э242А или сварочной проволоки Св08 Rwf=l80МПа, а Rwz=0,45Run=0,45*370= 166,5 МПа (где Run=370МПа — для стали ВСтЗпс6 по ГОСТ 380—71*); тогда при ручной сварке

RwfBf=180*0,7= 126МПа и RwzBz= 166,5*1=166,5МПа.

Следовательно, менее благоприятным расчетным случаем является расчет по металлу шва.

Катет шва Rfпринимают, как правило, не более толщины полки привариваемого уголка. Конструктивная длина шва увеличивается противрасчетной на 10—15 мм, общая длина его должна быть краткой 10 мм.

В узлах прямолинейных участков пояса фермы (верхнего и нижнего) при расчете прикрепления фасонки принимают равнодействующую усилий, которые действуют в смежных панелях (рис. 8.7, а, б), равную:

Nf=Ni-N1.

В узлах, где к фасонке крепятся пояса, вначале рассчитывают длины швов для крепления раскосов и стоек, затем конструируют узел и назначают длину фасонки так, чтобы на ней размещались швы элементов решетки. Расчетную длину швов для крепления пояса принимают на 10—20 мм меньше длины фасонки и тогда толщину (катет) швов у поясов определяют по формулам (при расчете по металлу шва):

  • R1,b>RN/2lwRwfYwfYcB1 R1p>(l — R)N/2lwRwfYwfYcB1 (8.9)

Поясные швы рекомендуется выполнять непрерывными (сплошными).

Длины швов даны на один уголок.

Поясним расчет узлов фермы на примерах. Рассмотрим опорный узел A, где сходятся стержни //— 1, /—2, /—2.Рассчитаем прикрепление опорного раскоса 1—2, расчетное усилие N1-2=475 кН, сечение из 2L140Х 10; сварка ручная: B1=0,7; Bz=1; Ywf=Ywz=1.

Принимаем толщину шва у обушкаRf,b=10мм, а у пера R1,p=8мм; вычисляем длины швов:

lw,b=RN1-2/2B1R1RwfYwfYc=0,7*475/(2*0,7*1*18*1*1=13,2см

конструктивно, с учетом добавления 1—2 см на не провар шва по концам, принимаем lw,b=13,2+1,8=15см:

lwp=(1-R)N1-2/2B1R1RwfYwfYc=0,3*475/(2*0,7*0,8*18)=7,1 см,

конструктивно принимаем lw,p=7,1+1.9=9см, где R=0,7 — коэффициент распределения силы на обушок и (1—R)—на перо для равнобоких уголков; 2 (в знаменателе) — число уголков в стержне.

Для крепления нижнего пояса /-2(2L100X8) к фасовке при Rf,b=8мм и Rf,p=6 мм конструктивные длины сварных швов будут:

  • lw,b=0,7*375/(2*0,7*0,8*18)=13+1=14см;

lw,p=0,3*375/(2*0,7*0,8*18)=7,4+1,6=9см

Рассмотрим узел В(рис.8.8,в),узловая нагрузка Fc=84кН. Для крепления к фасонке раскоса 2—3,состоящего из 2L63X5 при N=260кН, принимаем Rf,b =5мм и Rf,p=4MMи рассчитываем длину сварных швов:

  • lw,b= 0,7*260/(2*07*0,5*18) = 14,4+ 1,6= 16 ‘см;
  • lw,p= 0,3*260/(2*0,7*0,64*18) = 7,7+1,3 = 9 см.

Раскос1—2 приваривают швами lw, b=15см и lw, p=9см, вычисленными по опорному узлу А. При конструировании узла В длина фасонки определена 630 мм.

Расчетная длина швов lw,b=lw,p =52+1=53см;

  • Требуемую толщину сварных швов с учетом узловой нагрузки Fc=84кНподсчитываютпоформуле(8.10)

Принято у обушка Rf,b=l0 мм и у пера Rf,p=9мм.

Для расчета длины сварных швов для крепления к фасонке стержней /—2и /—5 (2L100X Х8 мм) в узле.

С нижнего пояса (на один уголок) при минимальном значении Rf=4 мм последовательно определяем: расчетное усилие

N = N1-s — N2-3= 650 —375 = 275 кН;

длину швов

lw,b= [RN/2BfRwfYwfYcl]+ =(0,7*275/2*0,7*0,4*18) +1…2=2см;

  • lw,p= [(1 — 0,7) 275/2* 0,7 *0,4 *18]+ 1…2= 10 см.

Принято конструктивно по длине фасонкиlw,b =lw,p=50 см.

Аналогично изложенному рассчитаны сварные швы и для других стержней, указанных в табл. 8.8. Минимальную толщину швов, согласно СНиП //-23-81* для малонагруженных стержней с толщиной полок уголков менее 10 мм, принимаем 4 мм, длину — не менее 4R1 и не менее 40 мм (обычно для ферм конструктивно ^60 мм).

Конструирование фермы начинают с разбивки осевых линий стержней. Все они в узлах должны пересекаться в одной точке — центре узла. Контурные линии стержней наносят, отступая от оси на расстояния, определяемые центром тяжести профиля уголка. В сварных фермах разбивочные оси совпадают с центром тяжести уголков, а в клепаных не совпадают — они проходят по рискам размещения заклепок (или болтов).

Расстояние от обушка уголков до разбивочной оси принимается кратным 5 мм.

2.2 Выбор и обоснование методов сварки

Для сварки фермы подходят следующие марки сварочной проволоки: Св-08ГС, Св-08Г2С, Св-18ХГС. Для полуавтоматической сварки в углекислом газе (СО2) используем сварочную проволоку, желательно омедненную, диаметром 0,6-1 мм, также нельзя использовать ржавую и гнутую сварочную проволоку.

При сварке используется проволока Св-08Г2С-О. Омеднение защищает проволоку от окисления и улучшает токоотвод.

Основные характеристики Св-08Г2С-О:

  • проволока выпускается диаметром 0,8;
  • 1,0;
  • 1,2;
  • 1,4;
  • 1,6;
  • 2,0;
  • 2,5;
  • 3,0;
  • 3,8;
  • 4,0;
  • 5,0 мм;
  • обработка поверхности: без покрытия, омедненная, полированная (остаточная смазка менее 0,03%), химически полированная проволока;
  • газозащитная — CO2 или смесь Ag-80% и COІ-20%;
  • тип тока: постоянный обратной полярности.

Защитным газом в данной сварке выступает углекислый газ (СО2).

Углекислый газ является активным, это значит, что он защищает зону сварки от воздуха, растворяется в жидком металле, либо вступает с ним в химическое взаимодействие.

Углекислый газ бесцветный, со слабым запахом, с резко выраженными окислительными свойствами, хорошо растворяется в воде. Тяжелее воздуха в 1,5 раза, может скапливаться в плохо проветриваемых помещениях, в колодцах, приямках.

Для снижения влажности СО2, рекомендуется установить баллон вентилем вниз и через 1-2 ч открыть вентиль на 8-10 с для удаления воды. Перед сваркой из нормально установленного баллона выпускают небольшое количество газа, чтобы

удалить попавший внутрь воздух. В углекислом газе сваривают чугун, низко- и среднеуглеродистые, низколегированные конструкционные коррозионностойкие стали.

Цвет баллона — черный, надпись желтая.

СО2 используется для ручной дуговой сварки на переменном и постоянном токе в различных пространственных положениях ответственных конструкций из углеродистых и низколегированных сталей с нормативным пределом прочности до 500 МПа.

2.3 Выбор сварочных материалов

Общие принципы выбора сварочных материалов характеризуются следующими основными условиями:

  • обеспечение требуемой эксплуатационной прочности сварного соединения, т.е. определяемого уровня механических свойств материала шва в сочетании с основным металлом;
  • обеспечение необходимой сплошности металла шва (без пор и шлаковых включений или с минимальными размерами и количеством указанных дефектов на единицу длины шва);
  • отсутствием горячих трещин, т.е. получением металла шва с достаточной технологической прочностью;
  • получением комплекса специальных, свойств металла, шва (жаропрочности, жаростойкости, коррозионной стойкости).

Выбор сварочных материалов производится в соответствии с принятым способом сварки.

Выбор и обоснование конкретных типов и марок сварочных материалов следует произвести на основании литературных источников с учётом требований.

Выбор стальной проволоки для механизированных способов сварки производится по ГОСТ 2246-70, который предусматривает выпуск стальной сварочной проволоки для сварки диаметром от 0,3 до 12 мм.

Сварочная проволока для сварки алюминия и его сплавов поставляется по ГОСТ 7881-75.

2.4 Выбор рода тока и источника питания

[Электронный ресурс]//URL: https://drprom.ru/diplomnaya/tehnologiya-izgotovleniya-reshetchatyih-konstruktsiy/

Для сварки фермы рациональнее применить полуавтоматическую сварку в углекислом газе. Конструктивно сварочный полуавтомат состоит из источника тока (выпрямителя) и механизма подачи сварочной проволоки, выполненных в одном корпусе или раздельно и комплектуется сварочной горелкой (рис.3.1.).

Основной принцип полуавтоматической сварки MIG/MAG заключается в том, что металлическая проволока во время сварки подается в зону сварки через сварочную горелку и плавится в электрической дуге. Сварочная проволока при этом методе играет двойную роль — она является токопроводящим электродом и служит присадочным материалом.

Рис. 3.1. Основной механизм подачи проволоки толкающего типа с обычной горелкой

Исходя из конструктивных особенностей оборудования для полуавтоматической сварки в углекислом газе используют полуавтомат «Спутник». Силовой блок питания вырабатывает переменный сварочный ток, силовой выпрямитель преобразует переменный ток в постоянный, дроссель сглаживает пульсации тока после преобразования, блок управления включает и выключает силовой блок питания, пневмоклапан для подачи защитного газа в зону сварки и подающий механизм. Шлангом управления производится включение блока управления и производится сварка. На панели управления расположены все органы управления полуавтомата (кроме кнопки включения схемы, она на ручке шланга управления): регулировка подачи электродной проволоки, регулировка силы сварочного тока и напряжения, тумблер включения сети, сигнальная лампа (показывает наличие напряжения), универсальный разъем для подключения шланга управления, вывод для подключения кабеля обратного тока (массы).

Принцип работы полуавтомата основан на сварке металлов в среде защитного газа плавящимся электродом.

Посредством шланга управления в место сварки автоматически подается электрод и защитный газ, а перемещение сварочной горелки по шву производится вручную сварщиком.

Порядковый номер полуавтомата выбит на передней панели около подающего механизма и на табличке на задней панели. Пломбировка полуавтомата отсутствует.

Во время работы полуавтомата необходимо соблюдать время периода работы и паузы (ПВ), т.к. во время сварки происходит нагрев дросселя, силового выпрямителя и силового трансформатора, при нагреве они могут выйти из строя. Время сварки 3 минуты. Время паузы (перерыва) 2 минуты.

Во время паузы происходит охлаждение за счет естественной вентиляции силовых агрегатов полуавтомата через имеющиеся вентиляционные отверстия в корпусе.

Для сварки использовать сварочную проволоку, желательно омедненную, диаметром 0,6-1 мм (комплект поставки по диаметр 0,8 мм) нельзя использовать ржавую и гнутую сварочную проволоку.

Таблица 2.1. Технические характеристики полуавтомата «Спутник»:

Технические характеристики

Напряжение питаниясети, В

380

Максимальный сварочный ток полуавтомата, А

175

Номинальное рабочее напряжение полуавтомата, В

32

Максимальный режим работы ПВ, %

60

Частота питающей сети, Гц

50

Диаметр используемой проволоки, мм

0,8-1,2

Скорость вылета электрода, м/мин

0-11

Потребляемая мощность, кВт не более

3,5

Масса полуавтомата, кг

85

Размеры

1000х815х355

Кроме сварочного полуавтомата сварка в углекислом газе предусматривает использование дополнительного оборудования — подогревателя и осушителя.

Подогреватель используется только при сварке в углекислом газе. Испарение жидкого СО2 при большом его расходе приводит к резкому понижению температуры. Влага, содержащаяся в газе, замерзает в редукторе. Для безопасности подогреватель питается постоянным (20 В) или переменным током (36 В).

Рис.2.2.1. Подогреватель: 1 — корпус, 2 — кожух, 3 — змеевик, 4 — теплоизоляция, 5 — нагревательный элемент, 6 — накидная гайка.

Осушитель поглощает влагу из углекислого газа. Выпускается двух модификаций: высокого и низкого давления. Осушитель высокого давления устанавливают перед регулятором (редуктором), а низкого — после него. Влагопоглощающим веществом служит силикагель или алюмогликоль. Путем прокаливания при t0 2500-300 0C эти вещества поддаются восстановлению.

Рис.2.2.1.Осушитель: 1 — втулка, 2 — накидная гайка, 3 — пружина, 4 — сетка, 5 — фильтр, 6 — осушающий материал, 7 — сетчатая шайба, 8 — корпус, 9 — штуцер.

2.5 Выбор и расчет режимов сварки

Режимом сварки называется совокупность характеристик сварочного процесса, обеспечивающих получение сварных соединений заданных размеров, форм, качества. При всех дуговых способах сварки такими характеристиками являются следующие параметры: диаметр электрода, сила сварочного тока, напряжение на дуге, скорость перемещения электрода вдоль шва (скорость сварки), род тока и полярность. При механизированных способах сварки добавляется ещё один параметр — скорость подачи сварочной проволоки, а при сварке в защитных газах — удельный расход защитного газа.

Параметры режима сварки влияют на форму, и размеры шва. Поэтому, чтобы получить качественный сварной шов заданных размеров, необходимо правильно подобрать режимы сварки, исходя из толщин свариваемого металла, типа соединения и его положения в пространстве. На форму и размеры шва влияют не только основные параметры режима сварки; но также и технологические факторы, как род и плотность тока, наклон электрода и изделия, вылет электрода, конструкционная форма соединения и величина зазора.

Расчёт режима сварки производится всегда для конкретного случая, когда известен тип соединения, толщина свариваемого металла, марка проволоки, флюс, либо защитный газ, а также способ защиты от протекания расплавленного металла. Поэтому до начала расчёта следует установить по ГОСТ 8713-79, либо по ГОСТ 14771-76 конструктивные элементы заданного сварного соединения.

Для угловых швов глубина проплавления может быть принята:

НПР = 0,6д=0,65=3 мм (3)

2.6 Определение технических норм времени на сборку и сварку

Общее время на выполнение сварочной операции Тсв, час, определяется по формуле:

  • Tсв= tо+ tп. з. + tв+ tобс+ tп;

где

tп. з. = 10% tо=0,14,613=0,413 ч;

  • tв = tэ+ tкр+ tизд+ tкл=0,08+0,142+0,105+0,05=0,377ч;
  • tобс = (0,06…0,08) ·tо=0,323 ч.

Tсв=4,613+0,413+0,377+0,323+0,33=6,06 ч.

2.7 Выбор сварочного оборудования

В соответствии с установленным технологическим процессом производят выбор сварочного оборудования. Основными условиями выбора служат:

  • техническая характеристика сварочного оборудования, отвечающая принятой технологии;
  • наименьшие габариты и вес;
  • наибольший КПД и наименьшее потребление электроэнергии;
  • минимальная стоимость.

Основным условием при выборе сварочного оборудования является тип производства.

Так, при единичном и мелкосерийном производстве из экономических соображений необходимо более дешевое сварочное оборудование — сварочные трансформаторы, выпрямители или сварочные полуавтоматы, отдавая предпочтение оборудованию, работающему в среде защитных газов с источником питания — выпрямителями.

Выбираем Выпрямитель сварочный ВД-313 предназначен для ручной дуговой сварки покрытыми электродами изделий из стали на постоянном токе. Сварочный ток плавно регулируется с помощью механического перемещения магнитного шунта горизонтального исполнения. Градуировка тока дуги выпрямителя сварочного ВД-313 выполнена на внешней поверхности шунта. Оригинальный механизм шунтового регулирования резко уменьшает время, необходимое на смену режима сварки. Выпрямитель сварочный ВД-313 отличается простотой, надежностью конструкции, низким весом, мобильностью и по сварочным свойствам не уступает известному сварочному выпрямителю ВД-306. Выпускается ВД-313 в исполнении с приборами и без них.

Технические характеристики выпрямителя сварочного ВД-313:

Напряжение питающей сети, В 3х380 Пределы регулирования сварочного тока, А 60-315 Номинальный сварочный ток, А 315 Номинальный режим работы при продолжительности цикла сварки 10 мин., ПН, % 60 Номинальное рабочее напряжение, В 32 Напряжение холостого хода, В, не более 70 Первичная мощность, кВА, не более 26 Масса, кг 95 Габаритные размеры (ДхШхВ), мм 964х570х827

Выпрямитель сварочный ВД-313:

Плавная регулировка сварочного тока Отказ от подвижных обмоток Принудительное охлаждение

2.8 Схема сборки и сварки изделия

Узлы фермы сваривают последовательно — от середины фермы к опорным узлам. Сначала выполняют стыковые, а затем угловые швы. Если швы разного сечения, то вначале накладывают швы с большим сечением, а затем с меньшим. Каждый элемент при сборке прихватывают швом длиной 30-40мм. Близко расположенные швы не выполняются сразу. Сначала дают остыть тому участку основного металла, где будет накладываться близко расположенный шов. Это снизит перегрев металла и пластические деформации. Концы (фланговых) продольных швов выводят на торец привариваемого элемента на длину 20 мм., что гарантирует прочность сварных соединений. (см.рис.2.4.1)

Рис.2.4.1. Длина продольного шва.

При сварке деталей ферм используют следующие виды соединений:

нахлесточное соединение с обваркой контура уголка прочнее и жестче (рис.2.4.2.).

Целесообразно перекрещивать полки уголков, перпендикулярные к плоскости

соединения. Во избежание появления в стержнях лишних изгибающих и крутящих моментов целесообразно соединять элементы фермы так, чтобы линии центров изгиба сечений пересекались в одной точке.

Рис.2.4.2

Соединение полками, обращенными в одну сторону компактнее(см.рис.2.4.3).

Рис.2.4.3.

Узел фермы с косынкой — жесткость соединения усиливают косынками.

Соединение с накладными косынками значительно прочнее и жестче (рис.2.4.4)

Рис.2.4.4. Узел фермы с косынкой.

Узел фермы с накладкой: к горизонтальному стержню фермы, представляющему в сечениидвутавр, приваривается двумя угловыми швами 1 надставка.

При длине швов более 500 мм они накладываются обратноступенчатым способом.

Два стержня, каждый из которых состоит из двух уголков, устанавливаются на надставку и прихватываются к ней с таким расчетом, чтобы геометрические оси стержней и балки пересекались в одной точке. Сначала накладываются лобовые швы 2, затем фланговые 3 и 4, направление сварки которых должно быть от лобового шва к краям надставки. Во избежание коробления надставки швы 3 и 4 следует накладывать одновременно с обеих сторон надставки либо поочередно с одной и с другой стороны (см.рис.5.5.).

Рис.2.4.5 . Узел фермы с надставкой.

Конец продольного шва выводят на торец привариваемого элемента на длину узел фермы с прокладкой используют в случае, когда сечение всех стержней состоит из парных элементов — уголков или швеллеров. Парные элементы стержней соединяют между собой с зазором, в который вставляется прокладка. Сначала приваривается горизонтальный стержень к прокладке швами 1 и 2. Сварку рекомендуется вести одновременно с обеих сторон прокладки двумя сварщиками. Затем таким же образом приваривается вертикальная стойка, а потом две наклонные стойки.

Рис.2.4.6. Узел фермы с прокладкой.

2.9 Меры, применяемые по борьбе со сварочными напряжениями

Для борьбы с остаточными деформациями и напряжениями следует соблюдать следующие правила.

При сборке конструкций применять по возможности сборочные приспособления (стяжные планки, клинья и т.п.), обеспечивающие свободное перемещение свариваемых конструкций от усадки швов. Прихватки можно применять только для стыков деталей из тонкого металла (3-5 мм) и в нахлесточных соединениях. Следует строго соблюдать размеры притуплений, зазоров и соосность элементов.

Выполнять необходимую последовательность сварки швов; чередование слоев двухстороннего шва. Не допускать превышения величины тепловложення в шов (увеличения силы сварочного тока по сравнению с рекомендуемой для электродов применяемого типа и диаметра).

Использовать жесткое закрепление деталей перед сваркой для уменьшения их деформаций (если это предусмотрено технологической запиской или инструкцией) с помощью прихваток или приспособлений; использовать вибрацию конструкций в процессе сварки для уменьшения деформаций и напряжений.

При сварке пластических сталей и металлов использовать проковку слоев шва непосредственно за сваркой (если это предусмотрено технологической запиской).

Использовать предварительный обратный выгиб листовых деталей.

При сварке листовых резервуарных конструкций (днищ и корпусов) сперва сваривать стыки между листами, а потом стыки между полосами или поясами, при обратном порядке не исключены появление трещин в местах пересечений швов, а также увеличение коробления конструкций.

В необходимых случаях применять предварительный и сопутствующий подогревы.

Применять в необходимых случаях общую или местную термическую обработку сварных соединений.

Правка деформированных после сварки конструкций широко применяется на заводах и мастерских при недопустимом искажении формы и размеров конструкций.

Иногда применяют комбинированный термомеханический метод для ликвидации выпучины. Для этого нагревают до температуры 700-800°С по окружности эту выпучину, а затем простукивают ее равномерно деревянным молотком, подложив с другой стороны плиту или какую-нибудь другую поддержку, что облегчит пластическую деформацию

2.10 Выбор метода контроля качества сварных швов

Сварочные материалы перед использованием должны быть проконтролированы:

  • на наличие сертификата (на электроды, проволоку и флюс) с проверкой полноты приведенных в нем данных и их соответствия требованиям стандарта, технических условий или паспорта на конкретные сварочные материалы;
  • на наличие на каждом упаковочном месте (пачке, коробке, ящике, мотке, бухте и пр.) соответствующих этикеток (ярлыков) или бирок с проверкой указанных в них данных;
  • на отсутствие повреждений упаковок и самих материалов;
  • на наличие для баллонов с газом соответствующего документа, регламентированного стандартом.

Контроль качества сварных соединений стальных конструкций производится:

  • внешним осмотром с проверкой геометрических размеров и формы швов в объеме 100 %;

— неразрушающими методами (радиографированием или ультразвуковой дефектоскопией) в объеме не менее 0,5 % длины швов. Увеличение объема контроля неразрушающими методами или контроль другими методами проводится в случае, если это предусмотрено чертежами КМ или НТД (ПТД).

Результаты контроля качества сварных соединений стальных конструкций должны отвечать требованиям СНиП 3.03.01-87 (пп.8.56-8.76), которые приведены в приложении 14.

Контроль размеров сварного шва и определение величины выявленных дефектов следует производить измерительным инструментом, имеющим точность измерения ±0,1 мм, или специальными шаблонами для проверки геометрических размеров швов. При внешнем осмотре рекомендуется применять лупу с 5-10-кратным увеличением.

Трещины всех видов и размеров в швах сварных соединений конструкций не допускаются и должны быть устранены с последующей заваркой и контролем.

Контроль швов сварных соединений конструкций неразрушающими методами следует проводить после исправления недопустимых дефектов, обнаруженных внешним осмотром.

Выборочному контролю швов сварных соединений, качество которых согласно проекту требуется проверять неразрушающими физическими методами, должны подлежать участки, где наружным осмотром выявлены дефекты, а также участки пересечения швов. Длина контролируемого участка не менее 100 мм.

В швах сварных соединений конструкций, возводимых или эксплуатируемых в районах с расчетной температурой ниже минус 40°С до минус 65°С включительно допускаются внутренние дефекты, эквивалентная площадь которых не превышает половины значений допустимой оценочной площади. При этом наименьшую поисковую площадь необходимо уменьшить в два раза. Расстояние между дефектами должно быть не менее удвоенной длины оценочного участка.

В соединениях, доступных сварке с двух сторон, а также в соединениях на подкладках суммарная площадь дефектов (наружных, внутренних или тех и других одновременно) на оценочном участке не должна превышать 5 % площади продольного сечения сварного шва на этом участке.

В соединениях без подкладок, доступных сварке только с одной стороны, суммарная площадь всех дефектов на оценочном участке не должна превышать 10 % площади продольного сечения сварного шва на этом участке. Сварные соединения, контролируемые при отрицательной температуре окружающего воздуха, следует просушить нагревом до полного удаления замерзшей воды.

3. Организационная часть

3.1 Определение типа производства

Все предприятие, производящие металлическую конструкцию, относится к серийному типу производства.

Серийное производство значительно эффективнее, чем единичное, т.к. более полно используется оборудование, а специализация рабочих мест обеспечивает производительность труда. В зависимости от числа изделий в партии и значения коэффициента закрепления операций различают мелкосерийное, среднесерийное и крупносерийное производство.

Годовая программа 140 конструкций соответствует мало серийному производству при массе конструкции 17568 кг.

3.2 Определение норм времени на сборочно-сварочные работы

Производственная мощность — это максимально возможный годовой (суточный) объём выпуска продукции при заданных номенклатуре и ассортименте с учетом наилучшего использования всех ресурсов, имеющихся на предприятии.

Мощность рассчитывается по производительности ведущего оборудования или по трудоёмкости ведущей операции по формуле:

  • трудоёмкость ведущей операции

Fдо — действительный годовой фонд времени работы оборудования в часах

  • коэффициент, учитывающий серийность производства и связанные с серийностью потери времени на переналадку оборудования (от 3% до 5%).

Различают 3 фонда времени:

1) Календарный фонд, т.е. количество часов в году

2) Номинальный фонд времени, т.е. количество рабочих часов в году = (365-118)*8*2-1ч*6*2=3940-12=3928 ч.

  • количество календарных дней в году
  • количество выходных и праздничных дней
  • длительность смены (8 часов)
  • количество рабочих смен в сутках
  • количество праздников с сокращенной сменой (смена 7 часов)

3) Действительный (эффективный) фонд времени, учитывающий плановые потери времени на переналадку и ремонт оборудования.

  • коэффициент, учитывающий серийность производства и связанные с серийностью потери времени на переналадку оборудования (от 3% до 5%).

Годовая производственная программа — это научно обоснованное плановое задание по объёму, номенклатуре, ассортименту и качеству выпускаемой продукции в год.

Расчёт годовой производственной программы:

  • коэффициент использования мощности, норма от 70% до 90%.

3.3 Расчет партии

Размер партии существенно влияет на экономические показатели производства, в том числе на себестоимость изделия, производительность труда, длительность производственного цикла, оборачиваемость оборотных средств, рентабельность продукции. Поэтому при расчете размера партии деталей должны учитываться положительные и отрицательные экономические последствия.

Положительные экономические последствия увеличения партии:

  • сокращение затрат на переналадки (заработная плата наладчиков и основных рабочих);
  • увеличение фонда времени оперативной работы оборудования (сокращение потерь времени на переналадки);
  • повышение производительности труда рабочих (за счет уменьшения потерь времени и роста навыка);
  • упрощение планирования и сокращение учетных операций.

Отрицательные экономические последствия увеличения партии:

  • увеличение запасов изделий (деталей, заготовок) на складах и, как следствие, увеличение размеров складских площадей, затрат на хранение изделий (деталей, заготовок) и оборотных средств;
  • увеличение длительности производственного цикла в цехах.

Расчет минимального размера партии (nmin) основан на экономически рациональном использовании оборудования. Расчет ведется по формуле

где tпз — время на переналадку оборудования по ведущей операции (т.е. по операции с наиболее сложной и трудоемкой переналадкой оборудования), мин; tшт — штучное время по той же ведущей операции, мин/шт.; а — коэффициент допустимых потерь времени на переналадку оборудования.

Значения коэффициента находятся в пределах 0,02—0,12 и зависят от себестоимости единицы продукции и типа производства: крупносерийное 0,02—0,05; среднесерийное 0,03—0,08; мелкосерийное 0,05—0,12.

С точки зрения производительности труда целесообразна работа большими партиями, так как уменьшается подготовительно-заключительное время, приходящееся на одну деталь. Однако увеличение партии ведет к увеличению производственного цикла и росту незавершенного производства. Поэтому нахождение оптимальной партии сводится к установлению такого числа деталей, при котором минимальны затраты на одну деталь.

При упрощенном методе размер партии определяется по формуле

Зависимость затрат производства от размера партии:

1 — потери от связывания оборотных средств (затраты на хранение одной детали); 2 — затраты на переналадку; 3 — сумма затрат и потерь; no — величина оптимальной партии

Расчет оптимального размера партии (nопт) основан на суммарных минимальных затратах и осуществляется по формуле

где Nг— годовой выпуск деталей, шт.; Sнал — затраты на наладку оборудования и другие работы по подготовке к запуску деталей, руб./шт.; Sд — себестоимость детали, руб./шт.; кн — нормативный коэффициент, учитывающий затраты на хранение (представляет долю от себестоимости изделия).

Произведение Sд на кн представляет затраты на хранение единицы продукции Sxp, руб./шт.

Размер ориентировочной партии учитывает лишь допустимые потери от связывания оборотных средств и пригоден для предварительных расчетов:

nор = ц * Nг,

где ц — коэффициент, определяющий максимальное отношение размера партии к годовой программе выпуска, принимается от 0,05 (для мелкосерийного производства) до 0,02 (для крупносерийного).

Определение оптимального размера партии — сложная задача оперативно-календарного планирования. При увеличении размера партии сокращается доля подготовительно-заключительного времени, приходящегося на одну деталь, но увеличивается незавершенное производство (запас деталей на складах и в местах производства).

При определении размера партии необходимо учитывать уровень загрузки оборудования, обеспечивать согласование размеров партии деталей на смежных операциях и ряд других моментов, которые существенно усложняют данную задачу.

От величины партии зависят удельные затраты времени на переналадку оборудования и степень производительного его использования; величина партии влияет на производительность труда станочников и наладчиков, на себестоимость обработки и т.д.

3.4 Расчет численности рабочих

В зависимости от участия в производственном процессе весь персонал предприятия делится на две категории: промьппленно-производственный персонал и непромышленный.

К промышленно-производственному персоналу относятся работники, которые непосредственно связаны с производством и его обслуживанием.

К непромышленному персоналу относятся работники, которые непосредственно не связаны с производством и его обслуживанием. В основном это работники жилищно-коммунального хозяйства, детских и врачебно-санитарных учреждений, принадлежащих предприятию.

К рабочим относятся работники предприятия, непосредственно занятые созданием материальных ценностей или оказанием производственных и транспортных услуг. Рабочие подразделяются на основных и вспомогательных. К основным относятся рабочие, которые непосредственно связаны с производством продукции, к вспомогательным рабочие, которые обслуживают процесс производства, хотя это деление очень условное.

К специалистам на предприятии относятся: бухгалтеры, экономисты, техники, механики, психологи, социологи, художники, товароведы, технологи.