焊接结构的基本构件教案-超星慕课.DOC

教学目标： 了解常用的焊接结构及其应用领域； 掌握各类焊接结构的特点及使用范围； 重点和难点： 1、焊接梁、柱、桁架结构； 2、焊接容器结构； 教学内容： 1.焊接梁、柱、桁架结构(1)焊接梁焊接梁是由钢板或型钢焊接成形的结构件，通常多应用于载荷和跨度都较大的场合，如吊车梁、墙架梁、工作平台梁、楼盖梁等。其主要截面形式有工字形和箱形，一般称为工字梁与箱形梁。因为箱形梁的截面是封闭的，具有较好的抗弯扭能力和抗腐蚀能力，所以一般重型的、大跨度的桥式起重机桥架，大多采用箱形梁结构。 梁的组成方法很多，如利用钢板拼焊而成的板焊结构梁；利用轧制型材(包括工字钢、槽钢或角钢等)焊接而成的型钢结构梁；还可以利用钢板和型钢焊接成组合梁。图1-1列举了几种梁的组成方法。 图1-1 梁的组成方法 a)板焊结构梁 b)型钢结构梁 c)钢板、型钢组合梁 焊接梁在工作中其载荷分布是不均匀的，对于大载荷、大跨度的重型梁，为节省材料，减轻自重，其截面沿着梁长方向也进行了相应的改变而形成变截面梁。变截面梁是通过改变冀缘板的宽度、厚度或腹板的高度、截面积来实现的。图1-2示意了几种变截面梁的外形。(2)焊接柱焊接柱是由钢板或型钢经焊接成形的受压构件，并将其所受到的载荷传递至基础。图1-3所示为几种常用焊接柱的截面形式，尽管焊接柱的截面组成方式有多种，从柱的结构形式上区分可归纳为两类：一类为实腹式柱(图1-3a、b、c)，此种形式的构造和制作都比较简便；另一类为格构式柱(图1-3d、e)，此种形式的截面开展、制作稍费工时，但可节省钢材。 图1-2 变截面焊接梁 图1-3 焊接柱的截面形式 图1-3焊接柱的截面形式，图1-4是焊接实腹式柱与格构式柱的结构形式图，其中，图1-4a是主体为板焊工字梁形式的实腹式柱结构；图1-4b是主体由两根槽钢通过缀条连接焊合而成的格构式柱。焊接柱主要由柱头、柱身(主体)、柱脚三部分构成。1)柱头如图1-5a所示，一般由垫板、顶板、加强筋和安装定位螺栓等组成。顶板与柱端焊合为一体，并通过螺栓与梁连接在一起，顶板的厚度可根据承受载荷的需要而确定，一般为16～30mm。垫板放置在顶板与梁之间，可用于调整梁的水平。2)柱脚如图1-5b所示，它的端头采用角焊缝与柱底板焊合，其目的是增加与基础的接触面积，减小接触压力。底板与基础的连接可根据基础的材料而确定，钢基础多采用焊接的方式，水泥基础多采用铰接方式。 (3)焊接桁架桁架结构的组成是由许多长短不一、形状各异的杆件通过直接连接或借助辅助元件(如连接板)焊接而成节点的构造，如图1-6所示。 桁架结构具有材料利用率高、重量轻、节省钢材、施工周期短及安装方便等优点，尤其是在载荷不大而跨度很大的结构上优势更为明显。因此，在主要承受横向载荷的梁类结构(如桥梁等)、机器的骨架、起重机臂架以及各种支承塔架上应用非常广泛。图1-7中列举了桁架结构在工程上应用的几种示例。 2.焊接容器结构 焊接容器是由板材经成形加工，并焊接成能够承受内外压力的封闭型结构。容器结构(包括锅炉、压力容器和管道)是各工业部门必不可少的生产装备， (1)焊接容器的结构特点焊接容器大多是由各种壳体(圆柱形、圆锥形和球形)与各种封头(椭圆形、球形和圆锥形)以及管接头、法兰和支座等基本部件构成。常见压力容器结构形式有圆柱形、锥形和球形三种，如图1-8所示。 (2)焊接容器的工作条件焊接容器工作条件主要包括载荷、温度与介质三项内容。1)载荷性质。大多数容器主要承受静载荷的作用，包括内压、外压、温差应力及自重等。除静载荷外，还要承受疲劳载荷的作用，包括水压试验、调试和检修等载荷的波动变化。对于一些特殊要求的结构，还应考虑风载荷、雪载、地震等引起的载荷作用。 2)环境温度。指焊接容器处于高温、常温或低温的工作温度条件。3)工作介质。包括容器内部的储存介质和外部的环境介质，如空气、水蒸气等大气介质；海水和各种成分的水质；硫化物和氮化物，石油气、天然气，及各种酸、碱及其水溶液等。对于核电站和宇航技术领域中应用的焊接容器，还要接受核辐射及宇航射线的工作环境。由此可见。工作介质是焊接容器正确选择材料的重要依据。 3.机械零部件焊接结构 机器焊接结构主要包括机床大件(床身、立柱、横梁等)、压力机机身、减速器箱体以及大型机器零件等。(1)焊接床身单件小批生产的大型和重型机床。 (2)压力机机身。 (3)减速器箱体焊接结构减速器箱体包括齿轮箱、蜗轮箱等。 4.薄板焊接结构 薄板结构如驾驶室、客车车体、各种机器外罩、控制箱、电气开关箱等，在机器制造业、 汽车制造、农业机械等应用 广泛。这类结构多属于受力 较小或不受载荷作用的壳体。 集装箱(图1-9)是薄板结构 的一种典型产品，它是一个