Методичні вказівки до виконання курсового проекту з дисципліни



Скачати 450.97 Kb.
Дата конвертації31.03.2017
Розмір450.97 Kb.
Міністерство освіти і науки України

Вінницький національний технічний університет

МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ

до виконання курсового проекту з дисципліни

"Механічне та допоміжне устаткування"

для студентів спеціальності 70923.03 – „Технологія та устаткування відновлення і підвищення зносостійкості машин і конструкцій”.

Вінниця ВНТУ 2006

Міністерство освіти і науки України

Вінницький національний технічний університет

МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ

до виконання курсового проекту з дисципліни

"Механічне та допоміжне устаткування"

для студентів спеціальності 7.092303 – „Технологія та устаткування відновлення і підвищення зносостійкості машин і конструкцій”.

Затверджено Методичною радою Вінницького національного технічного університету як методичні вказівки для студентів спеціальності „Технологія та устаткування відновлення і підвищення зносостійкості машин і конструкцій”. Протокол № 9 від “23” червня 2005 р.


Вінниця ВНТУ 2006

Методичні вказівки до виконання курсового проекту з дисципліни "Механічне та допоміжне устаткування" для студентів спеціальності „Технологія та устаткування відновлення і підвищення зносостійкості машин і конструкцій”. /Уклад. О.П.Шиліна, О.Л.Гайдамак - Вінниця: ВНТУ, 2006. – 26с.

Рекомендовано до видання Методичною радою Вінницького національного технічного університету Міністерства освіти і науки України.

Курсова робота з дисципліни “Механічне та допоміжне устаткування” сприяє закріпленню та узагальненню знань, отриманих студентами при вивченні курсу і застосуванню їх у кожному конкретному випадку. У даних методичних вказівках доводяться основні принципи та правила проектування допоміжних пристроїв для складання і зварювання.

Укладачі: Олена Павлівна Шиліна

Олег Леонідович Гайдамак
Редактор В.О.Дружиніна

Коректор З.В.Поліщук


Відповідальний за випуск зав. каф. ТПЗ В.І.Савуляк

Рецензенти: П.С.Берник, доктор технічних наук професор

Ж.П.Дусанюк, кандидат технічних наук доцент

Зміст


Вступ ................................................................................................................ 4

1 Загальні вимоги..............................................................................................4

1.1 Зміст розрахункової і графічної частини курсової роботи.....................4

1.2 Розділи пояснювальної записки.................................................................5

1.3 Захист курсової роботи...............................................................................6

2 Розробка технічного завдання на проектування механічного зварювального устаткування..............................................................................6

3 Загальні вимоги і короткі роз’яснення до оформлення
розрахунково-пояснювальної записки.............................................................7

3.1 Вступ...............................................................................................................7

3.2 Аналіз вихідних даних.................................................................................8

3.3 Вибір виду та розрахунок режиму зварювання..........................................8

3.3.1.Ручне електродугове зварювання покритим електродом.....................10

3.3.2. Напівавтоматичне зварювання суцільним або порошковим дротом в середовищі захисних газів................................................................................13

4 Загальні відомості про механічне зварювальне устаткування ..................16

4.1 Центрові кантувачі-обертачі......................................................................16

4.2 Одностоякові кантувачі-обертачі...............................................................16

4.3 Двостоякові центрові кантувачі.................................................................17

4.4 Безцентрові кантувачі.................................................................................18

4.5 Роликові зварювальні стенди.....................................................................18

4.5.1 Розрахунок роликового стенда.....................................................19

4.6 Кільцеві кантувачі.......................................................................................19

5 Енергомеханічний розрахунок приводу механічного зварювального устаткування .....................................................................................................19

6 Вибір встановлювальних і притискних пристроїв......................................22

7 Розрахунок несучої конструкції пристосувань...........................................22

Варіанти завдань курсового проекту..............................................................22

Література..........................................................................................................23

Вступ
Курсовий проект з дисципліни „Механічне та допоміжне устаткування” є завершальним етапом у вивченні блоку дисциплін, які передбачені навчальним планом при підготовці фахівця зі спеціальності 7.092303 –„Технологія та устаткування відновлення і підвищення зносостійкості машин і конструкцій”.

В процесі виконання проекту студент має можливість закріпити отримані теоретичні знання та практичні навички шляхом вирішення конкретного завдання – проектування технологічного обладнання й розробки технологічного процесу складання-зварювання окремого виробу. При цьому він вчиться правильно й самостійно використовувати діючі стандарти, довідники, підручники, посібники, періодичну технічну літературу, вирішувати питання технології, безпечного виконання робіт при виготовленні зварної конструкції.

При виконанні курсового проекту студент повинен проявити максимум творчої ініціативи при виборі основних і зварювальних матеріалів, способів отримання заготовок, способів зварювання, вибір обладнання для заготівельних операцій та зварювання, а також проектування необхідного устаткування при зварюванні з метою запобігання або зменшення зварювальних напружень, деформацій та інше.

Студент повинен добре орієнтуватись в проекті, тобто, вміти пояснити будову і призначення спроектованого устаткування, вимоги, які до нього ставляться, обґрунтувати прийняті технологічні чи конструктивні рішення, вибір обладнання, матеріалу, необхідність термообробки, вміти пояснити роботу спроектованого устаткування, читати й орієнтуватись у кресленнях.

Знання та досвід, отриманні студентом у процесі роботи над проектом, стануть базою для його подальшої практичної роботи.
1 Загальні вимоги

1.1 Зміст розрахункової і графічної частини курсового проекту

Розрахункова частина проекту подається у вигляді пояснювальної записки, виконаної відповідно до стандарту, у такій послідовності:

1. Титульний лист;

2. Завдання на проект; реферат; зміст.

3. Вступ;

4. Розділи, встановлювані керівником проекту;

5. Висновок;

6. Перелік посилань;

7. Додаток.

Графічна частина проекту показується кресленням виробу, принциповою схемою пристосування й кресленням його загального вигляду, кресленням загального вигляду компонування технологічного обладнання.

1.2 Розділи пояснювальної записки

Розрахунково-пояснювальна записка: 30-45 аркушів формату А4.

Вступ.


1 Аналіз вихідних даних.

1.1 Аналіз технологічності запропонованого виробу

1.2 Визначення додаткових необхідних даних.

1.3 Техніко-економічне обґрунтування процесу виготовлення зварного виробу.

1.4 Висновки

2 Технологічна частина.

2.1 Розробка технологічного процесу зварювання.

2.1 Розробка послідовності процесу зварювання.

2.3 Вибір технологічних баз (з логічним та аналітичним обґрунтуванням).

2.4 Розрахунок режимів процесу зварювання виробу .

2.5 Вибір та обґрунтування необхідного обладнання для зварювання даного виробу.

2.6 Основні технічні характеристики устаткування.

3 Конструкторська частина.

3.1 Розробка технічного завдання.

3.2 Розробка принципової схеми пристрою.

3.3 Вибір установлювальних та притискних елементів.

3.4 Виконання розрахунків елементів на міцність.

3.5 Кінематичний розрахунок приводу.

3.6 Вибір стандартних та уніфікованих вузлів, компонування пристрою.
3.7 Креслення виробу, принципової схеми пристрою. Креслення загального вигляду пристрою.

3.8 Визначення потужності установки на основі обраної компонувальної схеми та розмірів її конструктивних елементів.

3.9 Вибір та розробка конструктивної схеми пристрою для закріплення та обертання виробу.

3.10 Визначити потужність приводу пристрою, діаметр шпинделя за діючими моментами у небезпечних перерізах, навантаження на опори, що дозволять обрати необхідні підшипники.

3.11 Описання розробленого пристрою.

4 Можливі дефекти та контроль якості в процесі виготовлення зварного виробу .

5 Проектування пристосування для деталі індивідуального завдання.

IV Список використаної літератури.

1.3 Захист курсової роботи

Захист роботи, є заключним етапом роботи, проводиться перед комісією в складі викладачів кафедри із запрошенням студентів.

До захисту допускаються цілком закінчені роботи, підписані студентом і викладачем. Загальний час, відведений для захисту 20-25 хв., із котрих 8-10 хв. дається студенту для повідомлення, інший час студент відповідає на питання.

Оцінка за проектну роботу ставиться за дванадцятибальною шкалою.

На кількість балів впливають:
- повнота, якість і самостійність виконання проекту;
- оформлення ПЗ, графічної частини курсового проекту;
- чіткість повідомлення і відповіді на питання викладача й студентів;
- планомірність роботи;
- самостійна робота студента з довідковою літературою.

2 Розробка технічного завдання на проектування механічного зварювального устаткування

Технічне завдання на проектування або модернізацію механічного зварювального устаткування повинно узагальнити всі основні вимоги, запропоновані до устаткування і його окремого елемента. Воно оформляється за загальноприйнятою формою, підписується й затверджується у встановленому порядку.

1.Найменування.


У технічному завданні вказуються: призначення й галузь застосування пристосування (стенд для складання труби).

2. Вихідні дані для проектування:

а) найменування виробу: труба;

б) позначення виробу ;

в) склад складальної одиниці (приведеної на рисунку);

г) маса складальної одиниці, кг;

д) габарити складальної одиниці, мм;

е) короткий технологічній процес із вказанням основних відомостей, необхідних для проектування;

ж) схема розташування фіксаторів і притискувачів;

з) програма випуску (шт./рік);

і) режим роботи (одно- або двозмінний);

к) технічні вимоги (що повинно забезпечувати пристосування, вид використовуваного силового приводу й ін.)

Правила упорядкування завдання регламентується ДЕРЖСТАНДАРТОМ.
3 Загальні вимоги і короткі роз’яснення до оформлення розрахунково-пояснювальної записки
3.1 Вступ
У вступі необхідно:
- розкрити актуальність проблеми, яка вирішується даним курсовим проектом;


  • охарактеризувати цех (цехи) і дільницю, де виготовляється зварний виріб;

  • визначити річну програму виготовлення зварного виробу й обґрунтувати тип виробництва (див. таблицю 1).

Таблиця 1 – Орієнтовні ознаки серійності зварювального виробництва




Маса зварного

вузла, кг



Річний випуск вузлів (деталей),

тис. шт.


Дрібносерійне

та одиничне

виробництво


Серійне

виробництво



Великосерійне

виробництво



До 25

До 5

5...200

200...400

25...100

2...8

2...100

100...800

100...500

0,5...2,5

0,5...150

30...350

500...1000

0,3...0,6

0,3...10

5...100

1000...5000

0,2...1,0

0,2...17,5

3,5...125

5000...25000

0,1...0,5

0,1...10

2,0...2,5

25000...100000

0,05...0,2

0,05...4

1,0...10

Понад 100000

До 0,01

Понад 0,01




3.2 Аналіз вихідних даних
В даному розділі необхідно вказати:

- до якого типу належить зварна конструкція ( балка, рама, ферма, трубна конструкція, ємкість, резервуар та ін.);

- які навантаження (сили) діють на зварну конструкцію в процесі експлуатації;

- із якого виду сортаменту (листового, профільного) виготовлені деталі (заготовки)зварної конструкції.

Для забезпечення необхідних властивостей зварних з’єднань визначальним є матеріал конструкції та його придатність до зварювання.

Для зварних конструкцій використовуються сталі, які добре зварюються. До них належать:



  • вуглецеві сталі звичайної якості: Ст0; Ст1кп; Ст1пс; Ст1сп; Ст2кп; Ст2пс; Ст2сп; Ст3кп; Ст3пс; Ст3сп; Ст3Гпс; Ст4кп; Ст4пс; Ст4сп, які містять від 0,06% до 0,27% вуглецю;

  • вуглецеві якісні: 0,5кп; 0,8кп; 10; 15; 20, в яких вміст вуглецю до 0,24%;

  • вуглецеві для котлів: 12К; 15К; 16К; 18К; 20К; 22К, які містять від 0,09% до 0,26% вуглецю;

  • низьколеговані: 16ГС; 09Г2С; 10Г2С1; 09Г2; 14Г2; 12ГС; 17ГС; 15ГФ; 14ХГС; 10ХСНД з вмістом вуглецю до 0,25%;

  • сталі для виливків 15Л; 20Л з умістом вуглецю до 0,25%.

Вище перераховані сталі зварюються без попереднього й супутнього підігріву і не потребують термічної обробки.

В загальному випадку, при виборі матеріалу зварної конструкції керуються орієнтовним кількісним показником зварюваності сталі відомого хімічного складу – еквівалентним вмістом вуглецю Секв , який визначається за формулою:
Cекв = С + Мn/6 + Si/5 + Cr/6 + Ni/12 + Mo/4 + V/5 + Cu/7 +P/2; (3.1),
де символи у формулах означають вміст відповідних хімічних елементів у процентах. Формулою користуються тоді, коли максимальний їх вміст не перевищує, відповідно: 0,5%С; 1,6%Мn; 1%Cr; 3,5%Ni; 0,6%Mo; 1%Cu

Для легованих сталей за формулою:


Ceкв = C + Cr/5 + Mn/6 + Si/6 + V/5 + Mo/4 + Ni/15 + Cu/13 +P/2; (3.2).
Наприклад для сталі 30ХГС:

Се = 0,3 + 1,3/6 + 0,27/6 + 1,2/5 = 0,801%.

При такому еквівалентному вмісті , коли Се > 0,45%, зварність сталі погіршується, тому перед зварюванням деталь необхідно підігрівати для зменшення ймовірності утворення тріщин, і це визиває додаткову операцію термічної обробки. В цьому випадку визначаємо повний еквівалент вуглецю з урахуванням впливу товщини металу:
Се’ = Се ( 1 + 0,005S); (3.3)

Се’ = 0,801 ( 1 + 0,005 ∙ 3,5) = 0,815.


При такому еквіваленті для сталі 30ХГС попередній нагрів розраховуємо за формулою :

Тп = 350 √ Се’ – 0,25 (3.4)

Тп = 350 √ 0,801 – 0,25 = 263 0С .

В залежності від еквівалентного вмісту вуглецю і товщини зварюваного металу, визначають необхідність попереднього і супутнього підігріву й величину температури для уникнення появи тріщини при зварюванні.



Примітка. Залежно від марки зварювальної сталі, в літературі наведено також інші формули для обчислення еквівалентного вмісту вуглецю й графіки (номограми) для визначення необхідності температури підігріву

В даному розділі необхідно вказати:



    • механічні й технологічні властивості марки сталі;

    • її хімічний склад;

    • групу зварюваності;

    • при необхідності, визначити еквівалентний вміст вуглицю і температуру попереднього й супутнього підігріву;

    • види прокату (листовий, профільний), які виготовляються з даної марки сталі;

    • описати умови й способи виготовлення заготовок під складання-зварювання;

    • охарактеризувати оснастку, інструмент, пристрої, які застосовуються при складанні-зварюванні виробу;

    • охарактеризувати вид зварювання і зварювальні матеріали;

    • указати типи зварних з’єднань, розміри швів, обчислити довжини швів кожного типорозміру.

Шляхи покращення технології виготовлення можуть бути такими:

    • застосування іншого, більш прогресивного, виду зварювання ( із точки зору продуктивності, якості, збільшеної глибини проплавлення);

    • застосування інших зварювальних матеріалів ( із вищим коефіцієнтом наплавки, із зменшеним розбризкуванням, підвищеними механічними властивостями);

    • технологічне вирішення проблем, пов’язаних з деформаціями і напруженями, що виникають в зварному вузлі під час зварювання (встановлення технологічних планок, пластин, розпорок, застосування попереднього й супутнього підігріву);

    • конструктивні зміни у зварному вузлі для покращення доступу при виконанні окремих зварних швів, але із збереженням жорсткості, стійкості, надійності конструкції, її експлуатаційних характеристик;

    • запропонувати обладнання та пристосування для закріплення й виконання зварювальних швів.

У висновку:



  • визначити види зварювання і зварювальні матеріали, які доцільно застосовувати при виготовленні даного зварного з’єднання;

  • проаналізувати можливість впровадження або удосконалення засобів механізації й автоматизації процесу складання-зварювання вузла;

  • проаналізувати варіанти закріплення деталі й обрати відповідне обладнання для виконання процесу зварювання.

3.3 Вибір виду та розрахунок режиму зварювання


Керуючись висновками попереднього розділу, необхідно остаточно обґрунтувати пропонований вид зварювання та провести розрахунок режиму для конкретного зварного вузла.

Під режимом зварювання розуміють сукупність контрольованих параметрів, що визначають умови зварювання. Параметри режиму зварювання поділяються на основні та додаткові.

При виготовленні зварних конструкцій найбільш застосовуваними видами зварювання є:

3.3.1.Ручне електродугове зварювання покритим електродом, для якого:

а) основні параметри:

- діаметр електрода;

- величина зварювального струму;

- напруга на дузі;

- швидкість зварювання;
б) додаткові параметри:


  • рід і полярність струму;

  • склад і товщина покриття електрода;

  • положення електрода (кут нахилу електрода);

  • положення виробу при зварюванні;

  • температура попереднього або супроводжувального підігріву (якщо такі необхідні).

Вибір режиму зварювання часто зводиться до визначення діаметра електрода та сили зварювального струму.

Вибір діаметра електрода de проводиться за формулою:
de = δ/3 + 1, мм, (3.5) де

δ – товщина зварювального металу ( при однопрохідному (одношаровому) шві);

δ – товщина, яка наплавляється за один прохід ( при багатошаровому шві).

Якщо зварювання проводиться у вертикальній площині, формула спрощується :

de = δ/3 , мм, (3.6)
Діаметр електрода можна підібрати за товщиною листів при зварюванні швів стикових з’єднань і за катетом шва при зварюванні швів кутових і таврових з’єднань:
Таблиця 2


Товщина деталей при зварюванні встик, мм

1,5 ... 2

3

4 ... 8

9 ... 12

13 ... 15

Діаметр електрода, мм

1,6 ... 2

3

4

4 ... 5

5

Таблиця 3




Катет шва, мм

3

4 ... 5

6 ... 9

Діаметр електрода, мм

3

4

5

При зварюванні встик металу товщиною до 4 мм застосовують електроди діаметром, що дорівнює товщині зварюваного металу. При зварюванні металу великої товщини застосовують електроди діаметром

4...6 мм при умові забеспечення провару основного металу. В багатошарових швах перший шар виконують електродами більшого діаметра. Зварювання у вертикальному положенні виконують із застосуванням електродів діаметром не більше 5 мм. Стельові шви виконують електродами діаметром до 4 мм.

Сила зварювального струму при ручному дуговому зварюванні може бути визначена в залежності від діаметра електрода і допустимої густини струму:


Iзв = (πde 2 / 4 ) ∙ j , (3.7) де
j – допустима густина струму, А/мм2 .
Значення допустимої густини струму j в електроді вибирається в залежності від виду покриття й діаметра електрода (таблиця 4).

Таблиця 4




Вид покриття

Діаметр електрода, мм

3

4

5

6

Рутилове

14 ... 20

11,5 ... 16

10 ... 13,5

9,5 ... 12,5

Фтористо-кальцієве

13 ... 18,5

10 ... 14,5

9 ... 12,5

8,5 ... 12

При наближених розрахунках сила зварювального струму може бути визначена за однією з таких емпіричних формул:


а) Iзв = k ∙de , (3.8)
Таблиця 5


de , мм

2

3

4

5

6

k

25 ... 30

30 ... 45

35 ... 50

40 ... 55

45 ... 60

б) Iзв = (k2 + α ∙ de ) ∙ de , (3.9) де

(k2 = 20; α = 6 – емпіричний коефіцієнт.
Якщо товщина металу менша 1,5dе , то силу струму в дузі зменшують на 10 ... 15 % у порівнянні з розрахунковою. При товщині металу більшою 3dе , силу струму збільшують на таку ж величину. При зварюванні на вертикальній площині сила зварювального струму повинна бути зменшена на 10 ... 15 %, у стельовому положенні на 15 ... 20 % в порівнянні із силою струму для зварювання в нижньому положенні.

Для кожної конкретної марки електрода в залежності від його діаметра можна визначити величину зварювального струму з довідників. В таблиці 6 наведені узагальнені режими ручного електродугового зварювання в нижньому положенні.


Таблиця 6




Товщина металу або катет шва, мм

Діаметр електрода, мм

Зварювальний струм, А

1 ... 2

2; 2,5

35 ... 45; 45 ... 65;

2 ... 5

3; 4

65 ... 85; 80 ... 100;

5 ... 10

4; 5; 6;

100 ... 130; 170 ...200; 210 ... 240;

Понад 10

5; 6

170 ... 200; 210 ... 240;

3.3.2. Напівавтоматичне зварювання суцільним або порошковим дротом в середовищі захисних газів, зокрема в вуглекислому газі, в аргоні, в їх сумішах із різним процентним співвідношенням, для якого:


а) основні параметри:

  • полярність струму;

  • діаметр і швидкість подачі електродного дроту;

  • сила зварювального струму;

  • напруга на дузі;

  • швидкість зварювання;

б) додаткові параметри:



  • склад і витрата захисного газу (суміші).

  • вильот електрода (дроту);

При виборі полярності струму керуються стійким стабільним горінням дуги і мінімальним розбризкуванням електродного металу. Діаметр електродного дроту вибирають у залежності від товщини зварюваного металу. Швидкість подачі електродного дроту підбирають так, щоб дуга горіла стійко. Величину зварювального струму встановлюють за вибраними діаметром дроту й швидкістю його подачі, а величину напруги – за величиною зварювального струму. Для якісного захисту металу шва при зварюванні в середовищі захисних газів необхідно витримувати певні відстань від сопла до виробу й витрату захисного газу (суміші). Швидкість зварювання вибирають з урахуванням продуктивності та якості формування шва.



Нижче в таблицях наведені параметри режиму зварювання в середовищі вуглекислого газу суцільним дротом, оскільки він є найбільш застосовуваним для різних типів зварних з’єднань.
Таблиця 7 – Залежність параметрів режиму зварювання в середовищі вуглекислого газу від товщини зварюваного металу (для стикових зєднань)


Товщина зварюваного металу

0,6...1,0

1,2...2,0

3,0...4,0

5,0...8,0

9,0...12,0

13,0...18,0

Параметр режиму зварювання

Діаметр електродного дроту, мм

0,5

0,8

0,8

1,0

1,0

1,2

1,6

2,0

2,0

2,0

2,5

3,0

Величина зварювального струму, А

30...60

50...100

70...120

90..150

140-300

200...500

300...700

450...850

Густина струму, А/мм2

150

100

85

80

70

65

60

50

Вильот електродного дроту, мм

6...12

7...13

8...15

13...20

15...25

15...30

Відстань від сопла держака до виробу, мм

5...15

8...18

15...25

20...40

Таблиця 8 – Залежність параметрів режиму зварювання в середовищі вуглекислого газу від величини катета шва (для таврових, кутових і напусткових з’єднань)




Товщина

металу,


мм

Діаметр

дроту,


мм

Катет

шва, мм


Число

шарів


шва

Зварюва-льний

струм, А


Напруга

В


Швидкість

зварювання, м/год



Вильот електро

да, мм


Витра-та газу

л/хв


1

0,5

1...1,2

1

50...60

18

18...20

7...9

5...6

1

0,6

1,2...2

1

60...70

18

18...20

7...9

5...6

1,5...2

0,8

1,2...2

1

60...75

18...19

16...18

7...9

6...8

1,5...2

0,8

1,5...2

1

70...90

18...20

16...18

7...9

6...8

1,5...2

0,8

1,5...3

1

70...110

19...20

16...18

8...10

6...8

1,5...3

1,0

1,5...3

1

75...120

18...19

16...18

8...10

8...10

1,5...3

1,2

2...4

1

90...130

19...21

14...16

10...12

8...10

3...4

1,2

3...4

1

120-150

20...22

16...18

12...14

12-16

3...4

1,6

3...4

1

150-180

27...29

20...22

16...18

12-16

5...8

1,6

5...6

1

260-280

27...29

27...29

18...20

16-18

10...12

2

5...6

1

280-300

28...30

27...29

20...22

16-18

Понад12

2

7...9

1...2

300-350

30...32

28...30

20...24

17-19




2

9...11

2

300-350

30...32

25...28

20...24

17-19




2

11...14

3

300-350

30...32

25...28

20...24

18-20




2

13...16

4...5

300-350

30...32

25...28

20...24

18-20




2

22...24

9

300-350

30...32

24...26

20...24

18-20




2

27...30

12

300-350

30...32

24...26

20...24

18-20




2,5

7...8

1

300-350

30...32

25...28

20...24

18-20

Із зростанням товщини стикового з’єднання або катета кутового шва в порівнянні з оптимальними (для товщини 20...24 мм або k=8 мм: dе = 2,0 мм; Iзв =430...450 А; Ud =32…34 B; Vпод.др.= 360 м/год; Qгаз = 24...25 л/хв), параметри режиму зварювання залишаються незмінними, а число проходів збільшується.

Визначення параметрів режиму зварювання також можна проводити за допомогою номограм та формул, які наведені в літературі із зварювання.

4 Загальні відомості про механічне зварювальне устаткування

Механічне зварювальне устаткування (МЗУ) є засобом механізації й автоматизації процесів зварювання. Воно призначено для виконання однієї з таких функцій:

- фіксування виробу, що зварюється в зручному для зварювання положенні;

- повороту виробу при накладенні зварних швів у різних положеннях;

- обертання виробу, що зварюється, зі зварювальною швидкістю.

Класифікують МЗУ за принципом функціонального призначення [1].

У даних методичних вказівках розглянуті методики розрахунку й проектування механічного зварювального устаткування, яке забезпечує установку, поворот і обертання виробів, що зварюються.

У загальному випадку об'єктами конструювання й розрахунку МЗУ, які забезпечують установлення, поворот і обертання виробів, що зварюються є:

-механізм обертання виробу відносного його осі; привод;

- несуча конструкція.

4.1 Центрові кантувачі-обертачі

У зварювальному виробництві, центрові кантувачі-обертачі призначені для установлення виробів у зручне для зварювання положення шляхом повороту їх навколо постійної осі - центра, а також обертання їх із зварювальною швидкістю при автоматичному або напівавтоматичному зварюванні, наплавленні або металізації. Центрові кантувачі-обертачі розрізняють за призначенням, розташуванням осі обертання, числом стояків, а також за кількістю рухів і вантажопідйомністю.

4.2 Одностоякові кантувачі-обертачі

Одностоякові центрові кантувачі-обертачі це одна з найбільш поширених різновидів розглянутого устаткування з класу центрових кантувачів [3]. Одностоякові кантувачі обертачі із горизонтальною, похилою віссю обертання мають шпиндель, на консольному хвостовику якого насаджена кріпильна планшайба або будь-яке інше пристосування для кріплення виробу, що зварюється (рис. 62 і 63 [3]).

Перевагою одностоякових кантувачів є їхня простота й надійність, зокрема простота конструкції приводного механізму. Однак вони мають дві особливості, що обмежують їх застосування: консольне одноопорне кріплення виробу до планшайби кантувача-обертача накладає обмеження на розміри виробу, що зварюється, головним чином на горизонтальний його розмір, який визначає відстань центра ваги виробу від площини планшайби; відсутність другої осі обертання, якщо не передбачений механізм нахилу.

У зварювальних кантувачах-обертачах об'єктами конструювання й розрахунку є: - механізм обертання виробу щодо осі шпинделя;
- механізм нахилу, якщо такий передбачений;
- несуча конструкція кантувача обертача - станина.
Розмір діючих на шпиндель моментів, а також опорних реакцій значною мірою залежить від розташування веденого зубчатого вінця на шпинделі.

Тут можливі три варіанти розташування:

1- зубчате колесо закріплене на передній консольній частині шпинделя і навіть може бути зв'язане безпосередньо з планшайбою. У цьому випадку крутний момент не сприймається шпинделем і отже, шпиндель працює як вісь, а не як вал;

2- зубчате колесо, розташоване на шпинделі між опорами;

3- зубчате колесо закріплене на задньому консольному хвостовику.
Розрахункова схема кантувача-обертача з горизонтальною й похилою віссю обертання подана на рисунку 64 [3].

Розрахунок вертикальних кантувачів-обертачів (рис. 65 [3]) можна робити за тими ж формулам, що і похилих, якщо прийняти кут нахилу шпинделя рівним α=0, і отже, підставити в розрахункові формули sin α = 0; cos α = 1. При цьому розташування веденого зубчатого колеса на шпинделі також враховується при розрахунках на тривкість шпинделя.

4.3 Двостоякові центрові кантувачі

Недоліком одностоякових кантувачів-обертачів є консольне закріплення виробу, що зварюється унаслідок чого довжина цих виробів, а отже і виліт консолі, обмежені максимально допустимим вантажним моментом кантувача-обертача. Цього недоліка позбавлені двостоякові кантувачі, у яких виріб опирається на дві опори по кінцях.


Конструктивна схема двостоякового кантувача (див. рис. 66 [3]) складається з двох опорних бабок: передньої - приводної, яку використовують як одностояковий кантувача-обертач із горизонтальною вісю обертання з додаванням шарнірно-кріпильного пристосування; задньої - холостої рухомої бабки з кріпильним самовідновним центром.
Шарнірне або інше з’єднання кріпильних пристроїв із шпинделем передньої й задньої бабок дозволяє розглядати виріб, що закріплюється, як вільно обперту балку, а реакції опор, які сприймають вагу виробу – прикладені до центрів шарнірів.

Розрахункова схема двостоякового кантувача-обертача із шарнірним кріпильним пристосуванням подана на рисунку 68 [3].Найбільш прості за своєю конструкцєю і надійнстю в експлуатації двоопорні безшпиндельні кантувачі-обертачі. Розрахунок двоопорних безшпиндельних кантувачів-обертачів, що монтуються за схемою (рис. 73 [3]) простіші, ніж попередні.


Даний кантувач являє собою поворотну балку з кінцевими цапфами, обпертими на два стояки зі сферичними кулькопідшипниками.
Оскільки цей кантувач повертається тільки на 900, то поряд з електроприводом може застосовуватися силовий гідроциліндр, що повертає важіль, закріплений на одній з цапф кантувача.

4.4 Безцентрові кантувачі

До цього класу устаткування відносяться кантувачі, які не мають фізичних центрів або осей обертання у вигляді шпинделів або опорних цапф. Найбільше поширення одержали представники цього класу: ланцюгові; важільно-домкратні; роликові обертачі; кільцеві кантувачі- обертачі.

Ланцюгові кантувачі (див. рис. 78 [3]) призначені для кантування довгих балкових конструкцій, профіль яких за своїми зовнішніми габаритами близький до квадрата або кола. Такі кантувачі дозволяють повертати балку, що зварюється, навколо її осі на 3600. Важільно-домкратні кантувачі (див. рис. 84 [3]) на відміну від інших кантувачів, які мають привід замість електродвигуна з механізмом обертання підйомну систему повороту з піднімальними домкратами – гідравлічними або пневматичними. Найбільше поширення одержали кантувачі з центральним підйомним домкратом у порівнянні з важільно-човниковими й важільно-поворотними, тому що є універсальними, тобто призначені для повороту громіздких об'ємних балкових конструкцій, а також передбачене установлення виробу в положення зручне для зварювання (для установлення кутових швів у “човник”). Такі універсальні кантувачі з центральним домкратом застосовуються для кантування деталей масою до 50 т.

4.5 Роликові зварювальні стенди

Роликові зварювальні стенди, призначені для обертання циліндричних і конічних виробів під час зварювання або наплавлення, монтуються з роликоопор приводних та холостих. Розташування роликоопор може бути найрізноманітнішим у залежності від призначення й потреб заводу. Типові схеми роликових стендів подані на рисунку 92[3].


Роликові стенди складаються з роликових опор і об'єднуються в секції.
Роликові опори бувають стаціонарними, перекидними, здвоєними балансирними (див. рис. 93,94,95,96,100 [3]). Стаціонарні опори мають нерухому вісь ролика. Перекидна опора має шарнір для повороту обойми з роликом у різні положення. У конструкцію балансирних опор входять здвоєні ролики, які самовстановлюются в залежності від діаметра виробу, що зварюється. Роликові опори виконуються приводними й холостими. Приводні опори відрізняються від холостих наявністю виводу кінців валів для приєднання до системи приводу. Іноді приводні роликові опори випускаються разом із приводом і компонуються в стенді разом із холостими опорами без додаткового приводу.

4.5.1 Розрахунок роликового стенда

Роликові стенди виготовляють у залежності від розмірів деталей, що обертаються (барабанів, обичайок, котлів).

Роликовий стенд розраховується на обертання виробів різного діаметра, і по можливості в широкому діапазоні, отже кут розпору α є змінною величиною. Далі виникає задача визначення числа опор, а потім відстані між двома рядами роликоопор при заданих діапазонах діаметрів. Тому що кут розпору α є змінним розміром, тобто виникає необхідність розрахунку зусиль на роликоопорах при різних діаметрах виробів й отже різних кутах α..

4.6 Кільцеві кантувачі

Кільцеві кантувачі призначаються для складання й зварювання громіздких конструкцій типу станин, об'ємних просторових рам, дизельних блоків, овальних цистерн, що і є складальними кондукторами. Такі кондуктори-кантувачі спеціалізуються звичайно для якогось одного виробу в серійному виробництві, тому їх доводиться проектувати й виготовляти відповідно до індивідуального порядку, використовуючи лише нормалізовані вузли приводу й окремі уніфіковані складальні пристрої.


Зовнішній вигляд такого кантувача поданий на рисунку 75 [3].

5 Енергомеханічний розрахунок приводу механічного зварювального устаткування

Механічне зварювальне устаткування оснащується приводом, який забезпечує обертання виробів, що зварюються. Механізм приводу складається з електродвигуна, редуктора й механізму обертання виробу.
Привідний механізм зварювального механічного устаткування повинний задовольняти дві основні вимоги: можливість плавного регулювання робочої швидкості обертання в заданому режимі; можливість переключення на крокуючий хід. Потужність приводного електродвигуна визначається виходячи з розміру найбільшого крутного моменту, що діє на валі і визначається за формулою [4]:

(5.1 )

де ηо– загальний ККД приводу, що є добутком ККД усіх передач приводного механізму; Mкр – найбільший крутний момент;


nм – крокуюча частота обертання вала (безпосередньо зв'язаного з виробом).

За прийнятою мінімальною частотою обертання вала двигуна Nmin і заданою робочою швидкістю Vp та крокуючим ходом Vm можна визначити необхідну частоту обертання двигуна при крокуючому ходу



(5.2 )

де Vm ,Vρ min - крокуюча і робоча мінімальні швидкості обертання, м/хв;


n min- мінімальна частота обертання вала двигуна.

(5.3 )

де nном- номінальна частота обертання вала електродвигуна (вибирається з каталога за паспортними даними з урахуванням потужності електродвигуна)[7].

При правильному виборі частоти обертання і потужності приводу, виключається імовірність хиткого і нерівномірного обертання виробів, що зварюються.

Передатне відношення приводу визначається як відношення частоти обертання вала електродвигуна до частоти обертання механізму обертання деталі (шпиндель, ведучі ролики і т.д.)



(5.4 )

У випадку високого передатного відношення, необхідно розподілити його між декількома передачами U1 і U2



(5.5)

Значення передатних чисел обираються за Держстандартом, при цьому використовують стандартні редуктори або проектують самостійно.

Максимальне відхилення передатного відношення приводу в цілому від розрахункового не повинно перевищувати 4%, що забезпечує нормальну роботу пристосування. Розподіл крутного моменту можна простежити [8]

T1 = TO ∙ U1 ∙ ηn1 ∙ ηnодш

T2 = T1 ∙ U2 ∙ ηn2 ∙ ηnодш (5.6 )

де U1 , U2- передатне число першої і другої передач;


ηn1 , ηn2 - ККД першої і другої передач; ηnодш - ККД підшипників (пари).

Визначення розподілу потужності на валах, першої і другої передач, визначається за такими формулами:

N1 = N ∙ ηn1 ∙ ηnодш

N2 = N 1∙ ηn2 ∙ ηnодш (5.7 )

де N - потужність електродвигуна (за Держстандартом)
N1, N2 - потужність на вихідних валах першої і другої передачі.

Вибір підшипників здійснюється за діаметрами валів в опорах, допустимим навантаженням - еквівалентним навантаженням , тобто A0,B0,C0,D0.

Номінальну довговічність підшипника в мільйонах оборотів визначають так [4]

(5.8)

де P - найбільше еквівалентне навантаження в опорах A,B,C,D, тобто найбільший розмір еквівалентного навантаження A0,B0,C0,D0;


С - номінальна вантажопідйомність підшипника за паспортними даними: ρ- показник степеня. Для кулькових підшипників ρ=3, для роликових ρ=4.

Довговічність роботи в годинах можна визначати за такою формулою:



(5.9)

де n - частота обертання вала на який установлюються дані підшипники.

6 Вибір установлювальних і притискних пристроїв

Надійне установлення деталі на пристосуванні досягається в тому випадку, коли площа контакту деталі і пристосування максимальна. Ця умова досягається застосуванням установлювальних елементів.

Установлювальні елементи вибираються виходячи з призначення використовуваного пристосування, форми і габаритів деталі. Установлювальними елементами можуть служити: опора, упори, пальці, призми, установлювальні конуси, постелі. Вони утворюють базові поверхні пристосувань і забезпечують правильну орієнтацію деталі.
Затискні механізми служать для закріплення встановлених у пристосування деталей, заготовок, складальних одиниць і повинні відповідати ряду вимог [2].

У складально-зварювальних пристосуваннях частіше усього застосовуються притискачі з механічними, пневматичними, гідравлічними або електромеханічними приводами. В однім пристосуванні бажано застосовувати не більш двох типів притискачів.

При закріпленні виробів на кантувачах-обертачах рекомендується застосовувати самоцентруючі пристрої - патрони або переставні кулачки [1].

Патрони, призначені для закріплення тіл обертання по колу і по конструкції аналогічні патронам для токарських верстатів. Кулачки можуть закріплювати вироби також і прямокутної форми як зовні, так і зсередини. Ці патрони і кулачки встановлюють на планшайбі або безпосередньо на шпинделі кантувача-обертача (тільки патрони).

Зусилля затиску деталей у пристосуванні визначаються в залежності від зварювальних деформацій, які виникають з умови утримання виробу в необхідному просторовому положенні з врахуванням коефіцієнта запасу або переміщення його від службових навантажень.

Більш докладний опис і методика проведення розрахунків притискних пристосувань викладені в технічній літературі [1,2,3,6,].

7 Розрахунок несучої конструкції пристосувань

В основному несучу конструкцію виготовляють із чавунного лиття. Перевагою цього методу є одержання гарної якості литих деталей. При індивідуальному виготовленні часто конструкцію пристосувань виконують зварними з листової сталі Ст2 і Ст.3. Товщина стінок зварних несучих конструкцій приблизно на 20-30 % менша чавунних

Товщину стінки корпуса δ, а також розміри інших конструктивних елементів визначають з умов жорсткості конструкції пристосування [8].

(7.1)

де Mu - найбільший еквівалентний знижаючий момент (визначається відповідно до попередніх розділів).

Орієнтовні розміри основних елементів виливків із чавуну визначаються з відповідної технічної літератури [7-10].

Варіанти завдань курсового проекту



Ва-рі-ант

Маса

G∙103, кг

Дов-жина L, м

Діаметр, м

Висота h, м

Ширина в, м

Ескіз виробу

D

D1

1

2

3



4

5

6



7

8

9



10

11


3,0

0,3


5,0

0,8


0,5

0,6


2,0

1,0


3,0

6,0


4,0

5,0

3,0


6,0

4,0


1,0

5,0


6,0

5,0


4,0

5,0


4,0

2,0

1,0


3,0

1,5


1,0

1,0


2,5

1,0


3,0

3,0


2,0





























12

13

14



15

16

17



170

3,0

0,5


2,0

0,3


3,0

4,0


4,0

4,0

1,5


5,0

1,8


6,0

4,0


5,0

3,0

2,0


2,5

1,5


2,5

2,0


2,2

2,5

1,8


2,0

1,3


2,2

1,7


2,0















18

19

20



21

22


1,0

0,9


0,3

0,2


0,5

1,0

0,8


1,0

0,8


1,2

1,5

1,0


0,8

1,0


0,8

1,8

1,5


1,2

1,2


1,2











23

24

25



26

1,0

0,2


0,05

0,15


2,0

3,0


1,0

1,5










0,5

0,4


0,25

0,3


0,25

0,20


0,15

0,20



Література

1. Гитлевич А.Д., Этингоф Л.А. Механизация и автоматизация сварочного производства. – М.: Машиностроение, 1979. –280с.

2. Рыморов Е.В. Новые сварочные приспособления. – Л.: Стройиздат, 1988. –125с.


3. Севбо П.И. Конструирование и расчет механического сварочного оборудования. – Киев: Наукова думка, 1978. –400с.

4. Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя. Т.2. – М.: Машиностроение, 1978. –584с.

5. Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя. Т.1 – М.: Машиностроение, 1978. –728с.

6. Толстов М.А. Пневматические и пневмогидравлические приспособления. – М.: МАШГИЗ, 1961. –280с.

7. Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя. Т.3 - М.: Машиностроение, 1978. –558с.

8. Цукович Г.М., Боков В.Н., Чернин И.М. Курсовое проектирование деталей машин. – М.: Энергия, 1964. –192с.

9. Дунаев П.Ф., Лепиков О.П. Детали машин. – М.: Высшая школа, 1990. –399с.
10. Устиненко В.Л., Киркач Н.Ф., Баласанян Р.А. Основы проектирования деталей машин. – Харьков: Вища школа, 1983 –410с.

11. Карпенко А.С. Технологічна оснастка у зварювальному виробництві: Навч. Посібник. – К.: Арістей, 2005. – 268 с.



Навчальне видання

Методичні вказівки до виконання курсового проекту з дисципліни

"Механічне та допоміжне устаткування" для студентів спеціальності „Технологія та устаткування відновлення і підвищення зносостійкості машин і конструкцій”.
Укладачі: Олена Павлівна Шиліна

Олег Леонідович Гайдамак


Оригінал-макет підготовлено укладачами

Навчально-методичний відділ ВНТУ


Свідоцтво Держкомінформу України

серія ДК № 746 від 25.12.2001

21021, м. Вінниця, Хмельницьке шосе, 95, ВНТУ

Підписано до друку Гарнітура Times New Roman

Формат 29,7х42 Папір офсетний

Друк різографічний Ум. друк. арк.

Тираж прим.

Зам. №


Віддруковано в комп’ютерному інформаційно-видавничому центрі

Вінницького національного технічного університету


Свідоцтво Держкомінформу України

серія ДК № 746 від 25.12.2001



21021, м. Вінниця, Хмельницьке шосе, 95, ВНТУ





База даних захищена авторським правом ©lecture.in.ua 2016
звернутися до адміністрації

    Головна сторінка