Повышение производительности ТЭСА 51-114

 

 

СОДЕРЖАНИЕ

 

ЗАДАНИЕ НА ПРОЕКТ

РЕФЕРАТ

ПЕРЕЧЕНЬ ЛИСТОВ ГРАФИЧЕСКИХ ДОКУМЕНТОВ

ВВЕДЕНИЕ

1. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
1. Краткое описание технологического процесса получения труб на ТЭСА 51-114
2. Описание и краткая характеристика на летучий трубоотрезной станок со сменными головками
3. Технические характеристики агрегата и отдельных видов оборудования
4. Расчет усилия реза
2. КОНСТРУКТОРСКАЯ  ЧАСТЬ
1. Литературный обзор режущих устройств
2. Выбор вариантов для разработки
3. РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ
1. Расчет параметров гидроцилиндра подачи пилы
1. Определение наружного диаметра и толщины стенки
2. Расчет штока гидроцилиндра
3. Определение движущего усилия на штоке
2. Расчет привода дисковой пилы
3. Расчет маятникого редуктора
1. Расчет зубчатых колес редуктора
2. Проверка долговечности подшипников
3. Проверка прочности шпоночных соединений
4. ВОПРОСЫ ЭКСПЛУАТАЦИИ
1. Техническое обслуживание
2. Смазка
3. Ремонт
5. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ОБОСНОВАНИЕ КОНСТРУКТИВНОЙ РАЗРАБОТКИ
1. Влияние разработки на технико-экономические показатели производства труб в линии трубоэлектросварочного агрегата ТЭСА 51-114
2. Прогноз объемов производства готовой продукции
3. Разработка и внедрение проектного решения
4. Расчет потребности в капитальных вложениях
1. Расчет производственных затрат
2. Капитальные вложения в основные фонды
5. Расчет капитальных вложений в изменение оборотных средств
6. Расчет проектной себестоимости продукции
7. Выбор источников финансирования
8. Экономическая эффективность технического решения
9. Определение точки безубыточности
6. БЕЗОПАСНОСТЬ И ЭКОЛОГИЧНОСТЬ ПРОЕКТА
1. Введение
2. Требования механической безопасности
3. Электробезопасность
4. Шум и вибрация
5. Вентиляция
6. Производственное освещение
7. Пожарная безопасность
8. Чрезвычайные ситуации
9. Расчет риска работ
10. Экологичность

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

СПЕЦИФИКАЦИ

 

РЕФЕРАТ

 

В данном дипломном проекте рассматривается задача повышения производительности ТЭСА 51-114, посредством модернизации летучих ножниц, которые такжe будут обеспечивать плавность работы узла.

Рассмотрены и проанализированы аналогичные узлы в трубосварочных агрегатах.

Выполнены расчеты мощности привода, ряд прочностных расчетов, а отдельные расчеты были произведены с использованием

ПЭВМ (Mathcad 7-PLUS).

Рассчитаны технико-экономические показатели проекта. Модернизация летучих ножниц приводит к увеличению объема производства на 16 тыс т/год, срок окупаемости 2000 г. Так-жэ в дипломе рассмотрены вопросы экологичности и безопасности.

Данная разработка предназначена для внедрения на Первоуральском новотрубном заводе.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ПЕРЧЕНЬ ЛИСТОВ ГРАФИЧЕСКИХ ДОКУМЕНТОВ

 

 

Наименование	Обозначение	Кол- во	Фор мат
План участка	ДП 17.03 991 679 01 ВО	1,5	А1
Станок трубоотрезной летучий со сменными платформами	ДП 17.03 991 679 02 СБ	3	А1
Платформа	ДП 17.03 991 679 03 СБ	1	А1
Головка режущая	ДП 17.03 991 679 04 СБ	2	А1
Зубчатое колесо	ДП 17.03 991 679 05	1	А3
Шестерня	ДП 17.03 991 679 06	1	А3
Вал	ДП 17.03 991 679 07	1	А3
Втулка	ДП 17.03 991 679 08	1	А3
Демонстрационный лист	ДП 17.03 991 679 09	1	А1
Экономический лист	ДП 17.03 991 679 10	1	А1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВВЕДЕНИЕ

 

       Более 70 % общего объема производства стальных труб составляют сварные трубы, причем производство сварных труб развивается более быстрыми темпами, чем бесшовных. Стальные сварные трубы широко применяют во многих отраслях народного хозяйства:

• нефтяной и газовой промышленности,

• строительной промышленности,

• энергетике,

• химической промышленности,

• сельском хозяйстве и др.

      Современные  методы производства сварных  труб позволяют получать трубы, отличающиеся большой точностью по толщине стенки и диаметру, низкой себестоимостью, малым расходом металла. Сварные трубы изготавливают размерами 6-1620 мм по наружному диаметру и толщиной стенки 0,15-26 мм. Существуют также трубоэлектросварочные агрегаты для производства труб большого диаметра.

К настоящему времени известно много способов производства труб, которые отличаются друг от друга как применяемыми методами сварки, так и способами формовки листового материала в трубную заготовку. На рис. 1. представлена классификация способов производства сварных труб.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Классификация способов производства сварных труб.  

 

 

   

 

Рис. 1.

 

       В настоящее  время повысился спрос на качество  продукции и на количество такой продукции. Целью данной работы является рассмотрение вопроса увеличения производительности, посредством реконструкции режущей головки трубоотрезного стана.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

 

1. Принцип работы и основные технические характеристики ТЭСА 51-114

 

Назначение

Трубоэлектросварочный агрегат ТЭСА 114 предназначен для изготовления электросварных прямошовных труб:

- конструктивных по ГОСТ 10704-76 и  водо-газопроводных по ГОСТ 3262-75 диаметром от 51мм до 114мм с толщиной  стенки от 2 до 5мм.

- профильных прямоугольных труб  по ГОСТ 8645-68, квадратных по ГОСТ 8639-82, 13663-86 размерами 60х30...100х50 и 80х80 с толщиной стенки от 2 до 5мм.

Трубы изготавливаются из сталей марок 10, 20 по ГОСТ 1050-74, а также низколегированных марок 09Г2 и 09Г2С по ГОСТ 17066-80 с химическим составом в соответствии с ГОСТ 19282-73 и следующими механическими свойствами:

- временное сопротивление разрыву 45

- относительное удлинение не  менее 13%

 

Технологический процесс 

(см. чертеж ДП 17. 03 991 679 01 ВО)

 

Порезанная агрегатом продольной резки на необходимую под сварку ширину и смотанная в рулоны лента со склада заготовки электромостовым краном подается на накопитель рулонов поворотный (1). При этом производится ориентация рулонов с учетом необходимости в последующем осуществлять отгибку конца либо верхней, либо нижней частях рулона.

С консольных рычагов накопителя рулоны снимаются подъемной призмой загрузочной тележкой (2), фиксируется двумя прижимочными рычагами и тележка занимает промежуточное положение в ожидании окончательной разметки предыдущего рулона. Когда пиноль разматывателя (3) освободится от рулона, тележка автоматически перемещается в исходное положение. Затем пиноль выдвигается, заходит во внутреннее отверстие рулона и кулачки цангового зажима, фиксируют его на пиноли, а тележка после этого возвращается за следующим рулоном.

После возврата пиноли в рабочее положение к рулону подводится прижимной ролик и нож отгибатель. Обручка снимается и удаляется в ручную.

Если остаточная рулонная кривизна огибаемого конца ленты препятствует продвижению ленты тянущим роликам листоправильной машины (50), то производится правка конца ленты, опирающейся на проводковую часть ножа, при помощи одного или многоразовых воздействий специального ролика, имеющего перемещения перпендикулярные поверхности ножа. Затем тянущими роликами лента задается в листоправельную машину. Концы ленты вырезаются листовыми ножницами  с нижним резом. Обрезки сбрасываются в короб, установленный в приямке рядом с ножницами.

Затем передний конец рулона поступает в стыкосварочную машину (8), где после центровки и обрезки, он приваривается к заднему концу предыдущего рулона.

После стычковой сварки “непрерывная” лента при помощи тянущих роликов (7) нагоняется в спиральный накопитель (10). При первичной заправке агрегата установка ленты из горизонтального в вертикальное положение производится в специальной проводке с механическим кантователем (9).

Извлекаемая из накопителя лента, возвращается в горизонтальное положение на выводном устройстве (11). Тянущее усилие для извлечения ленты создается второй парой роликов, аналогичных тем, что установлены перед спиральным накопителем.     

Между выводным устройством и тянущими роликами устанавливается устройство для зачистки кромок ленты (12) при помощи вращающихся металлических щеток. Зачистка производится с целью удаления заусенцев, образующихся при роспуске рулонов на АПР, а также рыхлой металлургической окалины и других загрезнений (исключая жиры).

В дальнейшем лента по роликовому столу подается в формовочный стол (12), где сворачивается в требующую заготовку и после нагрева ТВЧ при помощи охватывающего индуктора, сваривается в волках трубосварочной машины (16). Наружный град срезается в горячем состоянии резцами после его насечки специальной постоянно вращающейся звездочкой и выглаживается волками гладильной клетки. Насечка грата осуществляется с целью упрощения процесса сбора срезного грата в короб, который расположен в приемке рядом с трубосварочной машиной. Для срезания внутреннего грата используется специальный гратосниматель, штанга которого закрепляется на рабочей клетке формовочного стана. Смена резца у внутреннего гратоснимателя производится через окно в трубной заготовке. Вырезка окна производится плазмотроном, который автоматически перемещается специальным устройством. Сварной шов охлаждается в двух секциях охлаждающего устройства, после чего труба поступает в калибровочный стан (20), где приобретает окончательный размер и подвергается продольной правке. На выходе установлен пост контроля сварного шва (21). Контроль осуществляется ферозоидным дефектоскопом. При обнаружении дефекта краскоотметчик наносит метку и такая труба автоматически сбрасывается в карман для брака (23).

“Непрерывная” труба разрезается на мерные длины сдвоенным летучим отрезным станком (53). Станок оснащен 2 типами отрезных головок. Круглые трубы отрезаются дисковыми ножами, а профильные - зубчатым пильным диском.

Изготовление профильных (квадратных и прямоугольных) труб производится в пяти четырех валковых приводных клетях (44), которые устанавливаются на основании калибровочного стана.

После отрезки, трубы отводящим рольгангом транспортируются к трубоправильной машине, на которой правятся круглые трубы. Профильные трубы транспортируются через машину при разведенных валках. Задача труб в правильную машину производится устройствами входной стороны, а прием труб за правильной машиной производится механизмом выходной стороны.

После правки круглые трубы подвергаются дефектоскопии с целью обнаружения дефектов типа нарушение сплошности. Способ контроля вихре токовой. Дефектоскоп устанавливается на площадке поста контроля. Трубы, имеющие дефект автоматически маркируются краской  и сбрасываются в карман для брака, который расположен между двумя линиями зачистки торцов. Годные трубы на ходу поочередно сбрасываются на линии зачистки торцов труб (24).

Управление сбрасывателем осуществляется от датчика, расположенного перед линией, фиксирующего прохождение заднего конца трубы. Затем на рольганге торцы труб перед задачей их в устройство зачистки заусенцев. Заусенцы удаляются двумя торцевыми иглофрезами, совершающими планетарные движения. За торцовочными располагаются установки промывки и продувки внутренней полости труб. Промывка производится с целью удаления срезанного внутреннего грата. При производстве труб без снятого внутреннего грата эти установки могут отключится.

После линии зачистки заусенцев трубы передаются на участки пакетирования (56), но периодически несколько труб от партии подъемным рольгангом, расположенным на стыке линий зачистки и участков пакетирования, передается на линию осмотра (25). Здесь контролерами производится осмотр труб. Операция вращения труб механизирования.

В составе линии имеются устройства отрезки технологических проб, действующее автоматически. Если при осмотре будет обнаружена дефектная труба, она по команде оператора с ПУ выбрасывается в карман. Годные трубы отводящим рольгангом подаются на один из участков пакетирования. При движении по этому рольгангу трубы проходят через систему фотодатчиков прибора измерения длины, которым определяется длина каждой годной трубы, суммируется общая длина и считается количество труб. Результаты индицируются на обще становом табло, а счет количества труб, кроме того управляет работой карманов, которые заполняются и разгружаются по очереди.

 

Отдельно стоящее оборудование отделки.

- Участок гидроиспытания  труб состоит из входной стороны  и выходной стороны пресса. Мостовым краном пакет труб укладывается в приемно-разборочное устройство входной стороны.

Из ПРУ трубы выкачиваются на примыкающую решетку. Затем реечным перекладывателем они последовательно подаются на позиции выравнивания торцов и промывки внутренней полости. После этого трубы загружаются в пресс и испытываются гидравлическим давлением. За прессом перекладывателем с разновысокими рейками обеспечивается транспортирование труб в наклонном положении, что способствует сливу из внутренней полости испытательной жидкости. Остатки жидкости удаляются на позиции продувки сжатым воздухом. В районе отводящего рольганга выходной стороны располагаются 2 ряда карманов, один из которых предназначен для труб, выдерживавших испытания, другой для забракованных труб.

- Участок вырезки  дефектных мест состоит из  устройства загрузочного, устройства резки труб и оборудования сброса труб. Пакет доставляется на приемную решетку. Подъемными рычагами пакет рассыпается по решетке и часть труб нижнего ряда цепным транспортером подается к дозирующей звездочке. В средней части транспортера   установлен регулируемый по высоте отсекатель, который препятствует многорядной транспортировке и укладывает профильные трубы в широкую полку. Дозирующей звездочкой трубы поштучно передаются на призму экстренцикового укладывателя, посредством которого плавно укладывается на рольганг.

Резка производится зубчатым пильным диском. Дефектный участок может быть разрезан на отрезки длиной 600 мм, которые сбрасываются в короб. Обрезки длиной от 2-5 м сбрасываются в первый по ходу движения карман, а более 5  во 2 карман.

- Участок инспекции  труб. Состоит из устройства загрузочного, аналогичного участка вырезки дефектных мест, линии поточных инспекций труб, в составе которой устройство для отрезки технологических проб два устройства зачистки торцов, установка прочистки и продувки труб, измеритель длины и счёта количества труб и 3 ряда карманов.

Загрузочным устройством труба выдается на подводящий рольганг и транспортируется до упора участка осмотра. Здесь подъемным люнетом труба отрывается от рольганга и вращается для удобства осмотра всей ее поверхности. Трубы имеющие неисправный брак, сбрасываются в карман, расположенный на одной оси с участком осмотра трубы, требующие вырезки дефектного места, перекладывателем подаются на первый отводящий рольганг и затем сбрасываются в карман. Годные трубы подвергаются чистке торцов, промывке и продувке внутренней полости.

Промываются трубы имеющие внутри срезанный грат. После этих операций трубы отводящим рольгангом направляются к карману для годных труб. При движении по рольгангу производится измерение длины и счет количества труб. Результаты индицируются на табло возле пульта управления.   

- Установка обвязочных  машин (26) состоит из 3 секций, каждая  из которых имеет формователь пакета и механизм обвязки проволокой. Количество ниток в одной связки может устанавливается от 2-5.

- Установка для  перемотки проволоки (31) предназначена  для намотки на катушки проволоки. Катушки затем устанавливаются в обвязочных машинах.

- Весы предназначены  для взвешивания пакетов труб, поставляемые к весам краном. Результаты взвешивания печатаются на бумажной ленте.

- Сменные комплекты  оборудования формованного стана (41), трубосварочные машины (42), калиброванного стана (43) и профилировочного стана (44) располагаются на стендах. Здесь производится их подготовка перевалки агрегата на производство нового ассортимента.

- Тележки широкой  колеи (40) предназначены для транспортирования  пакетов труб из одного пролета в другой.

- Моторные тележки  узкой колеи (55) предназначены для транспортировки рулонов ленты со склада к стану.

 

2. Описание и краткая характеристика на летучий трубоотрезной станок со сменными головками

 

Компоновка и принцип работы.

Станок состоит из сварной станины, по которой от реечного привода возвратно-поступательно перемещается каретка.

На каретке устанавливаются: платформы с зажимными и отрезными устройствами, рольганги для транспортировки труб, механизм отбора и поддерживающий лоток. Гидростанция, пульт, шкафы управления и привод каретки устанавливаются отдельно. Масло от гидростанции и напряжение на подвижную часть станка подаются через энергоноситель рычажного типа.

Отрезка труб заданной длины осуществляется пильным диском, имеющим радиальную подачу относительно трубы или тремя отрезными роликами, вращающимися вокруг отрезаемой трубы.

Цикл работы станка включает в себя следующие этапы:

• Движение каретки из исходного положения с ускорением в направлении перемещения трубы.
• Зажим трубы.
• Рабочая подача режущего инструмента.
• Отвод режущего инструмента.
• Разжим.
• Торможение каретки. 
• Реверс каретки с ускорением против направления движения трубы.
• Движение каретки с постоянной скоростью.
• Торможение каретки и установка ее в исходное положение.
• Кинематическая схема.

На кинематической схеме представлены механизмы трубоотрезного сдвоенного станка: платформы их привод и все узлы, закрепленные на платформах.

Перемещение платформ осуществляется электродвигателем постоянного тока, который через шестерни редуктора, через шестерню  реечного редуктора перемещает рейку, смонтированную на каретке по направляющим станины.

Ролики с ребордами  смонтированные по одной стороне каретки, предохраняют последнюю от бокового смещения.

Перемещение фрезы осуществляется гидромотором, который через кривошип  и шатун  сообщает качательные движение сателлита, на которой закреплен корпус со шпинделем  и фрезой. Отрезка трубы осуществляется за один оборот кривошипа.

 

Описание основных узлов станка:

• Станина

Станина стана состоит из сварных рам, соединенных между собой. Рядом со станиной на отдельном основании установлен привод каретки. На станине установлены прямоугольные направляющие (рельсы), по которым перемещается каретка.

• Каретка

Каретка предназначена для монтажа и перемещения исполнительных механизмов. Представляет собой сборную конструкцию, установленную на опорных катках, на которых она перемещается по направляющим станины.

На боковой части каретки установлена прямозубая рейка, с помощью которой каретка совершает возвратно-поступательное движение.

На верхней части каретки монтируются:

- две  сменные платформы с исполнительными  механизмами;

- промежуточные  рольганги;

- кронштейн  для крепления энергоносителей;

- лоток;

- гидроаккомуляторы;

На каретке установлены 2 сменные платформы. Одна закреплена постоянно, другая может менять свое положение относительно первой в зависимости от длины отрезаемой трубы. Платформы устанавливаются в зависимости от способа резки.

• Платформа

Состоит из сварной рамы на которой установлены: фрезерная головка, зажим, привод подачи, кожух.

Платформа

Состоит: головка отрезная, зажим, кронштейн, панель смазки.

В случае изменения диаметра отрезаемых труб регулируется положение платформы по высоте. Регулировка осуществляется упорными болтами.

• Головка фрезерная

В сварном корпусе смонтирован шпиндель на котором закреплен пильный диск (фреза). Вращение шпиндель получает от электродвигателя, установленного соостно со шпинделем на плите. Плита имеет возможность совершать качательные движения от кривошипношатуннго механизма. За один оборот кривошипа происходит отрезка трубы и возврат фреза в исходное положение.

В разъемном чугунном корпусе смонтирован шпиндель с приводом вращения и механизмом подачи дисковых ножей. Подача дисковых ножей производится двумя гидроцилиндрами и гильзой, воздействующими на  ползуна через систему рычагов. К ползунам закреплены держалки с дисковыми ножами.

• Редуктор

Состоит из сварного корпуса, внутри которого расположена пара зубчатых колес, осуществляющая передачу на рейку привода каретки.

• Корпус редуктора является маслинным резервуаром. Реечная шестерня редуктора выставляется, так чтобы обеспечивалась плавная работа реечного зацепления на всей длине хода каретки.
• Механизм отмера

Предназначен для отмера длины труб непрерывно движущихся из стана и подачи команд на разгон станка и зажим.

Состоит из сварного корпуса, эталонного диска, перекатывающегося без скольжения по трубе и счетчика импульсов, соединенного с валом эталонного диска. Счетчик импульсов в паре с блоком цифровой индикации, выдают последовательно команды на разгон каретки и зажим трубы. С помощью механизма можно отрезать тубы длиной в 12 м. Регулировка длины отрезной трубы осуществляется за счет настройки УЦИ.

• Зажим

Зажим предназначен для зажима труб перед отрезкой и представляет собой сварной корпус, на котором закрепляются ползуны с зажимными губками. Ползуны связаны между собой рычажным синхронизатором, который обеспечивает стабильное центрирование трубы. Перемещение ползунов осуществляется гидроцилиндром. Кулачки являются сменными и устанавливаются в зависимости от диаметра обрезаемой трубы.

• Привод

Состоит из сварной рамы и предназначен для монтажа электродвигателя и редуктора привода перемещения каретки.

• Энергоноситель

Энергоноситель состоит из сварной стойки к которой шарнирно присоединена рычажная система. Рычажная система состоит из трубопроводов для подвода давления к гидроаппаратуре и напряжения к электрооборудованию, установленный на подвижной части  стакана.

 

 

 

1.3. Технические характеристики агрегата  и отдельных видов оборудования

 Техническая характеристика трубосварочной машины представлена в табл. 1.1.

Таблица 1.1.

Техническая характеристика трубосварочной машины.

 

Параметры	Единицы измерения	Величины
Диаметр трубы	мм	51-114
Толщина стенки трубы	мм	2-5
Скорость сварки	м\мин	20-120
Количество сварочных валков	шт.	2
Усилие на один валок	кг	5000
Диаметр катающий сварочных валков	мм	240
Габаритные размеры: • длина • высота • ширина	мм	5630 1750 2300

 

Техническая характеристика трубоэлектросварочного агрегата приведена в табл. 1.2.

Таблица 1.2.

 Техническая характеристика  ТЭСА 51-114.

 

Параметры	Единицы измерения	Величины
Заготовка горячекатаная или холоднокатаная лента	—	—
Диаметр рулона: • наружный диаметр • внутренний диаметр	мм	1000-1600 500-750
Масса рулона (mах)	т	5
Размеры ленты: • ширина • толщина	мм	160-370 2,0-5,0
Размеры трубы: • диаметр наружный                 • толщина стенки                 • длина	мм мм м	51-114 2.0-5,0 6-9
Масса трубы (mах)	кг	210
Скорость сварки	м\мин.	20-120
Производительность	тыс.т\г	160,3
Площадь занимаемая агрегатом	м	6200
Масса механооборудования агрегата	т	1300