Ирина Эланс

Автор который поможет с любыми образовательными и учебными заданиями

Масляный бак

СОДЕРЖАНИЕ:

Введение 3

1. Краткое описание конструкции 5

1.1 Назначение и условия работы конструкции 5

1.2. Определение свариваемости стали 5

2. Технологическая последовательность изготовления изделия 7

3. Расчет режима параметров сварки 9

4. Выбор и описание механического и сборочно - сварочного оборудования, его технической характеристики 11

5.Определение уровня механизации основной сварочной операции 18

Список использованной литературы 20

Введение

Темой курсового проекта является: «Масляный бак».

Целью курсового проекта является разработка и проектирование сварочных установок, оборудование и приспособлений, необходимых для реализации технологий сборки и сварки масляного бака.

Для достижения поставленной цели были выдвинуты следующие задачи:

Описать назначения и условия эксплуатации бака, характеристику материала изделия;
Выбрать способ сварки и сварочные материалы;
Разработать технологию сборки и сварки бака;
Для разработанной технологии выбрать:

А) механическое и сварочное оборудование;

Б) стандартное оборудование позволяющее механизировать сборку балки;

5) Скомпоновать установку для механизации сварки соединений балка.

Тонкостенные сосуды обычно являются конструктивными элементами различных транспортных установок, в том числе современных летательных аппаратов. С целью снижения веса таких сосудов для их изготовления часто используют листовые материалы, обладающие высокой удельной прочностью - алюминиевые и магниевые сплавы, стали высокой прочности и сплавы титана. Для соединения тонколистовых элементов встык используют преимущественно сварку в среде защитных газов. Существенное улучшение качества стыковых соединений тонкого металла может быть достигнуто за счет пластического деформирования зоны шва путем прокатки между роликами и последующей термической обработки. Такой прием позволяет осуществить заглаживание усиления шва. В сосудах типовыми являются прямолинейные, кольцевые и круговые швы. Приемы выполнения каждого из них имеют свои особенности, разнообразна и применяемая оснастка.

1.Краткое описание конструкции

1.1.Назначение и условия работы конструкции

Данная конструкция относится к оболочному типу, и является тонкостенным сосудом. При расчете конструкцию считают тонкостенной, если толщина его стенки значительно меньше прочих размеров ( в 20 раз и более). С позиции конструктивного оформления сварных соединений и технологии изготовления тонкостенными являются сосуды с толщиной стенки не более 7-10мм. Соединение элементов конструкции осуществляются кольцевыми и круговыми швами, продольными.

Сталь из которой изготовлена конструкция 15ХСНД является низколегированной.

1.2.Определение свариваемости стали

15ХСНД, сталь – низкоуглеродистая с содержанием углерода 0,15%.

Ϭв =490-560 МПа

Свариваемостью металлов называют способность однородных и разнородных материалов образовывать сварное соединение, которое может работать при заданных условиях эксплуатации.

Таблица 1 – Химический состав в % материала 15ХСНД.

C	Si	Mn	Ni	S	P	Cr	As	N	Cu
0,15	0.4-0.7	0.4-0.7	0.3-0.6	до 0.04	до 0.035	0.6- 0.9	до 0.08	до 0.008	0.2-0.4

Оценка свариваемости легированных сталей производится по эквивалентному углероду Сэкв (%) по соотношению (1):

Сэкв = C + Mn/20 + Ni/15 + (Cr + Mo +V)/10 + 0,0025S ≤ 0,45% (1)

Сэкв = 0,15 + 0,7/20 + 0,6/15 + 0,9/10 + 0,0025 × 0,040 = 0,32

Полученная величина Сэкв = 0,32% ниже указанного значения 0,45% это говорит о том, что сталь марки 15ХСНД не имеет ограничений по свариваемости.

Материалом конструкции является низкоуглеродистая сталь 15ХСНД, поэтому целесообразно применить автоматическую сварку под флюсом. Автоматическую сварку выполняют электродной проволокой СВ-08А диаметром 3 мм. При сварке низкоуглеродистых сталей в большинстве случаев применяют флюс АН-348-А. Для прихваток выбираем электрод диаметром 3 мм, УОНИ 13/45. Использованием указанных материалов достигается высокая стойкость металла швов против образования пор и кристаллизационных трещин.

2.Технологическая последовательность изготовления изделия

Таблица 2 – Технологическая последовательность изготовления изделия

Номер операции	Наименование операции	Содержание операции	Используемое оборудование и режимы
1	Транспортировка	Доставка металла со склада на заготовительные участки цеха	Кран балка до 10т Габаритные размеры 18000×500×6000
2	Резка	Термическая резка металла по шаблону на шарнирно-консольной машине фигурной термической резки. Заготовки: по 0.5окрR=100мм Lокр=2Пr=23.14100=628мм Lзаг.=600-2R+0.256282=600-200+314=714мм 1)71410006мм-2шт/изд.(корыто) 2) Полуовальные кольца жесткости 2(700-2R+0.252Пr2) =2(700-2150+0.2523.141502) =1742/2=8 71мм-длина реза половины овала по внешнему краю 714мм-длина раза половины овала по внутреннему краю 6мм-толщина кольца 50мм-ширина кольца 3)3007006мм-2шт/изд.(овальное донышко) Овал с радиусом края 150мм 4)3007006мм-2шт/изд.(овальное донышко с отверстием диаметром 50мм по центру под заливное отверстие)	Шарнирно-консольная машина фигурной термической резки металла по шаблону «Огонек» Горючий газ ацетилен/пропан Привод электрический Перемещение По шаблону или копиру Напряжение, В/Гц АС220,380/50 Толщина разрезаемого металла, мм 5-300 Количество резаков 1-3 Скорость резки, мм/мин 50-4600 Максимальные размеры вырезаемых деталей, мм 1000×1000 Масса машины комплекта, кг, не более 130 Габаритные размеры, мм, не более 1500×1500×1700 мм Электрическая мощность, 100Вт
3	Правка	Правка и штамповка листов осуществляется на гидравлическом прессе
4	Очистка и подготовка поверхности	Очистка листа будет производиться дробеструйной(пескоструйной) камерой	Дробеструйная камера до 20 кг Габаритные размеры 1400×1400×1400

6	Сборка	Сборку (см. формат А2) производим на роликовом стенде с помощью скоб и пневмопрожилов
7 7а	Прихватка Прихватка козырька	Производим прихватку краев стенок в среде защитных газов, и прихватку колец жесткости	Электроды марки ЛЭЗ УОНИ-13/45? Диаметр электрода 4 мм. I=200 A, U=28 B
8	Сварка	Сварку (см. формат А1) производим на горизонтальном вращателе для овальных обечаек сварочной головкой. Используется автоматическая сварка под флюсом	Вращатель горизонтальный, Сварочная головка на базе автомата АДФ-1002, флюс АН-348-А, проволока Св-08А, I=942, A,U=34 B, Vcв=39,4/ч, Vпр=128м/ч
9	Зачистка	Очистка от окалины и ржавчины	ЗАЧИСТНОЙ АВТОМАТ WPOF-4
10	Контроль	Проведение визуального осмотра качества сварных швов, проверка размеров, ультразвуковой контроль	Ультразвуковой дефектоскоп УД9812 Диапазон частот 0,8-12 МГЦ Диапазон измеряемых толщин 0,6-300м.
12	Грунтовка, окраска, маркировка	Автоматическая покраска по предварительно заданной программе	Покрасочная камера

2.Расчет режима параметров сварки

Расчет режимов для прихваток

Сила сварочного тока рассчитывается по формуле (2):

I_св=k*d_э, (2)

где – зависимость от d_э, диаметр электрода 3 мм

Таблица 3 – Определение коэффициента k

d_э, мм	2	3	4	5	6
k	25-30	30-45	35-50	40-55	45-60

k=30

I_св=k*d_э=30*3=90А

прихватки выполняем при токе I_св=90 А

Напряжение дуги, согласно рекомендаций паспорта на данную марку электрода, принимаем Uд=20+0.04 Icв=23.6В.

РАСЧЕТ РЕЖИМА СВАРКИ

Определение силы сварочного тока

1.Расчет сварочного тока, А, производится по формуле (3):

I_св=π·d²₃·a

I_св=3.14*3²*100/3=942 А, напряжение дуги U_д=40 В

2.Скорость подачи электродной проволоки, м/ч, рассчитывается по формуле (4)

V_пр(4)

V_пр=3*10*942/3,14*9*7,8=128 м/ч

где dпр – диаметр проволоки, мм; ρ-плотность металла электродной проволоки, г/см3 (для стали ρ=7,8 г/см3), ɑ_p-коэффициент расплавления проволоки, г/А*ч, ɑ_p=10-12 г/А*ч

3.Скорость сварки, м/ч, рассчитывается по формуле (5):

V_cв= (5)

V_cв=9,8*942/100*0,3*7,8=39.45 м/ч

где ɑ_н-коэффициент наплавки, г/А ч; ɑ_н = ɑ_p·(1-Ψ)=10(1-0.02)=9.8, где Ψ-коэффициент потерь металла на угар и разбрызгивание, принимается равным 0,02 ÷0,03.

При наплавке под флюсом F_в-площадь поперечного сечения одного валика, см², укладываемого за один проход можно принять равной 0,3÷0,6 см².

Таблица 4 – Режимы сварки

Способ сварки	Сила тока Iд А	Напряжение на дуги Uд В	Скорость сварки, Vсв, м/ч	Гост шва, тип, вид, длина	Эскиз разделки кромок, типа соединения со всеми конструктивными элементами	Вспомогательные элементы
Прихватки ручной дуговой сваркой	90	23.6	_	ГОСТ 5264-80		Электрод типа УОНИ 13/45, диаметром 4мм
Автоматическая сварка под флюсом	942	40	39.45	ГОСТ 8713-79		Флюс АН-348-А, проволока Св-08А диаметром 3мм

4.Выбор и описание механического и сборочно-сварочного оборудования, его технической характеристики

1.Очистка листа будет производиться дробеструйной (пескоструйной) камерой (см. рисунок 2).

Рисунок 2 – Дробеструйная камера

Размеры обрабатываемых листов:

толщина 5 ÷ 50 мм;

(допускается обработка плит толщиной до 60 мм с особо высокой плоскостностью по ГОСТ 19903-74)

ширина до 4 600 мм;

длина до 18 000 мм;

Дробеструйные камеры являются полностью автоматизированными установками, имеют высокопроизводительную систему очистки абразивного материала и фильтрации воздуха, могут быть объединены в поточную линию. Обработка напорно-струйным методом и сжатым воздухом.

Дробеструйная камера состоит из четырех герметичных автоматизированных рабочих мест отделенных друг от друга перегородкой. Такая конструкция камеры позволяет одновременную осуществлять загрузку и выгрузку деталей снаружи, и дробеструйную обработку в рабочей камере.

2.Фрезеруем паз размером 10×10. Процесс фрезерования отличается от других процессов резания тем, что каждый зуб фрезы за один ее оборот находится в работе относительно малый промежуток времени. Большую резку осуществляем на шарнирно-консольной машине фигурной термической резки металла по шаблону «Огонек».

Шарнирно-консольная машина фигурной термической резки металла по шаблону «Огонек» используется для вырезки деталей различной формы из листового проката по шаблону. Достоинствами данной машины является: низкая стоимость, высокая надежность, простота конструкции, простота эксплуатации. Недостатки: низкая точность в связи со сложностью изготовления шаблона.

Незаменима в вырезке простых деталей в условиях большой загруженности производства. Возможность установки до 3 газо-кислородных резаков или одного плазменного резака.

Технические характеристики ШКМТР «Огонек»

Горючий газ: ацетилен/пропан

Привод: электрический

Перемещение: по шаблону или копиру

Напряжение, В/Гц: АС220,380/50

Толщина разрезаемого металла, мм

3.Сборку осуществляем с помощью роликового стенда предназначенного для сборки обечаек при сварке продольных швов на вращателях. Так же при сборке используем скобы.

4. Прихватки осуществляем электродами марки ЛЭЗ УОНИ-13/45, диаметр электрода 4мм, предназначены для ручной дуговой сварки особо ответственных конструкций из углеродистых сталей, когда к металлу сварных швов предъявляются повышенные требования по пластичности и ударной вязкости. Сварка во всех пространственных положениях, кроме вертикального сверху вниз, постоянным током обратной полярности.

Характеристики плавления электродов:

Коэффициент наплавки, г/Ач: 9,0

Расход электродов на 1кг наплавленного металла, кг: 1,6

Механические свойства металла шва, не менее

Временное сопротивление разрыву, МПа: 420

Относительное удлинение, %:22

Ударная вязкость, Дж/см², при температуре +20ºС: 150

Ударная вязкость, Дж/см², при температуре -40ºС: 35

Химический состав наплавленного металла, %

Углерод, не более: 0,12

Марганец: 0,35-0,64

Кремний: 0,20-0,30

Сера, не более: 0,030

Фосфор, не более: 0,030

С помощью вращателя удерживаем бак в горизонтальном положении.

Рисунок 5 – Вращатель горизонтальный

Вращатели ВГ-1 предназначены для вращения цилиндрических изделий со сварочной скоростью при автоматической.

Вращатели состоят из корпуса передней приводной стойки (1), задней неприводной стойки (5), передвижной опоры (3), и рельсового пути (6) укрепленного на фундаментной раме.

Передняя стойка имеет механизм вращения состоящий из электродвигателя постоянного тока (7), червячной передачи (4), сменных шестерен (5) и червячной передачи (6). Шестерня червячной цилиндрической (8) и червячной (9) шестерня червячной передачи закреплена на шпинделе планшайбы (2) передней стойки.

Скорость вращения регулируется плавно путем изменения числа оборотов электродвигателя.

Короткие изделия закрепляются только на планшайбе передней стойки. Длинные изделия устанавливаются с применением роликоопоры (3) или крепятся на планшайбах (2) и (4). Расстояние между стойками устанавливается в зависимости от длинны, для чего задняя приводная стойка выполняется переставной.

6. Автомат сварочный АДФ-1002 предназначен для сварки под слоем флюса соединений встык с разделкой и без разделки кромок, для сварки угловых швов вертикальным и наклонным электродом, а также нахлесточных швов.

Швы могут быть прямолинейными и кольцевыми. Автомат в процессе работы передвигается по изделию или по уложенной на нем направляющей линейке. Поставляется с блоком управления для источника питания типа ВДУ-1202 или ТДФЖ-1002.

Сварочная головка на базе автомата АДФ-1002 (см. рисунок 6) для использования в качестве подвесной головки на сварочных порталах и колоннах, включая сварку и наплавку поворотных и кольцевых швов внутри обечаек.

В комплекте: устройство поворота сварочной головки, суппорта для ручного позиционирования сварочной головки, механизм подачи сварочной проволоки, лазерная указка, токоподвод, измерительный шунт. Работает от блока управления БУ-20 с источником ТДФЖ-1002.

Рисунок 6 – Сварочная головка

7. Трансформатор сварочный ТДФЖ-1002,

Трансформатор является источником переменного сварочного тока для автоматической сварки под слоем флюса малоуглеродистых и низколегированных сталей.

- Регулирование сварочного тока плавно-ступенчатое.

- Надежны, просты в эксплуатации и обслуживании.

- Охлаждение воздушное принудительное.

- Предназначены для работы в сложных климатических условиях с диапазоном температур от -10 град С до +40 град С.

Сварочные трансформаторы серии ТДФЖ

Номинальные параметры трансформаторов ТДФЖ соответствуют требованиям ГОСТ 7012-77 на трансформаторы для автоматической сварки под флюсом. Трансформаторы этой серии имеют тиристорное регулирование и обеспечивают импульсную стабилизацию процесса сварки.

Магнитопровод трансформатора наборный, бесшпилечной конструкции, изготовлен из стали марки 3414 толщиной 0,35 мм. Обмотки выполнены шиной, намотанной «на ребро». В трансформаторе ТДФЖ-1002 применена алюминиевая шина марки АДО, в ТДФЖ-2002-медная шина марки МГМ. Первичная и вторичная обмотки состоят каждая из двух катушек, разделенных для удобства на две последовательно соединенные секции. Между секциями катушек вторичной обмотки установлены обмотки импульсной стабилизации.

В окне трансформатора размещены две катушки реакторной обмотки, позволяющей производить ступенчатое регулирование тока. В трансформаторе ТДФЖ-1002 полный диапазон регулирования разбит на две, а в трансформаторе ТДФЖ-2002 – на три ступени; третья ступень регулирования в трансформаторах ТДФЖ-2002 обеспечивает возможность сварки при больших (до 40 В) падениях напряжения в сварочных проводах.

В трансформаторе ТДФЖ-1002 для создания диапазона мелких токов катушки реакторной обмотки включены последовательно и согласно по

отношению к первичной обмотке; в трансформаторе ТДФЖ-2002 катушки реакторной обмотки включены последовательно для сварки в диапазоне малых токов и параллельно – в диапазоне средних токов. При сварке в диапазоне больших токов реакторные обмотки не включаются.

Рисунок 7 - Упрощенная схема трансформатора ТДФЖ-1002

Тиристоры VS1 и VS2 регулируют напряжение на первичной обмотке силового трансформатора Т1. При сварке в диапазоне малых токов последовательно с первичной обмоткой трансформатора включают две воздушные катушки реакторной обмотки.

Защита силовых тиристоров VS1 и VS2 от коммутационных перенапряжений производится RC-цепью (С1 и R1). Защита управляющих переходов тиристоров от случайных сигналов осуществляется регистраторами R2 и R3 и конденсаторами С2 и С3. Импульсы управления поступают на тиристоры с ФУ, на вход которого подана разность сигналов задания рабочего напряжения и обратной связи.

Цепь задания рабочего напряжения питается от обмотки Т2.3 вспомогательного трансформатора Т2. После выпрямления диодным мостом VD1 и сглаживания конденсатором С4 напряжение подается через резистор R4 на стабилитрон VD2. Для параметрической стабилизации рабочего напряжения трансформатора используется делитель из резисторов R5 и R6

Рисунок 8 - Внешние характеристики трансформатора ТДФЖ-2002

В результате напряжение на обмотках силового трансформатора возрастает до прежнего значения.

Трансформатор включается на сварку выключателем К1. При этом подается питающее напряжение на ФУ, на узел задания рабочего напряжения (обмотка Т2.3) и на выходное устройство ФУ (обмотки Т2.4 и Т2.5). на выходных зажимах силового трансформатора устанавливается напряжение холостого хода, соответствующее уставке потенциометра R7.

В случае пробоя силовых тиристоров У81 и У32 при отсутствии сварки на вторичной обмотке трансформатора появляется полное напряжение холостого хода. Для обеспечения безопасности обслуживающего персонала предусмотрена автоматическая защита. С этой целью выводы независимого расцепителя НР автоматического выключателя Q1, установленного на входе трансформатора, через размыкающий контакт магнитного пускателя Q2 подключены на выходные зажимы трансформатора, что обеспечивает практически мгновенное отключение его от сети при появлении напряжения холостого хода в процессе настроечных работ.

5. Определение уровня механизации основной сварочной операции

Для того чтобы определить уровень механизации основной сварочной операции выполняемой на спроектированной установке (формат А1) необходимо пронормировать ручную и механизированную сварку изделия в целом.

1. Определение трудоёмкости Tpi при ручной дуговой сварке

Для РДС будут использоваться электроды: d=3 мм

1.1.Определение скорости сварки по формуле (6):

Icв=k ∙ dэ=30*3=90А;

Vcв=(a ∙ Icв) / (100 ∙ Fш ∙ p)=(10∙90) / (10∙0,3∙7,8)=0,38м/ч (6)

Длина всех швов при сварке бака составит:

Lш=2*1000+4*2Пr=4512мм

Tp1= Lш / Vcв=4.5 / 0,38=11.84 (7)

2. Определение трудоёмкости Tpi при автоматической сварке

Автоматическая сварка будет вестись в один проход со скоростью сварки Vcв=39.4 м/ч.

Длина щвов при автоматической сварке балки составит:

Lш=4512мм

Tмi=Lш / Vcв=4.5 / 39.4=0.11ч

4.Определение количественного показателя уровня механизации

У1={( Tмi ∙ П) / [(Tмi ∙ П) + Tp] } ∙ 100%, (9)

где Тр=0,3 ∙ Tмi=0,3∙0,11=0,033

У1={( 0,11 ∙ 10) / [(0,11 ∙ 10) + 0,033] } ∙ 100%=97%

5.Определение качественного показателя уровня механизации

У2={[( Tмi ∙ П) – Tмi ] / [(Tмi ∙ П) + Tp] } ∙ 100%

У2={[ ( 0,11 ∙ 10) – 0.11] / [(0,11 ∙ 10) + 0,033] } ∙ 100%=87%

Cписок использованной литературы

1. Гитлевич А.Д., Жиотинский Л.А., Клейнер А.И. «Альбом механического оборудования сварочного производства». М., «Высшая школа», 1974. – 126 с., ил.

2. Гитлевич А.Д., Этингов Л.А. «Механизация и автоматизация сварочного производства». 2-е изд., перераб. – М.: «Машиностроение», 1979. – 280 с., ил.

3. Конищев Б.П. «Сварочные материалы для дуговой сварки»: Справочное пособие: В 2-х т., Т 2: Сварочные проволоки и электроды/ Н.Н. Потапов, Д.Н. Баранов – М.: «Машиностроение». 1993.-768 с.: ил.

4. Маслов Б.Г. «Производство сварных конструкций: учебник для студ. учреждений сред. проф. Образования / Б.Г. Маслов, А.П. Выборнов. – М.: Издательский центр «Академия», 2007. – 256 с.

5. Задания к курсовому проекту и контрольной работе и методические указания по их выполнению по дисциплине «Механизация и автоматизация сварочного производства». Екатеринбург: 2001. – 19с.

Масляный бак 📙 Курсовая → 🆔 120894