Производство и монтаж сварных конструкций
Аннотация
Данный курсовой проект является подведением итогов изучения курса «Производство и монтаж сварных конструкций».
Курсовой проект посвящен расчетам и конструированию участка цеха по изготовлению верхняка основного. Работа состоит из девяти разделов, охватывающих все вопросы по изготовлению верхняка.
Первый раздел курсового проекта посвящен назначению и описанию конструкции, приведена краткая характеристика особенностей работы и описание ее составляющих.
Во втором разделе производиться описание существующего технологического процесса изготовления верхняка и его критический анализ.
В третьем
разделе приведены меры по устранению
недостатков существующего
Четвертый
раздел рассматривает новый
Пятый раздел содержит данные расчетов прихваток, полуавтоматической сварки.
В шестом разделе приведено нормирование операций изготовления основного верхняка.
Седьмой раздел рассматривает расчет геометрических размеров участка цеха, расчет необходимого количества оборудования, расчет состава и числа рабочих.
Восьмой раздел посвящен рассмотрению контроля качества изготовления верхняка.
В девятом разделе рассматривается анализ опасных и вредных факторов, безопасная организация работ, меры пожарной безопасности в цеху.
Содержание
Аннотация |
1 |
Нормативные ссылки |
3 |
Введение |
4 |
1 Назначение, описание и технические характеристики верхняка основного ГМ-14/22 |
7 |
1.1 Особые требования, предъявляемые к конструкции и сварным соединениям |
8 |
1.2 Технологичность конструкции |
9 |
1.3 Оценка свариваемости металла |
12 |
2 Анализ существующего |
14 |
2.1 Недостатки технологического |
17 |
3 Проектирование нового технологического процесса |
18 |
3.1 Описание технологического |
18 |
3.1.1 Заготовительное отделение |
18 |
3.1.2 Правка |
18 |
3.1.3 Термическая машинная резка |
19 |
3.1.4 Зачистка |
20 |
3.1.5 Фрезерование |
21 |
3.1.6 Рабочее место разделки кромок |
22 |
4 Проектирование сборочно- |
24 |
4.2.1 Описание рабочего места сборки-сварки узла №1 |
25 |
4.2.2 Описание рабочего места сборки-сварки узла №2 |
27 |
4.2.3 Описание рабочего места сборки-сварки узла №3 |
29 |
4.2.4 Описание рабочего места общей сборки-сварки |
31 |
5 Расчет режимов сварки |
34 |
5.1 Расчёт режима постановки |
34 |
5.2 Расчет режима |
37 |
6 Нормирование технологического процесса |
42 |
6.1 Нормирование технологических операций |
44 |
7 Расчет и проектирование |
52 |
7.1 Расчет приспособления рамы |
52 |
7.2 Расчет пневматического прижима |
53 |
8 Планировка участка |
56 |
8.1 Расчет геометрических |
56 |
8.2 Определение состава и потребного количества работающих |
58 |
8.3 Расчет необходимого количества рабочих мест 9 Контроль
качества изготовления |
59 62 |
9.1 Задачи технического контроля
|
62 |
9.2 Контроль поступающих |
63 |
9.3 Пооперационный контроль |
64 |
9.3.1 Контроль деталей и заготовок |
64 |
9.3.2 Контроль сборки узлов |
64 |
9.3.3 Порядок исправления дефектов |
66 |
10 Техника безопасности, охрана труда и защита окружающей среды |
67 |
10.1 Требование техники |
68 |
10.2 Освещение рабочих мест |
69 |
10.3 Ожоги каплями жидкого металла или шлака |
70 |
10.4 Вентиляция |
70 |
10.5 Электробезопасность |
71 |
10.6 Пожарная безопасность |
71 |
Заключение |
73 |
Список используемых источников |
74 |
Приложение А |
76 |
Приложение Б |
80 |
Приложение В |
83 |
|
|
Нормативные ссылки
В данном дипломном проекте использованы ссылки на следующие стандарты:
ГОСТ 12.2.052-81 Система стандартов безопасности труда.
ГОСТ 12.3.003-75
ССБТ Работы электросварочные. Требования
ГОСТ 31.211.42-93
Детали и сборочные единицы сборно-
ГОСТ 2601-84 Сварка металлов. Термины и определения основных понятий.
ГОСТ 3424-79 Соединения сварные. Методы контроля качества.
ГОСТ 7502-98
Рулетки измерительные
ГОСТ 8050-80 Защитный газ СО2.
ГОСТ 14771-76* Дуговая сварка в защитном газе. Соединения сварные.
ГОСТ 2246-80 – сварочная проволока Св-08Г2С
СМК ФС 1.1.02.1–2004 Правила оформления учебной документации. Общие требования к текстовым документам.
СМК ФС 1.1.03–2004 Правила оформления учебной документации. Общие требования к графическим документам.
СМК ФС 1.1.04–2004 Правила оформления учебной документации. Основные надписи.
Введение
1986 год.
Впервые в Министерстве
2001 год.
Совместно с фирмой ДБТ (
2004 год.
Совместно с фирмой ДБТ (
2004-2005 годы. Проведена модернизация крепи «Глиник 08/22» для шахты «Казахстанская» (Глиник-15/29).
2006 год. Освоено изготовление модернизации крепи «ГМ-14/22».
Механизированная крепь является одной из важнейших составных частей при добыче угля в современных шахтах.
Механизированная крепь впервые создана в CCCP, первая конструкция такой крепи предложена советским инженером И. А. Журавлёвым в 1932, промышленные испытания её осуществлены в 1934-35 на руднике "Сулюкта" в Средней Азии. В 1946 был изготовлен и испытан в Кузнецком бассейне первый угледобывающий агрегат "Кузбасс" с механизированной гидрофицированной крепью. Первая серийная механизированная крепь (М87) изготовляется с 1967.
Механизированная крепь (самопередвигающаяся металлическая гидрофицированная крепь очистного забоя) предназначенная для поддержания пород кровли, сохранения очистной выработки в рабочем и безопасном состоянии; обеспечивает механизацию процессов крепления и управления породами кровли, передвижения и удержания става забойного конвейера.
Область
применения современной механизированной
крепи — очистные забои пологих,
наклонных и крутых пластов мощностью от 0,7 до 5 м.
Могут работать при подвигании очистного
забоя по простиранию, восстанию и падению.
Основной способ управления кровлей при
применении механизированной крепи —
обрушение; имеется опыт закладки выработанного пространства.
Секции крепи передвигаются
В состав
секции могут дополнительно входить
устройства: силовой связи основания
с верхним перекрытием, обеспечения
направленного передвижения секции,
удержания плоскости забоя от
высыпания, а забойного конвейера
от сползания; активного подпора
верхнего перекрытия в процессе передвижения
секции; для борьбы с пылью и
др. В качестве привода механизированной
крепи применяется система
- Назначение, описание и технические характеристики верхняка ос
новного ГМ-14/22
Механизированная крепь состоит из сборочных единиц: основание опирающегося на породы почвы; верхняка основного, поддерживающего породы кровли; оградительной части, препятствующей проникновению в рабочее пространство обрушившихся пород кровли; гидравлических стоек (от одной до шести в секции), с помощью которых оказывается податливое сопротивление опусканию пород кровли; домкрата (одного или двух в секции), осуществляющего передвижение, как секции, так и става забойного конвейера (наличие гидродомкрата передвижения не является обязательным для структурного состава секции). В состав секции могут дополнительно входить устройства: силовой связи основания с верхним перекрытием, обеспечения направленного передвижения секции, удержания плоскости забоя от высыпания, а забойного конвейера от сползания; активного подпора верхнего перекрытия в процессе передвижения секции; для борьбы с пылью и др. В качестве привода механизированной крепи применяется система объёмного гидропривода типа насос — группа гидроцилиндров, с использованием в качестве рабочей жидкости водомасляной эмульсии (рабочее давление в системе гидропривода 20-32 МПа с тенденцией перехода на 45 МПа). Насосная станция гидропривода представляет собой самостоятельный агрегат с резервуаром для рабочей жидкости, главными и подпиточными насосами, аппаратурой управления, контроля и очистки рабочей жидкости; располагается вне очистного забоя.
- Выдвижной козырек; 2- Гидроцилиндр выдвижного козырька;
3- Верхняк основной;4- Переходная секция; 5- Опора крепи; 6- Комбаин.
Рисунок 1 - Секция крепи ГМ 14-22
Механизированная крепь лавы состоит из отдельных секций, каждая из которых имеет основание, гидравлические стойки, верхняк и гидравлический домкрат для передвижения секции. Некоторые механизированные крепи состоят из чередующихся призабойных и посадочных секций. Домкрат для передвижки секции связан с рамой конвейера или с соседней секцией.
Рисунок 2- Верхняк основной
«Верхняк основной» является конструкцией сложной, объемной. Ответственной. Разрушение полное или частичное влечет за собой смертельные случаи на производстве. Поэтому необходимо, тщательно проверять все детали отделом ОТК, все сварные швы 100% контролем. За данную конструкцию несет ответственность со стороны производства мастер участка, и специалист ультразвукового контроля.
Детали верхняка(смотреть приложение Б1) соединиться между собой с помощью сварных швов, в конструкции присутствуют нахлесточные, стыковые, тавровые соединения. Катеты швов входят в интервал от 5 мм до 20мм. Катеты прихваток от 5 до 8 мм, это вызвано тем, что детали имеют большие толщины. Так же сложность изготовления заключается в обработки больших толщин метала. Вследствие чего на производстве должно присутствовать мощное оборудование. Из за сложности конструкции верхняка основного к работе допускается только рабочие имеющие разряд не ниже 4.
Верхняк основной выполняется из стали 16Г2АФ. Прокат из стали 16Г2АФ изготовляют категорий 1, 2, 3 и 4 в зависимости от требований по испытаниям на ударный изгиб.
1.1 Особые требования, предъявляемые к конструкции и сварным соединениям
Наличие больших катетов размерами 10-20 (мм) в конструкции «Верхняк основной» объясняется тем, что конструкция изготавливается из деталей толщиной 10-40 (мм), это накладывает определенные затруднения при сварке, так как сварка выполняется в несколько проходов.
Исходя из условий работы конструкции, можно сформулировать следующие основные требования:
- для обеспечения прочности конструкции необходимо предусмотреть соответствие прочностных характеристик сварочных материалов и основного металла;
- для обеспечения жесткости конструкции режимы сварки должны давать минимальные деформации;
- для обеспечения антикоррозионной стойкости конструкции должна быть предусмотрена соответствующая защита с помощью применения антикоррозионных материалов.
Исходя из того, что конструкция испытывает знакопеременные нагрузки в сварных швах и околошовной зоне, должны отсутствовать острые дефекты, должны иметься плавные переходы от основного металла к швам. К дефектам относиться трещины, непровары, подрезы, закалочные структуры. Все перечисленные острые дефекты являются недопустимыми, так как могут привести к разрушению конструкции.
1.2 Технологичность конструкции
Технологичность всякого изделия характеризует его соответствие требованиям прогрессивной экономической технологии изготовления в условиях серийности заданной программы выпуска данного изделия при наименьших затратах материалов, труда, различных видов энергии и средств, с возможным обеспечением заданных его эксплуатационных свойств, высокого качества, практически удобного выполнения операций производственного цикла небольшой длительности, а также при соблюдении требований гигиены труда и техники безопасности [1].
В общем
виде технологичность сварных
Показателями оценки материалоёмкости являются: снижение веса конструкции и отхода материалов, использование заменителей дефицитных металлов, степень использования стандартных узлов, взаимозаменяемость деталей узлов и так далее.
Уменьшение массы наплавленного металла путём уменьшения поперечных сечений швов при выборе соответствующих конструктивных форм изделий позволяет применить прогрессивные методы сварки, например замена прерывистых швов сплошными швами с меньшим катетом.
В результате
уменьшения массы наплавленного
металла увеличивается
Показателями, характеризующими уменьшение трудоёмкости, являются применяемые материалы, упрощение геометрических форм деталей и узлов, сокращение числа деталей в конструкции, типы сварных соединений, унификация элементов конструкций, применение допусков и так далее.
Эти требования могут быть выполнены при условии специализации участка (или цеха) на изготовление данной продукции (или отдельных её узлов), так как только специализация на выпуск определённой продукции даёт возможность оснастить данный участок различными сборочно-сварочными приспособлениями с применением пневмо - и винтовых прижимов, а при сварке применить механизированные способы сварки, что значительно повысит качество сварных соединений данной конструкции. Такого же типа специализация даёт возможность приобрести определённые навыки у рабочих, а значит улучшить качество сборка (и сварки), снизить количество брака при изготовлении подузлов и конструкции в целом. Так, разбивка всей конструкции «Верхняка основного» на технологические узлы позволит разработать сборочно-сварочные приспособления для сборки - сварки данных узлов, что значительно сократит время на сборку и (или сварку), тем самым значительно улучшит их качество.
Описание узлов.
Узел 1(рисунок
3), является самым большим из трех представленных
узлов в него входят детали позиций 5,9,13,14,16,18,19,20,40,41,
Рисунок 3 – Узел №1
Узел 2(рисунок 4) состоит из деталей позиции 6,8,10,11,12,46,50. Узел 2, состоит из двух подузлов, которые после сборки собирают в один узел. Такое техническое решение необходимо из, за нахождение в конструкции литой детали. Вторая причина такого технологического решения в необходимости полного провара всех швов на общей сборки сварки. Узел 2 является вторым по значимости в конструкции верхняк основной, который соединяет верхняк основной и переходную секцию. Вследствие чего усложняется изготовление этого узла.
а- Под узел №3; б- Под узел №4.
Рисунок 4 - Узел№2
Узел №3(рисунок 5) состоит из деталей позиций 2,26,27,28,38,51,52. Узел 3, является последним из узлов конструкции верхняка, который завершает конструкции верхняка. Узел №3 так же как и узел номер 2 состоит из двух подузлов, которые до общей сборки сварки не связаны между собой. Такая конструкция необходима для полного провара всех сварных швов.
а
а- Под узел №5; б- Под узел №6З
Рисунок 5 - Узел №3
Таким образом, доказано что конструкция верхняка основного является технологичной.
- Оценка свариваемости металла
Таблица 1.3
Общие сведения по стали 16Г2АФ. ГОСТ 19281-89.
Заменитель |
стали: 15Г2АФ, 14Г2АФ. |
Вид поставки |
сортовой прокат, в том числе фасонный: ГОСТ 19281-73, ГОСТ 2590-71, ГОСТ 2591-71. Лист толстый ГОСТ 19282-73, ГОСТ 5520-79, ГОСТ 5521-76, ГОСТ 19903-74. Лист тонкий ГОСТ 17066-80, ГОСТ 19903-74, ГОСТ 19904-74. Полоса ГОСТ 103-76. |
Назначение |
различные детали и элементы сварных металлоконструкций, работающих при температуре от -70 до +425 °С. |
Таблица 1.4
Химический состав стали 16Г2АФ. ГОСТ 19281-89.
Химический элемент |
% |
Кремний (Si) |
0,3-0,6 |
Медь (Cu), не более |
0,30 |
Мышьяк (As), не более |
0,08 |
Марганец (Mn) |
1,3-1,7 |
Никель (Ni), не более |
0,30 |
Фосфор (P), не более |
0,035 |
Хром (Cr), не более |
0,40 |
Азот (N), не более |
0,015-0,25 |
Сера (S), не более |
0,04 |
Таблица 1.5
Общие сведения по стали 10. ГОСТ 19281-89.
Заменитель |
стали: 08, 15, 08кп |
Вид поставки |
Шлифованный пруток и серебрянка ГОСТ 10702-78, ГОСТ 14955-77. Лист толстый ГОСТ 1577-81, ГОСТ 16523-70, ГОСТ 5654-86, ГОСТ 550-75. |
Назначение |
Детали, работающие при температуре от -40 до 450°С, к которым предъявляются требования высокой пластичности. |
Таблица 1.6
Химический состав стали 10. ГОСТ 19281-89.
Химический элемент |
% |
Кремний (Si) |
0,17-0,37 |
Медь (Cu), не более |
0,25 |
Мышьяк (As), не более |
0,08 |
Марганец (Mn) |
0,35-0,65 |
Никель (Ni), не более |
0,30 |
Фосфор (P), не более |
0,035 |
Хром (Cr), не более |
0,15 |
Дается
определение свариваемости
Сэ= % (1.1)
где содержание углерода и легирующих элементов дается в % (Сэ = 0,25% - хорошо свариваются, Сэ = 0,25-0,35% - удовлетворительно свариваются и в определенных условиях требуют предварительный подогрев, Сэ = 0,36-0,45% - склонны к трещинообразованию требуют предварительный подогрев, Сэ > 0,45% - плохо свариваются); Способность стали подвергаться резке можно, пользуясь формулой:
Сэкв=
С+0,155(Cr+Mo)+0,14 (Мn+V)+0,11Si+0,045(Ni+Cu)£0,
где Сэ- эквивалент углерода, символы элементов в формуле обозначают их содержание в стали в весовых % ; ( до 0,6% - стали режутся хорошо в любых температурных условиях и не требует термообработки ; С=0,61-0,8% - режутся удовлетворительно; Сэ = 0,81-1,1% - режутся ограниченно; Сэ более 1,1% - режутся плохо).
Расчёт ведём по среднему процентному содержанию элементов (таблица 1,2):
Сэкв=
Сталь сваривается хорошо, так как полученное значение ниже установленного порога:
0,45% > 0,44%, сталь 10 так же хорошо подвергается сварке
Расчёт разрезаемости:
Сэ=0,09+0,155(0,3+0)+0,14(1,5+
Сталь режется хорошо, так как полученное значение ниже установленного порога, такой же разрезаемость обладает сталь 10:
0,6% > 0,44%
2 Анализ существующего технологического процесса
Процесс изготовления верхняка складывается из следующих операций: стыковка и сварка заготовок, обработка деталей, контроля с привлечением ультразвуковых методов контроля, фрезеровка технологических отверстий, оформление рёбрами жёсткости, опорными плитами и другими деталями, контрольная сборки методами ультразвука.
К газорезательным работам допускаются рабочие, прошедшие обучение по управлению плазменными автоматами и имеющие разряд не ниже 3-го. Стыковые швы варятся с полным проваром. Усиление стыковых швов зачищаются заподлицо с основным металлом. Большая часть деталей разрезаются автоматической плазменной резкой с высотой неровностей не более 0,3 мм. Продольные кромки и фаски строгаются.
Сборка верхняка производится только из деталей хорошего качества, прошедшие нормы контроля, выправленных и очищенных от различных загрязнений. Верхняк собирается с применением специальных и инвентарных приспособлений.
Для сохранения формы и размеров верхняка устанавливаются технологические рёбра жёсткости. Верхний поясной шов между стенкой и верхним листом верхняка варится с полным проваром. Зазоры под сварку должны быть не более 1,5 мм.
Механически обработанные поверхности смазываются солидолом, для предотвращения окисление и последующей коррозии.
Для более точного нахождения недостатков необходимо просмотреть весь технологический процесс изготовления верхняка.
Листы после поступления со склада металлоконструкции подвергаются правке.
После правки листы укладываются на газорезательный стол и режутся с помощью машины плазменной резки с ЧПУ.
Зачистка. Зачищаются места под сварку от грязи, масла, окалины и ржавчины в деталях принятых ОТК. Зачистка производиться щеткой металлической технической четырехрядной ТУ 46.012-85, ветошью.
После зачистки детали подвергаются фрезерованию кромок с помощью ручного газового резака.
Сборка-сварка 1. Укладываются краном кронштейн поз.13 на стол сборщика. На кронштейн по приспособлению выставляется проушина поз.16, накладку поз.18. выдерживается межосевой размер 570±1. Выравнивая их по линии основания. Строп 2СЦ-1.0-2/Т-1.0/К2-0.4/2600 ОСТ 24.090.48-70; приспособление на размеры 570±1. Прихватывается детали в трех местах каждую швом Т1-∆5 ГОСТ 5264-80, Lпр.=30мм. Lпр.общ.=180мм х 2. Повторяется операция для второго кронштейна поз.13. Lпр.общ.=180мм х 2. Заваривается на сборке ТОЛЬКО накладка поз. 18 за один проход швом Т1-Δ5 по контуру. Lшв.=200мм х 2. Допускается РДС электродом УОНИ 13/55, диаметром 4мм. Укладывается краном боковину поз.5 на стол сборщика. На боковину по разметке выставляется накладка поз.29, выдерживается от края размер 20+1. Строп 2СЦ-1.0-2/Т-1.0/К2-0.4/2600 ОСТ 24.090.48-70; линейка-300 ГОСТ 427-75. Прихватывается накладка со всех сторон швом Т1-∆6 ГОСТ 5264-80, Lпр.=30мм. Lпр.общ.=180мм. Повторяется операцию для второй боковины поз.5. Lпр.общ.=180мм. Укладывается краном на стол сборщика лист верхний поз.40.
Прихватывается с двух сторон
к примыкающим деталям в 4-х местах швом
Т1-∆6 ГОСТ 5264-80, Lпр.=40 мм, Lпр.общ.=320мм.
Устанавливается на лист поз.40 по разметке, симметрично оси, лист верхний поз.34, выдерживается р-р 200±2 (см. черт."Б"). линейка-300 ГОСТ 427-75. Прихватывается с 4-х сторон к листу швом Т1-∆8 ГОСТ 5264-80, Lпр.=40 мм, Lпр.общ.=640мм.
Таким образом сборка происходит по разметке.
Прихватки выполняются с помощью ручной дуговой сварки.
Зачистка. Зачистка прихватки от шлака и прилегающие зоны от брызг металла. Инструменты: зубило 1223-0002 ГОСТ 11418-75; молоток 7850-0122Ц15.хр ГОСТ 2310-77.
Контроль. Контролируются правильность сборки. Зазор под сварку не более 2-х мм. размеры 570±1; 1125±2; 695+2-4; 325+2; 810±2; 340+2; 36+1; 25+1; 65+1; 135-2; 200±2. Инструменты: щуп ГОСТ 882-75; линейка-1000 ГОСТ 427-75; рулетка.
Транспортирование. Транспортируется узел верхняка на участок сварки. Кран-балка Q=3т. ГОСТ 534-78.
При изготовлении и контроле основного верхняка применяются следующие средства измерения, прошедшие поверку в Карагандинском филиале ОАО «Национальный центр экспертизы и сертификации» и имеющие регистрационный номер:
- рулетка 2-го класса точности длиной 5,7 м, с ценой деления 1 мм по ГОСТ 7502-80 или аналогичные по точности;
- линейка металлическая длиной 1 м с ценой деления 1 мм;
- угольник поверочный ГОСТ 3749-77;
- щуп №3 ГОСТ 882-75;
При сборке верхняка используется сборочный инструмент и приспособления:
- слесарный молоток;
- кувалда;
- клин;
- скоба;
- струбцина;
- оправки, пробки;
- ломик монтажный;
- кантовка;
При сварке верхняка применяются сварочные материалы и марки стали в соответствии со СниП II-23-81 и технических требований проекта. Основные и сварочные материалы должны иметь сертификат качества.
2.1 Недостатки технологического процесса и рекомендаций по их устранению
Все недостатки технологического процесса и рекомендации по их устранению приведены в таблице 2.1.2.
Таблица 2.1.2
Недостатки существующего технологического процесса и мероприятия по их устранению
Операции |
Недостатки |
Рекомендации по их устранению |
Заготовительные |
Резка деталей оформления выполняется на газорезательным полуавтомате |
Устанавливается машина плазменной резки. |
Разделка кромок |
Используется ручная газовая резка |
Заменяется на более производительное оборудование, такое как фаско-фрезерный станок. И разделка машиной плазменной резки. |
Сборка |
Сборка некоторых узлов выполняется по разметке |
Предлагается нестандартное модернизированное приспособление. |
Прихватки |
Применяется малопроизводительный и трудоёмкий способ с помощью ручной дуговой сварки |
Заменяется на механизированную сварку в среде защитных газов. |
Контроль |
Контроль производится 10 % от партии, визуально и с помощью дефектоскопа USM 05 |
Заменяется на более достоверный метод контроля с помощью ультразвукового дефектоскопа. |