Изготовление секции стрелы автомобильного крана

УСП.frw

Стенка боковая.cdw

Сталь 10ХСНД ГОСТ 19881-89
Неуказанные предельные отклонения: валов - h14

Плита скольжения передняя.cdw

Сталь 10ХСНД ГОСТ 19881-89
Неуказанные предельные отклонения: валов - h14
Острые кромки притупить.

Кронштейн средний.cdw

Сталь 10ХСНД ГОСТ 19881-89
Неуказанные предельные отклонения: валов - h14
Острые кромки притупить.

Швы.frw

Щека.cdw

Сталь 10ХСНД ГОСТ 19881-89
Неуказанные предельные отклонения: валов - h14

Стрела СБ.cdw

Плита скольжения задняя.cdw

Пояс верхний.cdw

Сталь 10ХСНД ГОСТ 19881-89
Неуказанные предельные отклонения: валов - h14

Спецификация.spw

УСП2.frw

Пояс нижний.cdw

Сталь 10ХСНД ГОСТ 19881-89
Неуказанные предельные отклонения: валов - h14

Ребро бороды.cdw

Сталь 10ХСНД ГОСТ 19881-89
Неуказанные предельные отклонения: валов - h14
Острые кромки притупить.

Кронштейн задний.cdw

Сталь 10ХСНД ГОСТ 19881-89
Неуказанные предельные отклонения: валов - h14
Острые кромки притупить.

Стенка бороды.cdw

Сталь 10ХСНД ГОСТ 19881-89
Неуказанные предельные отклонения: валов - h14
Острые кромки притупить.

Ребро кронштейна.cdw

Сталь 10ХСНД ГОСТ 19881-89
Неуказанные предельные отклонения: валов - h14
Острые кромки притупить.

Изготовление секции стрелы.doc

АСТРАХАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
Кафедра «Подъемно-транспортные машины
производственная логистика и механика машин»
Расчетно-графическая работа №1
на тему: «Изготовление секции стрелы автомобильного крана КС-55715 «Галичанин»».
Рис 1. Кран автомобильный КС-55715 «Галичанин».
Кран автомобильный КС-55715 грузоподъемностью 30 т на шасси грузового автомобиля KaмA3-53229 предназначен для выполнения погрузочно-разгрузочных строительно-монтажных работ в промышленности строительстве и сельском хозяйстве (выполнение рабочих операций с обычными грузами). Кран рассчитан на эксплуатацию при температуре окружающего воздуха М00С и относительной влажности 80% при 200 С и хранение при температуре окружающего воздуха не ниже -500с1. Транспортное передвижение крана между объектами работ предусмотрено по дорогам с твердым покрытием допускающим осевую нагрузку не менее 9 тс. Установка крана возможна на подготовленной площадке с размерами 5Ох60 м и уклоном не более 30. Допустимая скорость ветра для рабочего состояния крана не должна превышать 14 мс на высоте 10 м для не рабочего состояния - 40 мс.
1.Технические характеристики крана автомобильного КС-55715
Технические характеристики крана приведены в таблице 1.1.
Стреловой автомобильный
Тип ходового устройства
Шасси грузового автомобиля
Грузоподъемность максимальная тонн
Грузоподъемность при максимальном вылете 8.0 м
Вылет при максимальной грузоподъемности
Вылет «рабочий» максимальныйминимальный
размеры опорного контура м×м
Максимальная высота подъема груза м
Режим работы механизмов
Скорости механизмов:
Передвижения крана (транспортная) ммин
Частота вращения поворотной части обмин
Данные о материале:
Сталь 10ХСНД ГОСТ 19281-898
сведения отсутствуют
Допустимая минимальная температура С0
Температура рабочего состояния наибнаим 0С
Температура нерабочего состояния наибнаим 0С
Допустимая относительная влажность воздуха %
до 80 при температуре 200С
Допустимая скорость ветра (на высоте 10 м) мс:
для раб. состояния крана (с учетом порывов ветра)
для нерабочего состояния
Род электрического тока:
цепь рабочего освещения
цепь ремонтного освещения
База выносных опор м
Масса крана и его основных частей т:
конструктивная масса крана
масса крановой установки
масса крюковой подвески
Параметры устойчивости
грузовая устойчивость
собственная устойчивость
Удерживающий момент кНм (тм)
Опрокидывающий момент кНм (тм)
вылетдлина стрелыгрузоподъемность
2.Технические характеристики механизмов крана
Технические характеристики механизмов приведены в таблице 1.2 а описание предохранительных устройств в таблице 1.3.
от коробки передач через коробку отбора мощности и карданный вал
редуктор цилиндрический двухступенчатый. передаточное число - 762
тормоз дисковый нормально-замкнутый автоматический
Механизм подъема стрелы
диаметр поршня - 250 мм
редуктор планетарный.
передаточное число - 3129
диаметр барабана - 430 мм
Механизм выдвижения-втягивания секций стрелы
диаметр поршня - 125 и 100 мм
выдвижные с гидроцилиндрами для вывешивания крана диаметр поршня -140 мм
в рабочее положение приводятся гидроцилиндрами выдвижения балок
диаметр поршня - 63 мм
Опорно-поворотное устройство
опора поворотная роликовая с зубьями наружного
Управление механизмами крана
гидрораспределители с ручным управлением
педаль в кабине крановщика
Привод управления двигателем
закрытая одноместная с регулируемым сиденьем открывающимся верхним окном стеклоочистителем ' . системой отопления и обдува стекол вентилятором и противосолнечным козырьком
отопительная установка 030В4
Ограничитель подъема крюка лебедки
бесконтактный индуктивный выключатель на оголовке стрелы
Ограничитель сматывания каната
бесконтактный индуктивный выключатель на стойке лебедки
Ограничитель нагрузки крана
ограничитель нагрузки ОНК - 140-33М
Указатели угла наклона крана
жидкостный прибор на опорной раме и в кабине крановщика
Звуковая сигнализация
электрический звуковой сигнал крановой установки
Противоугонное устройство
стояночный тормоз шасси
3.Описание телескопической стрелы
Рабочее оборудование (см. рис. 2) обеспечивает действие грузозахватного органа (крюка) в рабочей зоне крана и состоит из следующих основных узлов: телескопическая стрела 3 крюковая подвеска 1 механизм подъема стрелы грузовой канат 2. В качестве сменного рабочего оборудования кран может комплектоваться гуськом.
Механизм подъема стрелы состоит из гидроцилиндра 5 который с помощью осей 10 крепится на основании стрелы и поворотной раме. Смазка подшипников гидроцилиндра 5 осуществляется через масленки 4 расположенные в проушинах гидроцилиндра 5.
Рис. 2. Рабочее оборудование:
– крюковая подвеска; 2 – канат; 3 – стрела телескопическая; 4 – масленка; 5 – гидроцилиндр; 6 10 – оси; 7 11 – шайбы; 8 12 – гайки; 9 - втулка
Телескопическая стрела (см. рис. 3) состоит из основания 4 средней секции 2 верхней секции 1 и механизма телескопирования секций стрелы. Основание и секции стрелы представляют собой коробчатые сварные конструкции.
При работе средняя и верхняя секции стрелы опираются впереди на плиты скольжения 17 и 19 с башмаками 16 и 18 установленные в оголовке основания и средней секции соответственно а сзади плиты скольжения 11 и 8 с башмаками 10 и 9 установленные в задней части средней и верхней секции стрелы соответственно. Упоры 25 и 26 служат для ограничения боковых перемещений секций стрелы. В транспортном положении стрела укладывается на стойку поддержки стрелы. Механизм телескопирования секций стрелы устроен следующим образом.
Средняя секция стрелы совместно с верхней секцией перемещается гидроцилиндром 6. Шток гидроцилиндра 6 закреплен осью 47 на кронштейне 14 основания стрелы а гильза - на средней секции с помощью специального шарнирного соединения 21 состоящего из втулок 28 и осей 29. Шарнирное соединение позволяет компенсировать все возникающие в процессе монтажа и работы перекосы.
Верхняя секция с установленными в головке на осях блоками 20 перемещается гидроцилиндром 5. Шток гидроцилиндра 5 закреплен на кронштейне 12 средней секции осью 30 а гильза - на верхней секции с помощью втулок 32.
Конструкцией крана предусмотрено последовательное выдвижение и втягивание секций стрелы: сначала выдвигается средняя секция затем - верхняя. Последовательное выдвижение обеспечивается за счет установленной на кране гидроаппаратуры.
При втягивании секций сначала втягивается верхняя секция затем - средняя.' Последовательность втягивания секций осуществляется с помощью механизма блокировки 7. При полностью выдвинутой средней секции под действием пружин 39 механизм запирает фиксаторами 41 среднюю секцию стрелы. По окончании втягивания верхней секции необходимо разблокировать среднюю секцию нажав кнопку на рукоятке управления механизмом телескопирования секций стрелы. При этом срабатывают размыкатели 36 и фиксаторы освобождают среднюю секцию.
Рис. 3. Телескопическая стрела:
– секция верхняя; 2 – секция средняя; 3 – кронштейн; 4 – основание стрелы; 5 6 – гидроцилиндры; 7 – механизм блокировки; 8 11 17 19 – плиты скольжения; 9 10 15 16 18 – башмаки; 12 14 – кронштейны; 13. – щека; 20 – блок; 21 – шарнирное соединение; 22 27 35 37 – гайки; 23 28 31 32 48 – втулки; 24 – масленка; 25 26 – упоры; 29 30 47 – оси; 33 – болт; 34 – тяга; 36 – размыкатель; 38 – тарелка; 39 – пружина; 40 – толкатель; 41 – фиксатор; 46 – выключатель.
Технология изготовления секции стрелы
1.Материал металлоконструкции и его свойства.
Для изготовления сварных металлоконструкций подъемно-транспортного оборудования широко используют конструкционные малоуглеродистые и низколегированные стали. Для крупногабаритных сварных деталей таких как шестерни и валы применяют хромо – кремниймарганцовистые стали 20ХГСА 30ХГСА. После сварки эти детали проходят термическую обработку – отжиг закалку отпуск.
В последние годы все большее применение находят низколегированные стали 09Г2 09Г2С 09Г2ФБ 15ХСНД 10ХСНД с пределом текучести 310 – 400 МПа и временным сопротивлением 440 – 500 МПа которые позволяют значительно снизить массу ПТМ улучшить их технические характеристики и эксплуатационные качества уменьшить себестоимость.
В последнее время все большее распространение получают конверторные стали а также стали выплавляемые в электропечах. Последний способ при котором губчатое железо полученное прямым восстановлением из руды плавится в электропечах применяется в первую очередь для выплавки легированных сталей.
В зависимости от нормируемых показателей по которым производится выплавка стали малоуглеродистые стали подразделяют в соответствии с ГОСТ'380—71 на три группы: А Б и В. Группу А поставляют по механическим свойствам (группу А в обозначении стали не указывают например СтЗ) сталь группы Б поставляют по химическому составу а группы В — по химическому составу и механическим свойствам. Для ответственных сварных металлоконструкций используют стали группы В.
По степени раскисления малоуглеродистые стали обыкновенного качества делят на кипящую – кп полуспокойную – пс и спокойную – сп.
Кипящие стали характеризуются пониженным содержанием кремния (не более 007%) наличием повышенного содержания газов неоднородностью распределения фосфора и серы (так называемой зональной ликвацией). Кипящие стали склонны к старению образованию горячих трещин при сварке охрупчиванию области шва пористости. Вследствие этого кипящие стали для изготовления ответственных металлоконструкций не применяют.
Для изготовления ответственных металлоконструкций ПТМ используют спокойные малоуглеродистые стали ВСт2 ВСтЗ и полуспокойные малоуглеродистые стали с повышенным содержанием марганца ВстЗГпс.
Находят также применение качественные стали с нормальным содержанием марганца (10; 15; 20) и повышенным содержанием марганца (15Г; 20Г) (ГОСТ 1050–74 ГОСТ 4543–71).
Низколегированные конструкционные стали 09Г2 09Г2С 10ХСНД 15ХСНД и 14Г2АФ 15Г2АФДпс и другие используют для изготовления ответственных конструкций (ГОСТ 19282–73 ГОСТ 19281–73). Эти стали относятся к хорошо свариваемым.
В последнее время находят применение малоуглеродистые и низколегированные термоупрочненные стали. В соответствии с ТУ 14–1–3521–83 (толстолистовой прокат изготовляют из сталей ВСтЗ ВСтЗсп ВСтЗГпс 09Г2 09Г2С 09Г2СД 10Г2С1Д 14Г2. Сварка этих сталей не вызывает затруднений и ведется по той же технологии как и для обычных сталей. Исследования различных режимов сварки этих сталей показали что разупрочнение зоны термического влияния сварного шва крайне незначительно (не более 3 – 4 %) и не оказывает существенного влияния на работоспособность и несущую способность конструкции. В то же время применение термоупрочненного проката ведет к значительному снижению металлоемкости конструкций ПТМ и снижению себестоимости их изготовления.
Все более широкое применение находит листовой широкополосный универсальный и фасонный прокат из углеродистой и низколегированной стали с гарантированным уровнем механических свойств дифференцированным по группам прочности (ТУ 14-1-3023–80). Предусматривается поставка листового и фасонного проката сталей ВСтЗпс ВСтЗсп ВСтЗГпс 09Г2 09Г2С дифференцированного по двум группам прочности с гарантией установленных механических свойств с вероятностью не менее 095. Главное преимущество этого проката — более высокий предел текучести.
С каждым годом возрастает значение низколегированных высокопрочных сталей 14Х2ГМР 14Х2ГМ 14ХМНФР 14ХГНМ 12ГН2МФАЮ с пределом текучести 600—900 МПа.
В существующих кранах для изготовления стрелы используют горячекатаные листы по ГОСТ 19903-74 из стали 10ХСНД ГОСТ 19281-89. Сталь 10ХСНД имеет содержание углерода в среднем 0.1% менее одного процента хрома кремния никеля и меди. Однако следует иметь в виду что низколегированные стали более дороги и более чувствительны к концентрации напряжений под действием переменных нагрузок. Механические свойства стали 10ХСНД приведены в таблице 2.1.
Механические свойства стали 10ХСНД
Модуль упругости нормальный
Модуль упругости нормальный при сдвиге с кручением
Предел прочности при растяжении
Склонность к отпускной хрупкости
Технологический цикл изготовления металлоконструкции начинается со склада металла и заканчивается окраской консервацией упаковкой продукции и поступлением ее на склад готовой продукции. В соответствии со схемой технологического процесса различают следующие участки или отделения: склад металла заготовительное отделение промежуточный склад деталей сборочно-сварочное отделение отделение механической обработки отделение термической обработки окрасочное отделение.
3.Хранение металлопроката
Качество и трудоемкость изготовляемой продукции в основном зависят от качества поступающего металлопроката. Поэтому сохранности проката предохранению его от загрязнения коррозии необходимо уделять должное внимание. Металл хранится на складах. Склады бывают трех типов: открытые закрытые утепленные. Открытые склады металла приемлемы для южных районов страны. Хранение металла на открытых складах возможно только в течение короткого времени так как в ином случае металл подвергается коррозии. Металл на складе должен быть рассортирован по типоразмерам и маркам стали. Это достигается наличием на складе маркированных ячеек. В каждую ячейку складируется один типоразмер металла определенной марки стали.
Поступающий на склад металл должен иметь сертификат содержащий данные о механических свойствах и химическом составе металла а также номер плавки ГОСТ или ТУ регламентирующие качество. Металл подвергается внешней приемке отделом технического контроля (ОТК). На металл имеющий отклонения от требований ГОСТов и ТУ составляют рекламационный акт который направляют поставщику.
При отсутствии сертификата металл может быть допущен в производство только после проверки химического состава и испытания механических свойств в соответствии с требованиями стандартов и ТУ.
Металл на складе перемещается с помощью электрических мостовых или козловых кранов. Краны оборудуются специальными траверсами позволяющими захватывать длинномерный прокат в нескольких местах во избежание его деформации.
В настоящее время находят применение траверсы с электромагнитами что способствует уменьшению времени погрузочно-разгрузочных работ.
Перед раскроем металл подвергают правке и очистке. Правка металла производится на вальцах или под прессом.
Правку листового проката толщиной 05 – 5 мм и профильного проката производят в холодном состоянии. Правка на вальцах производится при протягивании металла между верхним и нижним рядами валков за счет многократного его изгиба. При этом напряжения в металле подвергаемом правке достигают предела текучести и кроме того имеет место остаточное удлинение наиболее деформированных частей (волокон) металла. Правку профильного сортового и листового металла большой толщины можно производить под прессом.
Для правки деталей которые невозможно править на листоправильных вальцах используют прессы (фрикционные и дугостаторные). Штамп для правки состоит из двух массивных плит одна из которых прикреплена к столу а другая — к ползуну пресса.
Учитывая что правка проката характеризуется большим количеством крановых операций тяжелыми и небезопасными условиями труда целесообразно оборудовать вальцы комплектом оборудования обеспечивающим выполнение вспомогательных операций по правке. В состав оборудования входит приводной или неприводной роликовый конвейер манипулятор с электромагнитной траверсой который предназначен для укладки (снятия) листов и деталей на роликовый конвейер.
Очистка металла от окалины и ржавчины с последующим нанесением на очищенный прокат защитного покрытия в процессе подготовки металла к раскрою является прогрессивным технологическим решением.
Применение механизированных линий очистки проката позволяет: улучшить качество и снизить трудоемкость подготовки изделий под окраску; снизить трудоемкость очистки изделий от брызг металла после сварки благодаря наличию фосфатирующих покрытий.
Очистка проката производят с помощью нагрева и последующей дробеструйной обработки. В результате нагрева часть окалины отслаивается и создаются лучшие условия для снятия остальной части окалины. На очищенный от окалины и ржавчины прокат наносится защитное покрытие (пассивация) (фосфатирующие грунты ВЛ-02 и ВЛ-023).
6.Разметка и наметка
Разметка является ответственной операций. Разметка и наметка широко распространены в опытном единичном и мелкосерийном производстве. Примером разметки в заготовительном производстве может служить разметка контура деталей вырезаемых ручной газовой резкой или на прессножницах разметка центров отверстий. При разметке используют следующие инструменты: стальную рулетку (ГОСТ 7502–80) стальную с миллиметровыми делениями линейку (ГОСТ 427–75) стальную гладкую линейку штангенциркуль (ГОСТ 166–80) угольник (ГОСТ 3749–77) кернер молоток (ГОСТ 2310–77) чертилку зубило (ГОСТ 7211–72).
Разметка ведется на разметочных плитах стеллажах или столах во избежание прогиба проката. При разметке деталей сложной конфигурации деталей изготовляемых партиями используют шаблоны применение которых сокращает трудоемкость разметки и в определенной степени повышает точность. Шаблоны изготовляют из листового проката толщиной 1–2 мм. Они имеют необходимые упоры втулки для наметки центров отверстий и т. д.
Учитывая высокую трудоемкость необходимость применения высококвалифицированного труда и низкую точность следует уменьшать объем разметки на производстве. Это достигается путем вырезки деталей на машинах термической резки применением кондукторов для сверления отверстий переналаживаемых упоров на прессножницах универсально-сборной оснастки для механической обработки (УСП) и сборки под сварку (УСПсв).
Для раскроя проката и вырезания деталей и заготовок применяют методы термической и механической резки.
Термическую резку широко применяемую на машиностроительных заводах для раскроя листового и профильного металла а также труб разделяют на кислородную кислородно-флюсовую кислородно-дуговую воздушно-дуговую плазменно-дуговую плазменную. Наибольшее распространение при вырезании заготовок и деталей получили кислородная кислородно-флюсовая и плазменная резка. В последнее время все большее применение для резки металла малых толщин (05 – 5 мм) находит резка лучом лазера.
Кислородная резка стали так же как и кислородно-флюсовая основана на свойстве железа «гореть» в струе чистого кислорода причем железо нагревается до температуры близкой к температуре плавления.
Температура воспламенения металла в кислороде должна быть ниже температуры его плавления а температура плавления окислов должна быть ниже температуры плавления металла. Теплота сгорания металла должна быть возможно более высокой а теплопроводность — возможно более низкой. Этим условиям отвечают мало- и среднеуглеродистые а также низколегированные стали относящиеся к сталям которые легко подвергаются обработке резанием.
Легирующие элементы вводимые в сталь оказывают влияние на ее теплопроводность способствуют образованию тугоплавких окислов и повышают склонность стали к образованию трещин на кромках реза вследствие закалки.
Сущность процесса кислородно-флюсовой резки состоит в том что в зону резания подается флюс который повышает температуру в зоне и одновременно снижает температуру плавления окислов в ней. В качестве флюса который подается в зону резания специальной аппаратурой используют железный и алюминиево-магниевый порошки соли натрия и калия. При кислородно-флюсовом резании обеспечиваются наивысшая производительность и высокое качество резки сталей большой толщины (50 – 60 мм и более) ограниченно разрезаемых и не разрезаемых кислородной резкой.
В качестве горючего для кислородной резки используют ацетилен (ГОСТ 5457–75) водород (ГОСТ 3022–80) технический пропан коксовый газ. Наиболее удобно и экономически целесообразно использование при кислородной резке природного газа
(ГОСТ 5542–78) который может подаваться по трубопроводам непосредственно к постам резки.
Для резки применяется газообразный технический кислород (ГОСТ 5583–78) или жидкий технический кислород (ГОСТ 6331–78) с чистотой не менее 992 %. Чистота кислорода оказывает существенное влияние на расход кислорода и скорость резания.
Перспективным видом термической резки является плазменно-дуговая резка. Сущность этой резки состоит в проплавлении металла сжатой плазменной дугой и интенсивном удалении расплава струёй плазмы. Особенно большое распространение процесс получил с введением воздушно-плазменной резки при которой в качестве плазмообразующего газа используется сжатый воздух. Применение воздушно-плазменной резки позволяет отказаться от применения кислорода ацетилена или другого горючего газа. Скорость воздушно-плазменной резки сталей небольшой толщины (6 – 16 мм) в несколько раз выше чем скорость кислородной резки. Однако с увеличением толщины металла скорости воздушно-плазменной и кислородной резки становятся сопоставимыми а для сталей толщиной 60 мм и более скорость кислородной резки становится выше.
Для вырезания деталей применяют ручную и машинную термическую резку. Ручная резка не обеспечивает высокого качества кромок резки точности размеров вырезаемой детали высокой производительности. Ручную резку можно применять только в единичном и в мелкосерийном производстве.
Для разделительной ручной кислородной резки наиболее широко применяют резаки «Маяк» «Факел» «Пламя» ГРЗР–62 РУА–70. РУЗ–70 и др.
Классификация машин для кислородной и плазменной резки приведена в ГОСТ 5614–74.
Точность и качество поверхности резания деталей и заготовок вырезаемых механизированной кислородной и плазменно-дуговой резкой регламентирует ГОСТ 14792–80.
Размеры припусков на механическую обработку заготовок вырезанных кислородной резкой с последующей механической обработкой должны соответствовать ГОСТ 12169–82.
Значительная часть листового и сортового проката в подъемно-транспортном машиностроении перерабатывается с помощью ножниц. Ножницы применяют при вырезании деталей для изготовления деталей гибкой отбортовкой заготовкой и т. д. С помощью ножниц вырезают заготовки предназначенные для последующей штамповки.
Для резания листового проката толщиной до 25 мм используют гильотинные ножницы которые обеспечивают высокую производительность при изготовлении деталей простой конфигурации. Допуски при резании на гильотинных ножницах зависят от размеров детали и толщины разрезаемого металла.
Отклонение от перпендикулярности поверхности резания относительно поверхности листа должно составлять 1 : 10 толщины листа.
На кромках резания в некоторых случаях могут возникать трещины поэтому кромки деталей испытывающих растяжение кромки расположенные в растянутой зоне изгибаемых элементов а также при действии знакопеременных нагрузок должны подвергаться механической обработке.
Большое распространение при изготовлении деталей различной конфигурации получила листовая штамповка. При изготовлении деталей штамповкой обеспечиваются точность и стабильность размеров деталей высокая производительность. Изготовление деталей штамповкой высокоэффективно и экономически целесообразно при серийном и массовом производстве. При малых сериях изготовления деталей использование штампов экономически нецелесообразно.
Важнейшей задачей при производстве сварных металлоконструкций ПТМ является обеспечение оптимального (наиболее рационального) раскроя проката. Под рациональным или оптимальным раскроем подразумевается такой раскрой при котором можно получить заготовку (деталь) с минимальными затратами труда времени и материалов с использованием имеющегося оборудования для резания с минимальной стоимостью изготовления штампов. Решение этой задачи способствует снижению металлоемкости изготовляемой продукции повышению эффективности производства. Выполнение раскроя проката особенно листового вручную – крайне трудоемкая операция требующая длительного времени и не обеспечивающая как правило оптимальный наиболее экономный раскрой проката. Применение ЭВМ позволяет повысить коэффициент раскроя профильного и сортового проката на 2 – 6 % а листового на 3 – 8 %.
8.Описание типа производства
Согласно П 10-382-00 изготавливать металлоконструкции грузоподъемных кранов может организация имеющая на это лицензию. Секцию стрелы автомобильного крана есть необходимость изготавливать только в двух случаях: при изготовлении нового крана и при ремонте крана находящегося в эксплуатации. Изготовление металлоконструкций ПТМ дело ответственное и трудоемкое поэтому наиболее рациональным например при ремонте будет заказать эту секцию на предприятии-изготовителе нежели искать ближайшую организацию имеющую лицензию которая возьмется по чертежам при отсутствии технологической базы изготовить секцию стрелы нового мало изученного и совершенно им незнакомого крана. Поэтому представить себе технологию изготовления этой секции стрелы на базе мелкосерийного и единичного производства практически невозможно. Эта стрела в самые кратчайшие сроки и с наименьшими затратам может быть изготовлена на предприятии изготовителе оснащенном необходимым технологическим оборудованием налаженным на изготовление металлоконструкций данного типа. Такой тип производства будет носить серийный или массовый характер.
Тип производства характеризует коэффициент закрепления операций определяемый как отношение числа всех различных технологических операций О выполненных или подлежащих выполнению в течение месяца к числу рабочих мест Р.
где О – число операций; Р – число рабочих мест.
В машиностроении различают три типа производства: массовое серийное единичное (ГОСТ 14.004-83).
Массовое производство характеризуется большим объемом выпуска изделий непрерывно изготовляемых или ремонтируемых продолжительное время в течение которого на большинстве рабочих мест выполняется одна рабочая операция. Для массового производства Kз.о = 1. Продукция массового производства — изделия узкой номенклатуры и стандартного типа выпускаемые для широкого сбыта потребителю (автомобили тракторы электродвигатели и т.д.). Особенностями этого производства являются: расположение оборудования в технологической последовательности (по ходу ТП); выполнение каждой технологической операции осуществляется на предварительно налаженном оборудовании которое не переналаживают для выполнения других операций; применение специального оборудования и иных специальных СТО.
Серийное производство характеризуется изготовлением или ремонтом изделий периодически повторяющимися партиями. В зависимости от количества изделий в партии или серии и значения коэффициента закрепления операций различают крупносерийное среднесерийное и мелкосерийное производства. Для крупносерийного производства 1 Kз.о 10 для среднесерийного 10 Kз.о 20 для мелкосерийного 20 Kз.о 40. Продукцией серийного производства являются машины установившегося типа (металлорежущие станки насосы компрессоры авиационные двигатели и т.п.) выпускаемые в значительных количествах.
В крупносерийном производстве оборудование располагают по изготовляемым предметам и в ряде случаев в соответствии с выполняемым ТП. Обработку заготовок выполняют на предварительно настроенных станках в пределах технологических возможностей которых допустима переналадка для выполнения иных операций. Применяют специальные специализированные и универсальные СТО (оборудование инструмент и т.д.). Размер производственной партии в крупносерийном производстве обычно составляет несколько сотен деталей.
В среднесерийном производстве обычно именуемом серийным оборудование располагают в соответствии с последовательностью выполнения этапов обработки заготовок. За каждой единицей оборудования закрепляют несколько технологических операций для выполнения которых проводят переналадку оборудования. Применяют специализированные и универсальные СТО. Размер производственной партии — от нескольких десятков до сотен деталей.
В мелкосерийном производстве оборудование располагается по типам (участок токарных станков участок фрезерных станков и т.д.). Оборудование специально не настраивают для выполнения каждой технологической операции. Преимущественно применяют универсальные СТО. Размер производственной партии обычно составляет несколько единиц.
Единичное производство характеризуется малым объемом выпуска одинаковых изделий повторное изготовление и ремонт которых как правило не предусмотрено. Изделия выпускаются широкой номенклатуры в относительно малых количествах и часто индивидуально. Изготовление изделий либо совсем не повторяется либо повторяется через неопределенные промежутки времени. Продукция единичного производства — машины не имеющие широкого применения и изготовляемые по индивидуальным заказам предусматривающим выполнение специальных требований (опытные образцы машин в различных отраслях машиностроения крупные гидротурбины уникальные металлорежущие станки прокатные станы и т.д.). Технологическое оборудование располагают по типам. На рабочих местах выполняют разнообразные операции без их периодического повторения для их выполнения оборудование специально не настраивают. Применяют универсальные (общего назначения) СТО.
Учитывая все вышесказанное можно сказать что при изготовлении секций стрелы имеющих похожую конструкцию может использоваться специализированное оборудование и на одном рабочем месте могут быть изготовлены все элементы металлоконструкции стрелы. С другой стороны применение отдельных линий по изготовлению отдельных элементов например на одном рабочем месте готовят верхний пояс на другом нижний на третьем одну боковую стенку на четвертом другую на пятом приваривают уголки к верхнему поясу и т.д. потребует огромных производственных площадей и характерно для массового производства. Это будет автоматизированная поточная линия характеризующаяся тактом выпуска.
В нашей работе будем считать что отдельные элементы средней секции изготавливаются на одном рабочем месте а собираются на другом. В этом случае коэффициент закрепления операций будет равен приблизительно 20 а значит производство будет среднесерийным.
Разработка маршрутной технологии изготовления средней секции стрелы
Правильная разметка листов обеспечивает наиболее рациональное использование металла. С этой точки зрения наиболее рационально листы можно разметить тогда когда известна полная номенклатура изготовляемых деталей. Поэтому в этой работе мы не будем заострять внимание на этом вопросе так как вполне может быть что заготовки будут отрезаться от разных листов.
Наиболее современным методом резки является плазменная резка с компьютерным управлением. В этом случае по столу двигается сварочный трактор управляемый точными приводами по контуру определяемому по компьютерному чертежу. Резка может выполнятся одним двумя тремя резаками. Сущность этой резки состоит в проплавлении металла сжатой плазменной дугой и интенсивном удалении расплава струёй плазмы. Особенно большое распространение процесс получил с введением воздушно-плазменной резки при которой в качестве плазмообразующего газа используется сжатый воздух. Применение воздушно-плазменной резки позволяет отказаться от применения кислорода ацетилена или другого горючего газа. Скорость воздушно-плазменной резки сталей небольшой толщины (6 – 16 мм) в несколько раз выше чем скорость кислородной резки. Однако с увеличением толщины металла скорости воздушно-плазменной и кислородной резки становятся сопоставимыми а для сталей толщиной 60 мм и более скорость кислородной резки становится выше.
Вспомогательные операции при газовой резке (укладка и выверка листа уборка деталей отходов и т. д.) занимают 30 – 50 % общего времени затрачиваемого на изготовление деталей. Вследствие этого машины необходимо установить таким образом чтобы обеспечить максимальное использование оборудования увеличить долю машинного времени в общем фонде времени работы оборудования. Это достигается применением линии термической резки в которых раскройный стол загружается и выгружается вне рабочей зоны машины а для резки подается к машине. Для рационального использования машины можно использовать рельсовый путь двойной длины. В результате машина как бы будет иметь два рабочих места на одном из которых производится резка а на другом выполняются операции по разгрузке-выгрузке.
Для резания листового сортового фасонного проката пробивки отверстий выполнения зарубок в листовом и фасонном прокате применяют комбинированные прессножницы обладающие большой универсальностью. На комбинированных прессножницах при соответствующем их оснащении можно производить вырезание деталей многосекционную пробивку отверстий гибку пробивку жалюзи и т. д.
Комбинированные прессножницы могут быть также оснащены приводным или неприводным роликовым конвейером для подачи проката к упором с помощью которого можно производить точное резание заготовок необходимой длины без разметки.
В таблице 3.1. приведен перечень деталей получаемых резкой. Предполагается что используются листы размером 15007000.
Детали изготавливаемые резкой
(толщинадлинаширина)
Состоит из двух частей:
Воздушно-плазменная резка
Резка на прессножницах
Уголок верхнего пояса
Уголок нижнего пояса
3.Изготовление поясов и боковых стенок
Изготовление секции стрелы начинается с изготовления двух поясов верхнего и нижнего и двух боковых стенок.
Сборка вертикальных стенок осуществляется из отдельных листов методом наращивания (рис. 3.1) с сопутствующим контролем прямолинейности. Базировка стенки ведется по контуру прилегания к верхнему поясу. Комплекты заготовок поясов и вертикальных стенок подаются из заготовительного отделения и укладываются на склад выполненный в виде секционной сварной металлоконструкции. На сборку заготовки подаются укладчиком который может представлять собой мостовой кран с жестким подвесом груза или специализированное перегрузочное оборудование например портальный четырехподвижный робот с электромагнитными захватами. Захват должен иметь возможность перемещаться вдоль каждой из осей координат и поворачиваться относительно горизонтальной оси.
Рис.3.1. Изготовление поясов и вертикальных стенок.
Стенд для сборки (рис. 3.2.) содержит секции приводного рольганга 1 расположенные по обеим сторонам установки для сборки и сварки 2 а также приводные прижимы 3 для поперечной ориентации заготовок расположенных между секциями рольганга. Дня повышения качества сборки полотнищ (гардин) под сварку путем обеспечения постоянства зазора по всей длине стыка вдоль стенда на основании размещена направляющая на которой с возможностью возвратно-поступательного перемещения установлено два суппорта. Один из них расположенный по одну сторону установки для сборки и сварки снабжен зажимным устройством для полотнища с направленным упором а второй суппорт расположенный по другую сторону установки для сборки и сварки снабжен выдвижным упором с нониусом и механизмом фиксации суппорта относительно направляющей выполнен в виде самотормозящейся пары. Установка для сборки и сварки оснащена выдвижным снабженным нониусом башмаком в котором выполнено гнездо для размещения технологических заходных планок а также закреплен зуб фиксирующий стык между заготовками. Зажимное устройство с неподвижным упором установлено с возможностью поворота в плоскости параллельной основанию и перемещения вдоль оси перпендикулярной основанию. Второй суппорт снабжен мерной линейной для замера расстояния его перемещения.
Работа на стенде осуществляется следующим образом [6].
Заготовку вертикальной стенки или пояса уложить на левый приводной рольганг стенда и подать ее на правый рольганг стенда так чтобы задняя кромка заготовки пришлась на середину траверсы 4 пневмоскобы (рис.3.2.). При перемещении заготовки с левого рольганга на правый подъёмные ролики 2 пневмоскобы должны быть в верхнем положении. Выставленную на правом рольганге заготовку поджать гидроприжимами 8 до соответствующих подъёмных упоров 3.
Следующую заготовку вертикальной стенки или пояса положить на левый приводной рольганг стенда дослать до стыковки с предыдущей заготовкой и поджать гидроприжимами до соответствующих подъёмных упоров. Вертикальный поджим состыкованных заготовок в местах прихватки осуществляется пневмоцилиндром 6 и скобой 1 (рис.3.2).
Рис. 3.2. Стенд для сборки вертикальных стенок боковин и поясов: 1 - секция приводного рольганга; 2 - установка для сварки; 3 - приводные прижимы; 4 - скоба пневматическая.
После прихватки заготовки освобождаются от вертикальных и горизонтальных прижимов. Подъемные ролики 2 поднимают заготовку над плоскостью траверсы пневмоскобы и подают заготовку вперед до совмещения ее задней кромки с серединой траверсы пневмоскобы. На левый рольганг укладывается следующая заготовка и процедура повторяется до получения полного пояса или боковой стенки. Собранные вертикальные стенки или пояса передаются на сварку.
Установка для автоматической односторонней сварки под флюсом состоит из основания на котором на подвижных опорах размещается 0-образная рама. Верхняя и нижняя части рамы - в виде направляющих. На верхних направляющих размещается сварочный трактор на нижних медный водоохлаждаемый ползун служащий для обратного формирования шва. Сварочный трактор и формирующий ползун имеют общий электромеханический привод обеспечивающий их синхронное передвижение со сварочной и маршевой скоростями. Установка позволяет производить автоматическую сварку под флюсом как одностороннюю с обратным формированием шва так и двухстороннюю. Далее производят правку гардин (рис. 3.3.)
Рис. 3.3. Правка гардины
Для устранения сварочных деформаций предусматривается правка в листоправильных вальцах в которых пояса и вертикальные стенки подаются приводным рольгангом. Правленые гардины передаются на следующий приводной рольганг на котором контролируется качество сварного шва (рис. 3.4.). Контроль сварных швов может осуществляться ультразвуковым рентгенографическим гаммалучевым магнитопорошковым магнитоиндукционным методами. Наиболее распостранен рентгенографический метод так как он не смотря на опасность и вредность дает визуальное оформление контролируемых параметров. Самым важным параметром контрольной операция является скорость безопасность и достоверность.
Поперечные стыковые швы контролируются выборочно отдельными участками в соответствии с требованиями технологического процесса.
Рис. 3.4. Контроль стыковых швов: 1 – деталь;
– контролирующий аппарат
Готовые гардины верхним краном оснащенным специальной траверсой с механическими захватами снимаются и укладываются в вертикальном положении в склад-накопитель выполненный в виде сварной металлоконструкции с вертикальными секциями. Изготовление верхних и нижних поясов осуществляется совершенно аналогично.
Сварка уголков выполняется аналогично. Сварной шов выполняют по внутренней поверхности уголка.
4.Сборка конструкции
Сборка и сварка конструкции должна осуществляться в определенной последовательности. Также как и сварка гардин сборка осуществляется на плазе. Сборке предшествует подача элементов их установка и выверка.
Рис. 3.5. Приспособление для установки уголков на плазе.
На рис. 3.5 представлено приспособление позволяющее с высокой точностью установить уголок на плазу. Предполагается устанавливать эти приспособления через каждый погонный метр. Контроль прямолинейности выполняется с помощью оптико-лучевого прибора или струны. Схема первого этапа сборки представлена на рис. 3.6.
Рис. 3.6. Сборка вертикальной стенки с уголками.
На втором этапе осуществляется переворот собранной конструкции сварка внутреннего нахлесточного шва и установка средних кронштейнов. Сначала варятся нахлесточные швы крепления уголков 1 и 2 (см. рис. 3.7) после того как шов 1 будет закончен и начат шов 2 можно приступать к сборке кронштейна выверяется и прихватывается ребро кронштейна после чего он приваривается сварочным автоматом Выполняется установка и выверка самого кронштейна после чего он прихватывается и варится. Сварные швы 3 4 и 5 могут быть выполнены вручную полуавтоматической сваркой для экономии машинного времени сварочного трактора. Аналогично выполняется сборка второй боковой стенки
Рис. 3.7. Второй этап сборки вертикальной стенки.
Следующий этап сборки – это соединение собранных вертикальных стенок верхним и нижним поясными листами. Проблема заключается в том как достаточно надежно и жестко выставить вертикальные стенки. Отсутствие внутренних диафрагм усложняет задачу. Необходимо использовать специальное приспособление однако как и в предыдущем случае нужно постараться сделать его более универсальным чтобы с его помощью можно было собирать и другие секции. На рисунке 3.8. представлено приспособление позволяющее выставлять вертикальную стенку. В зависимости от степени универсальности оно может быть и сдвоенным. В основании приспособления сделаны пазы позволяющее крепить его к столу плаза. Рычаг имеет возможность поворота почти на 1800 вертикальная стенка строго перпендикулярна плоскости основания. На этом этапе сборки выполняются внутренние сварные нахлесточные швы.
Рис. 3.8. Приспособление для сборки вертикальной стенки с нижним поясом
Из рисунка 3.9. видно что перед сваркой необходима выполнить прихватку вручную после чего убрать приспособления и проварить швы.
Рис. 3.9. Схема сборки вертикальных стенок с нижним поясом.
Это же приспособление можно использовать для установки верхнего поясного листа откинув рычаги в исходное состояние в этом положении они не будут мешать установке верхнего листа. После прихватки приспособления убираются и выполняется проварка швов. После этого собранная секция поворачивается и провариваются наружные нахлесточные швы нижнего пояса. Последовательность этапов сборки представлены на рисунках 3.10 – 3.11.
Рис. 3.10. Установка верхнего поясного листа.
Рис. 3.11. Обварка швов нижнего поясного листа.
После того как основная конструкция собрана необходимо устанрвить оставшиеся элементы которыми являются задние кронштейны и плита скольжения а также элементы «бороды».
Последовательность установки задних кронштейнов и плиты скольжения приведена на рисунках 3.12 – 3.14. Вначале устанавливается нижний кронштейн. Для его установки используется кондуктор очень простой конструкции собранный из уголков (см. рис. 3.12) кронштейн прихватывается а затем приваривается после снятия кондуктора. Установка второго кронштейна выполняется аналогично (см. рис.3.13). Плита скольжения приваривается потолочным швом (см. рис. 3.14).
Рис.3.12. Установка нижнего заднего кронштейна
Рис.3.13. Установка верхнего заднего кронштейна.
Рис.3.14. Установка задней плиты скольжения.
Следующим этапом сборки является установка щек. Для этого собранную конструкцию необходимо повернуть и положить на бок. После чего щека устанавливается выверяется а затем прихватывается к уголкам затем варятся нахлесточные швы а в последнюю очередь стыковой (см. рис. 3.15).
Рис. 3.15. Установка щеки.
Рис. 3.16. Установка элементов бороды.
Перед установкой элементов «бороды» необходимо повернуть секцию «бородой» вверх. Устанавливается выверяется и прихватывается стенка после чего она приваривается двумя тавровыми и одним угловым швом.
Затем секция вновь поворачивается и устанавливается на выкладках «бородой» вниз. Устанавливается выверяется и прихватывается плита скольжения. Затем плита обваривается по конуру сопряжений тавровым швом.
Секция опять поворачивается на 1800. В этом положении устанавливаются и прихватываются ребра после чего они обвариваются по контуру сопряжений двусторонним тавровым швом.
Определение времени изготовления
Основное время для полуавтоматической автоматической и электрошлаковой сварки определяют по формуле (4.1)
- скорость подачи сварочной проволоки мс.
Скорость автоматической сварки определяют по формуле (4.2)
- скорость подачи сварочной проволоки мс;
- масса одного метра сварочной проволоки кг;
- масса одного метра наплавленного металла на 1 м длины шва кгм.
Скорость подачи сварочной проволоки определяется по формуле (4.3)
Масса одного метра наплавленного металла определяется как произведение пощади поперечного сечения разделки и удельного веса наплавляемого металла увеличенное на 10 – 15%.
Для упрощения расчетов в серийном и крупносерийном производстве к оперативному времени вводят коэффициент учитывающий время на обслуживание рабочего места отдых и подготовительно-заключительное время который составляет для полуавтоматической сварки 1.13 – 1.21 и для автоматической сварки 1.10 – 1.23.
Результаты расчета основного времени сварки средней секции стрелы автокрана сведены в таблицу 4.1.
Результаты расчета основного времени сварки
Свариваемые детали (поз.)
Норма времени на 1м сварного шва челчас
Суммарная длина сварного шва мм
Основное время сварки час
верт. стенка – верхн. уголок
верт. стенка – нижний уголок
нижний пояс - уголок
верхн. пояс - уголок
задний кроншт. – верт. стенка
задняя плита – верт. стенка
щека – верхн. уголок
щека – нижний уголок
стенка бороды – верт. стенка
стенка бороды – нижний пояс
передняя плита скольжения – щека
передняя плита скольжения – стенка бороды
ребро бороды - пер. плита скольжения
ребро среднего кроншт. – верт. стенка
средний кроншт. – нижн. уголок
ребро среднего кроншт. – средн. кронштейн
Полное время сварки металлоконструкции будет равно

Изготовление секции стрелы1.doc

АСТРАХАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
Кафедра «Подъемно-транспортные машины
производственная логистика и механика машин»
Расчетно-графическая работа №1
на тему: «Изготовление секции стрелы автомобильного крана КС-55715 «Галичанин»».
Рис 1. Кран автомобильный КС-55715 «Галичанин».
Кран автомобильный КС-55715 грузоподъемностью 30 т на шасси грузового автомобиля KaмA3-53229 предназначен для выполнения погрузочно-разгрузочных строительно-монтажных работ в промышленности строительстве и сельском хозяйстве (выполнение рабочих операций с обычными грузами). Кран рассчитан на эксплуатацию при температуре окружающего воздуха М00С и относительной влажности 80% при 200 С и хранение при температуре окружающего воздуха не ниже -500с1. Транспортное передвижение крана между объектами работ предусмотрено по дорогам с твердым покрытием допускающим осевую нагрузку не менее 9 тс. Установка крана возможна на подготовленной площадке с размерами 5Ох60 м и уклоном не более 30. Допустимая скорость ветра для рабочего состояния крана не должна превышать 14 мс на высоте 10 м для не рабочего состояния - 40 мс.
1.Технические характеристики крана автомобильного КС-55715
Технические характеристики крана приведены в таблице 1.1.
Стреловой автомобильный
Тип ходового устройства
Шасси грузового автомобиля
Грузоподъемность максимальная тонн
Грузоподъемность при максимальном вылете 8.0 м
Вылет при максимальной грузоподъемности
Вылет «рабочий» максимальныйминимальный
размеры опорного контура м×м
Максимальная высота подъема груза м
Режим работы механизмов
Скорости механизмов:
Передвижения крана (транспортная) ммин
Частота вращения поворотной части обмин
Данные о материале:
Сталь 10ХСНД ГОСТ 19281-898
сведения отсутствуют
Допустимая минимальная температура С0
Температура рабочего состояния наибнаим 0С
Температура нерабочего состояния наибнаим 0С
Допустимая относительная влажность воздуха %
до 80 при температуре 200С
Допустимая скорость ветра (на высоте 10 м) мс:
для раб. состояния крана (с учетом порывов ветра)
для нерабочего состояния
Род электрического тока:
цепь рабочего освещения
цепь ремонтного освещения
База выносных опор м
Масса крана и его основных частей т:
конструктивная масса крана
масса крановой установки
масса крюковой подвески
Параметры устойчивости
грузовая устойчивость
собственная устойчивость
Удерживающий момент кНм (тм)
Опрокидывающий момент кНм (тм)
вылетдлина стрелыгрузоподъемность
2.Технические характеристики механизмов крана
Технические характеристики механизмов приведены в таблице 1.2 а описание предохранительных устройств в таблице 1.3.
от коробки передач через коробку отбора мощности и карданный вал
редуктор цилиндрический двухступенчатый. передаточное число - 762
тормоз дисковый нормально-замкнутый автоматический
Механизм подъема стрелы
диаметр поршня - 250 мм
редуктор планетарный.
передаточное число - 3129
диаметр барабана - 430 мм
Механизм выдвижения-втягивания секций стрелы
диаметр поршня - 125 и 100 мм
выдвижные с гидроцилиндрами для вывешивания крана диаметр поршня -140 мм
в рабочее положение приводятся гидроцилиндрами выдвижения балок
диаметр поршня - 63 мм
Опорно-поворотное устройство
опора поворотная роликовая с зубьями наружного
Управление механизмами крана
гидрораспределители с ручным управлением
педаль в кабине крановщика
Привод управления двигателем
закрытая одноместная с регулируемым сиденьем открывающимся верхним окном стеклоочистителем ' . системой отопления и обдува стекол вентилятором и противосолнечным козырьком
отопительная установка 030В4
Ограничитель подъема крюка лебедки
бесконтактный индуктивный выключатель на оголовке стрелы
Ограничитель сматывания каната
бесконтактный индуктивный выключатель на стойке лебедки
Ограничитель нагрузки крана
ограничитель нагрузки ОНК - 140-33М
Указатели угла наклона крана
жидкостный прибор на опорной раме и в кабине крановщика
Звуковая сигнализация
электрический звуковой сигнал крановой установки
Противоугонное устройство
стояночный тормоз шасси
3.Описание телескопической стрелы
Рабочее оборудование (см. рис. 2) обеспечивает действие грузозахватного органа (крюка) в рабочей зоне крана и состоит из следующих основных узлов: телескопическая стрела 3 крюковая подвеска 1 механизм подъема стрелы грузовой канат 2. В качестве сменного рабочего оборудования кран может комплектоваться гуськом.
Механизм подъема стрелы состоит из гидроцилиндра 5 который с помощью осей 10 крепится на основании стрелы и поворотной раме. Смазка подшипников гидроцилиндра 5 осуществляется через масленки 4 расположенные в проушинах гидроцилиндра 5.
Рис. 2. Рабочее оборудование:
– крюковая подвеска; 2 – канат; 3 – стрела телескопическая; 4 – масленка; 5 – гидроцилиндр; 6 10 – оси; 7 11 – шайбы; 8 12 – гайки; 9 - втулка
Телескопическая стрела (см. рис. 3) состоит из основания 4 средней секции 2 верхней секции 1 и механизма телескопирования секций стрелы. Основание и секции стрелы представляют собой коробчатые сварные конструкции.
При работе средняя и верхняя секции стрелы опираются впереди на плиты скольжения 17 и 19 с башмаками 16 и 18 установленные в оголовке основания и средней секции соответственно а сзади плиты скольжения 11 и 8 с башмаками 10 и 9 установленные в задней части средней и верхней секции стрелы соответственно. Упоры 25 и 26 служат для ограничения боковых перемещений секций стрелы. В транспортном положении стрела укладывается на стойку поддержки стрелы. Механизм телескопирования секций стрелы устроен следующим образом.
Средняя секция стрелы совместно с верхней секцией перемещается гидроцилиндром 6. Шток гидроцилиндра 6 закреплен осью 47 на кронштейне 14 основания стрелы а гильза - на средней секции с помощью специального шарнирного соединения 21 состоящего из втулок 28 и осей 29. Шарнирное соединение позволяет компенсировать все возникающие в процессе монтажа и работы перекосы.
Верхняя секция с установленными в головке на осях блоками 20 перемещается гидроцилиндром 5. Шток гидроцилиндра 5 закреплен на кронштейне 12 средней секции осью 30 а гильза - на верхней секции с помощью втулок 32.
Конструкцией крана предусмотрено последовательное выдвижение и втягивание секций стрелы: сначала выдвигается средняя секция затем - верхняя. Последовательное выдвижение обеспечивается за счет установленной на кране гидроаппаратуры.
При втягивании секций сначала втягивается верхняя секция затем - средняя.' Последовательность втягивания секций осуществляется с помощью механизма блокировки 7. При полностью выдвинутой средней секции под действием пружин 39 механизм запирает фиксаторами 41 среднюю секцию стрелы. По окончании втягивания верхней секции необходимо разблокировать среднюю секцию нажав кнопку на рукоятке управления механизмом телескопирования секций стрелы. При этом срабатывают размыкатели 36 и фиксаторы освобождают среднюю секцию.
Рис. 3. Телескопическая стрела:
– секция верхняя; 2 – секция средняя; 3 – кронштейн; 4 – основание стрелы; 5 6 – гидроцилиндры; 7 – механизм блокировки; 8 11 17 19 – плиты скольжения; 9 10 15 16 18 – башмаки; 12 14 – кронштейны; 13. – щека; 20 – блок; 21 – шарнирное соединение; 22 27 35 37 – гайки; 23 28 31 32 48 – втулки; 24 – масленка; 25 26 – упоры; 29 30 47 – оси; 33 – болт; 34 – тяга; 36 – размыкатель; 38 – тарелка; 39 – пружина; 40 – толкатель; 41 – фиксатор; 46 – выключатель.
Технология изготовления секции стрелы
1.Материал металлоконструкции и его свойства.
Для изготовления сварных металлоконструкций подъемно-транспортного оборудования широко используют конструкционные малоуглеродистые и низколегированные стали. Для крупногабаритных сварных деталей таких как шестерни и валы применяют хромо – кремниймарганцовистые стали 20ХГСА 30ХГСА. После сварки эти детали проходят термическую обработку – отжиг закалку отпуск.
В последние годы все большее применение находят низколегированные стали 09Г2 09Г2С 09Г2ФБ 15ХСНД 10ХСНД с пределом текучести 310 – 400 МПа и временным сопротивлением 440 – 500 МПа которые позволяют значительно снизить массу ПТМ улучшить их технические характеристики и эксплуатационные качества уменьшить себестоимость.
В последнее время все большее распространение получают конверторные стали а также стали выплавляемые в электропечах. Последний способ при котором губчатое железо полученное прямым восстановлением из руды плавится в электропечах применяется в первую очередь для выплавки легированных сталей.
В зависимости от нормируемых показателей по которым производится выплавка стали малоуглеродистые стали подразделяют в соответствии с ГОСТ'380—71 на три группы: А Б и В. Группу А поставляют по механическим свойствам (группу А в обозначении стали не указывают например СтЗ) сталь группы Б поставляют по химическому составу а группы В — по химическому составу и механическим свойствам. Для ответственных сварных металлоконструкций используют стали группы В.
По степени раскисления малоуглеродистые стали обыкновенного качества делят на кипящую – кп полуспокойную – пс и спокойную – сп.
Кипящие стали характеризуются пониженным содержанием кремния (не более 007%) наличием повышенного содержания газов неоднородностью распределения фосфора и серы (так называемой зональной ликвацией). Кипящие стали склонны к старению образованию горячих трещин при сварке охрупчиванию области шва пористости. Вследствие этого кипящие стали для изготовления ответственных металлоконструкций не применяют.
Для изготовления ответственных металлоконструкций ПТМ используют спокойные малоуглеродистые стали ВСт2 ВСтЗ и полуспокойные малоуглеродистые стали с повышенным содержанием марганца ВстЗГпс.
Находят также применение качественные стали с нормальным содержанием марганца (10; 15; 20) и повышенным содержанием марганца (15Г; 20Г) (ГОСТ 1050–74 ГОСТ 4543–71).
Низколегированные конструкционные стали 09Г2 09Г2С 10ХСНД 15ХСНД и 14Г2АФ 15Г2АФДпс и другие используют для изготовления ответственных конструкций (ГОСТ 19282–73 ГОСТ 19281–73). Эти стали относятся к хорошо свариваемым.
В последнее время находят применение малоуглеродистые и низколегированные термоупрочненные стали. В соответствии с ТУ 14–1–3521–83 (толстолистовой прокат изготовляют из сталей ВСтЗ ВСтЗсп ВСтЗГпс 09Г2 09Г2С 09Г2СД 10Г2С1Д 14Г2. Сварка этих сталей не вызывает затруднений и ведется по той же технологии как и для обычных сталей. Исследования различных режимов сварки этих сталей показали что разупрочнение зоны термического влияния сварного шва крайне незначительно (не более 3 – 4 %) и не оказывает существенного влияния на работоспособность и несущую способность конструкции. В то же время применение термоупрочненного проката ведет к значительному снижению металлоемкости конструкций ПТМ и снижению себестоимости их изготовления.
Все более широкое применение находит листовой широкополосный универсальный и фасонный прокат из углеродистой и низколегированной стали с гарантированным уровнем механических свойств дифференцированным по группам прочности (ТУ 14-1-3023–80). Предусматривается поставка листового и фасонного проката сталей ВСтЗпс ВСтЗсп ВСтЗГпс 09Г2 09Г2С дифференцированного по двум группам прочности с гарантией установленных механических свойств с вероятностью не менее 095. Главное преимущество этого проката — более высокий предел текучести.
С каждым годом возрастает значение низколегированных высокопрочных сталей 14Х2ГМР 14Х2ГМ 14ХМНФР 14ХГНМ 12ГН2МФАЮ с пределом текучести 600—900 МПа.
В существующих кранах для изготовления стрелы используют горячекатаные листы по ГОСТ 19903-74 из стали 10ХСНД ГОСТ 19281-89. Сталь 10ХСНД имеет содержание углерода в среднем 0.1% менее одного процента хрома кремния никеля и меди. Однако следует иметь в виду что низколегированные стали более дороги и более чувствительны к концентрации напряжений под действием переменных нагрузок. Механические свойства стали 10ХСНД приведены в таблице 2.1.
Механические свойства стали 10ХСНД
Модуль упругости нормальный
Модуль упругости нормальный при сдвиге с кручением
Предел прочности при растяжении
Склонность к отпускной хрупкости
Технологический цикл изготовления металлоконструкции начинается со склада металла и заканчивается окраской консервацией упаковкой продукции и поступлением ее на склад готовой продукции. В соответствии со схемой технологического процесса различают следующие участки или отделения: склад металла заготовительное отделение промежуточный склад деталей сборочно-сварочное отделение отделение механической обработки отделение термической обработки окрасочное отделение.
3.Хранение металлопроката
Качество и трудоемкость изготовляемой продукции в основном зависят от качества поступающего металлопроката. Поэтому сохранности проката предохранению его от загрязнения коррозии необходимо уделять должное внимание. Металл хранится на складах. Склады бывают трех типов: открытые закрытые утепленные. Открытые склады металла приемлемы для южных районов страны. Хранение металла на открытых складах возможно только в течение короткого времени так как в ином случае металл подвергается коррозии. Металл на складе должен быть рассортирован по типоразмерам и маркам стали. Это достигается наличием на складе маркированных ячеек. В каждую ячейку складируется один типоразмер металла определенной марки стали.
Поступающий на склад металл должен иметь сертификат содержащий данные о механических свойствах и химическом составе металла а также номер плавки ГОСТ или ТУ регламентирующие качество. Металл подвергается внешней приемке отделом технического контроля (ОТК). На металл имеющий отклонения от требований ГОСТов и ТУ составляют рекламационный акт который направляют поставщику.
При отсутствии сертификата металл может быть допущен в производство только после проверки химического состава и испытания механических свойств в соответствии с требованиями стандартов и ТУ.
Металл на складе перемещается с помощью электрических мостовых или козловых кранов. Краны оборудуются специальными траверсами позволяющими захватывать длинномерный прокат в нескольких местах во избежание его деформации.
В настоящее время находят применение траверсы с электромагнитами что способствует уменьшению времени погрузочно-разгрузочных работ.
Перед раскроем металл подвергают правке и очистке. Правка металла производится на вальцах или под прессом.
Правку листового проката толщиной 05 – 5 мм и профильного проката производят в холодном состоянии. Правка на вальцах производится при протягивании металла между верхним и нижним рядами валков за счет многократного его изгиба. При этом напряжения в металле подвергаемом правке достигают предела текучести и кроме того имеет место остаточное удлинение наиболее деформированных частей (волокон) металла. Правку профильного сортового и листового металла большой толщины можно производить под прессом.
Для правки деталей которые невозможно править на листоправильных вальцах используют прессы (фрикционные и дугостаторные). Штамп для правки состоит из двух массивных плит одна из которых прикреплена к столу а другая — к ползуну пресса.
Учитывая что правка проката характеризуется большим количеством крановых операций тяжелыми и небезопасными условиями труда целесообразно оборудовать вальцы комплектом оборудования обеспечивающим выполнение вспомогательных операций по правке. В состав оборудования входит приводной или неприводной роликовый конвейер манипулятор с электромагнитной траверсой который предназначен для укладки (снятия) листов и деталей на роликовый конвейер.
Очистка металла от окалины и ржавчины с последующим нанесением на очищенный прокат защитного покрытия в процессе подготовки металла к раскрою является прогрессивным технологическим решением.
Применение механизированных линий очистки проката позволяет: улучшить качество и снизить трудоемкость подготовки изделий под окраску; снизить трудоемкость очистки изделий от брызг металла после сварки благодаря наличию фосфатирующих покрытий.
Очистка проката производят с помощью нагрева и последующей дробеструйной обработки. В результате нагрева часть окалины отслаивается и создаются лучшие условия для снятия остальной части окалины. На очищенный от окалины и ржавчины прокат наносится защитное покрытие (пассивация) (фосфатирующие грунты ВЛ-02 и ВЛ-023).
6.Разметка и наметка
Разметка является ответственной операций. Разметка и наметка широко распространены в опытном единичном и мелкосерийном производстве. Примером разметки в заготовительном производстве может служить разметка контура деталей вырезаемых ручной газовой резкой или на прессножницах разметка центров отверстий. При разметке используют следующие инструменты: стальную рулетку (ГОСТ 7502–80) стальную с миллиметровыми делениями линейку (ГОСТ 427–75) стальную гладкую линейку штангенциркуль (ГОСТ 166–80) угольник (ГОСТ 3749–77) кернер молоток (ГОСТ 2310–77) чертилку зубило (ГОСТ 7211–72).
Разметка ведется на разметочных плитах стеллажах или столах во избежание прогиба проката. При разметке деталей сложной конфигурации деталей изготовляемых партиями используют шаблоны применение которых сокращает трудоемкость разметки и в определенной степени повышает точность. Шаблоны изготовляют из листового проката толщиной 1–2 мм. Они имеют необходимые упоры втулки для наметки центров отверстий и т. д.
Учитывая высокую трудоемкость необходимость применения высококвалифицированного труда и низкую точность следует уменьшать объем разметки на производстве. Это достигается путем вырезки деталей на машинах термической резки применением кондукторов для сверления отверстий переналаживаемых упоров на прессножницах универсально-сборной оснастки для механической обработки (УСП) и сборки под сварку (УСПсв).
Для раскроя проката и вырезания деталей и заготовок применяют методы термической и механической резки.
Термическую резку широко применяемую на машиностроительных заводах для раскроя листового и профильного металла а также труб разделяют на кислородную кислородно-флюсовую кислородно-дуговую воздушно-дуговую плазменно-дуговую плазменную. Наибольшее распространение при вырезании заготовок и деталей получили кислородная кислородно-флюсовая и плазменная резка. В последнее время все большее применение для резки металла малых толщин (05 – 5 мм) находит резка лучом лазера.
Кислородная резка стали так же как и кислородно-флюсовая основана на свойстве железа «гореть» в струе чистого кислорода причем железо нагревается до температуры близкой к температуре плавления.
Температура воспламенения металла в кислороде должна быть ниже температуры его плавления а температура плавления окислов должна быть ниже температуры плавления металла. Теплота сгорания металла должна быть возможно более высокой а теплопроводность — возможно более низкой. Этим условиям отвечают мало- и среднеуглеродистые а также низколегированные стали относящиеся к сталям которые легко подвергаются обработке резанием.
Легирующие элементы вводимые в сталь оказывают влияние на ее теплопроводность способствуют образованию тугоплавких окислов и повышают склонность стали к образованию трещин на кромках реза вследствие закалки.
Сущность процесса кислородно-флюсовой резки состоит в том что в зону резания подается флюс который повышает температуру в зоне и одновременно снижает температуру плавления окислов в ней. В качестве флюса который подается в зону резания специальной аппаратурой используют железный и алюминиево-магниевый порошки соли натрия и калия. При кислородно-флюсовом резании обеспечиваются наивысшая производительность и высокое качество резки сталей большой толщины (50 – 60 мм и более) ограниченно разрезаемых и не разрезаемых кислородной резкой.
В качестве горючего для кислородной резки используют ацетилен (ГОСТ 5457–75) водород (ГОСТ 3022–80) технический пропан коксовый газ. Наиболее удобно и экономически целесообразно использование при кислородной резке природного газа
(ГОСТ 5542–78) который может подаваться по трубопроводам непосредственно к постам резки.
Для резки применяется газообразный технический кислород (ГОСТ 5583–78) или жидкий технический кислород (ГОСТ 6331–78) с чистотой не менее 992 %. Чистота кислорода оказывает существенное влияние на расход кислорода и скорость резания.
Перспективным видом термической резки является плазменно-дуговая резка. Сущность этой резки состоит в проплавлении металла сжатой плазменной дугой и интенсивном удалении расплава струёй плазмы. Особенно большое распространение процесс получил с введением воздушно-плазменной резки при которой в качестве плазмообразующего газа используется сжатый воздух. Применение воздушно-плазменной резки позволяет отказаться от применения кислорода ацетилена или другого горючего газа. Скорость воздушно-плазменной резки сталей небольшой толщины (6 – 16 мм) в несколько раз выше чем скорость кислородной резки. Однако с увеличением толщины металла скорости воздушно-плазменной и кислородной резки становятся сопоставимыми а для сталей толщиной 60 мм и более скорость кислородной резки становится выше.
Для вырезания деталей применяют ручную и машинную термическую резку. Ручная резка не обеспечивает высокого качества кромок резки точности размеров вырезаемой детали высокой производительности. Ручную резку можно применять только в единичном и в мелкосерийном производстве.
Для разделительной ручной кислородной резки наиболее широко применяют резаки «Маяк» «Факел» «Пламя» ГРЗР–62 РУА–70. РУЗ–70 и др.
Классификация машин для кислородной и плазменной резки приведена в ГОСТ 5614–74.
Точность и качество поверхности резания деталей и заготовок вырезаемых механизированной кислородной и плазменно-дуговой резкой регламентирует ГОСТ 14792–80.
Размеры припусков на механическую обработку заготовок вырезанных кислородной резкой с последующей механической обработкой должны соответствовать ГОСТ 12169–82.
Значительная часть листового и сортового проката в подъемно-транспортном машиностроении перерабатывается с помощью ножниц. Ножницы применяют при вырезании деталей для изготовления деталей гибкой отбортовкой заготовкой и т. д. С помощью ножниц вырезают заготовки предназначенные для последующей штамповки.
Для резания листового проката толщиной до 25 мм используют гильотинные ножницы которые обеспечивают высокую производительность при изготовлении деталей простой конфигурации. Допуски при резании на гильотинных ножницах зависят от размеров детали и толщины разрезаемого металла.
Отклонение от перпендикулярности поверхности резания относительно поверхности листа должно составлять 1 : 10 толщины листа.
На кромках резания в некоторых случаях могут возникать трещины поэтому кромки деталей испытывающих растяжение кромки расположенные в растянутой зоне изгибаемых элементов а также при действии знакопеременных нагрузок должны подвергаться механической обработке.
Большое распространение при изготовлении деталей различной конфигурации получила листовая штамповка. При изготовлении деталей штамповкой обеспечиваются точность и стабильность размеров деталей высокая производительность. Изготовление деталей штамповкой высокоэффективно и экономически целесообразно при серийном и массовом производстве. При малых сериях изготовления деталей использование штампов экономически нецелесообразно.
Важнейшей задачей при производстве сварных металлоконструкций ПТМ является обеспечение оптимального (наиболее рационального) раскроя проката. Под рациональным или оптимальным раскроем подразумевается такой раскрой при котором можно получить заготовку (деталь) с минимальными затратами труда времени и материалов с использованием имеющегося оборудования для резания с минимальной стоимостью изготовления штампов. Решение этой задачи способствует снижению металлоемкости изготовляемой продукции повышению эффективности производства. Выполнение раскроя проката особенно листового вручную – крайне трудоемкая операция требующая длительного времени и не обеспечивающая как правило оптимальный наиболее экономный раскрой проката. Применение ЭВМ позволяет повысить коэффициент раскроя профильного и сортового проката на 2 – 6 % а листового на 3 – 8 %.
8.Описание типа производства
Согласно П 10-382-00 изготавливать металлоконструкции грузоподъемных кранов может организация имеющая на это лицензию. Секцию стрелы автомобильного крана есть необходимость изготавливать только в двух случаях: при изготовлении нового крана и при ремонте крана находящегося в эксплуатации. Изготовление металлоконструкций ПТМ дело ответственное и трудоемкое поэтому наиболее рациональным например при ремонте будет заказать эту секцию на предприятии-изготовителе нежели искать ближайшую организацию имеющую лицензию которая возьмется по чертежам при отсутствии технологической базы изготовить секцию стрелы нового мало изученного и совершенно им незнакомого крана. Поэтому представить себе технологию изготовления этой секции стрелы на базе мелкосерийного и единичного производства практически невозможно. Эта стрела в самые кратчайшие сроки и с наименьшими затратам может быть изготовлена на предприятии изготовителе оснащенном необходимым технологическим оборудованием налаженным на изготовление металлоконструкций данного типа. Такой тип производства будет носить серийный или массовый характер.
Тип производства характеризует коэффициент закрепления операций определяемый как отношение числа всех различных технологических операций О выполненных или подлежащих выполнению в течение месяца к числу рабочих мест Р.
где О – число операций; Р – число рабочих мест.
В машиностроении различают три типа производства: массовое серийное единичное (ГОСТ 14.004-83).
Массовое производство характеризуется большим объемом выпуска изделий непрерывно изготовляемых или ремонтируемых продолжительное время в течение которого на большинстве рабочих мест выполняется одна рабочая операция. Для массового производства Kз.о = 1. Продукция массового производства — изделия узкой номенклатуры и стандартного типа выпускаемые для широкого сбыта потребителю (автомобили тракторы электродвигатели и т.д.). Особенностями этого производства являются: расположение оборудования в технологической последовательности (по ходу ТП); выполнение каждой технологической операции осуществляется на предварительно налаженном оборудовании которое не переналаживают для выполнения других операций; применение специального оборудования и иных специальных СТО.
Серийное производство характеризуется изготовлением или ремонтом изделий периодически повторяющимися партиями. В зависимости от количества изделий в партии или серии и значения коэффициента закрепления операций различают крупносерийное среднесерийное и мелкосерийное производства. Для крупносерийного производства 1 Kз.о 10 для среднесерийного 10 Kз.о 20 для мелкосерийного 20 Kз.о 40. Продукцией серийного производства являются машины установившегося типа (металлорежущие станки насосы компрессоры авиационные двигатели и т.п.) выпускаемые в значительных количествах.
В крупносерийном производстве оборудование располагают по изготовляемым предметам и в ряде случаев в соответствии с выполняемым ТП. Обработку заготовок выполняют на предварительно настроенных станках в пределах технологических возможностей которых допустима переналадка для выполнения иных операций. Применяют специальные специализированные и универсальные СТО (оборудование инструмент и т.д.). Размер производственной партии в крупносерийном производстве обычно составляет несколько сотен деталей.
В среднесерийном производстве обычно именуемом серийным оборудование располагают в соответствии с последовательностью выполнения этапов обработки заготовок. За каждой единицей оборудования закрепляют несколько технологических операций для выполнения которых проводят переналадку оборудования. Применяют специализированные и универсальные СТО. Размер производственной партии — от нескольких десятков до сотен деталей.
В мелкосерийном производстве оборудование располагается по типам (участок токарных станков участок фрезерных станков и т.д.). Оборудование специально не настраивают для выполнения каждой технологической операции. Преимущественно применяют универсальные СТО. Размер производственной партии обычно составляет несколько единиц.
Единичное производство характеризуется малым объемом выпуска одинаковых изделий повторное изготовление и ремонт которых как правило не предусмотрено. Изделия выпускаются широкой номенклатуры в относительно малых количествах и часто индивидуально. Изготовление изделий либо совсем не повторяется либо повторяется через неопределенные промежутки времени. Продукция единичного производства — машины не имеющие широкого применения и изготовляемые по индивидуальным заказам предусматривающим выполнение специальных требований (опытные образцы машин в различных отраслях машиностроения крупные гидротурбины уникальные металлорежущие станки прокатные станы и т.д.). Технологическое оборудование располагают по типам. На рабочих местах выполняют разнообразные операции без их периодического повторения для их выполнения оборудование специально не настраивают. Применяют универсальные (общего назначения) СТО.
Учитывая все вышесказанное можно сказать что при изготовлении секций стрелы имеющих похожую конструкцию может использоваться специализированное оборудование и на одном рабочем месте могут быть изготовлены все элементы металлоконструкции стрелы. С другой стороны применение отдельных линий по изготовлению отдельных элементов например на одном рабочем месте готовят верхний пояс на другом нижний на третьем одну боковую стенку на четвертом другую на пятом приваривают уголки к верхнему поясу и т.д. потребует огромных производственных площадей и характерно для массового производства. Это будет автоматизированная поточная линия характеризующаяся тактом выпуска.
В нашей работе будем считать что отдельные элементы средней секции изготавливаются на одном рабочем месте а собираются на другом. В этом случае коэффициент закрепления операций будет равен приблизительно 20 а значит производство будет среднесерийным.
Разработка маршрутной технологии изготовления средней секции стрелы
Правильная разметка листов обеспечивает наиболее рациональное использование металла. С этой точки зрения наиболее рационально листы можно разметить тогда когда известна полная номенклатура изготовляемых деталей. Поэтому в этой работе мы не будем заострять внимание на этом вопросе так как вполне может быть что заготовки будут отрезаться от разных листов.
Наиболее современным методом резки является плазменная резка с компьютерным управлением. В этом случае по столу двигается сварочный трактор управляемый точными приводами по контуру определяемому по компьютерному чертежу. Резка может выполнятся одним двумя тремя резаками. Сущность этой резки состоит в проплавлении металла сжатой плазменной дугой и интенсивном удалении расплава струёй плазмы. Особенно большое распространение процесс получил с введением воздушно-плазменной резки при которой в качестве плазмообразующего газа используется сжатый воздух. Применение воздушно-плазменной резки позволяет отказаться от применения кислорода ацетилена или другого горючего газа. Скорость воздушно-плазменной резки сталей небольшой толщины (6 – 16 мм) в несколько раз выше чем скорость кислородной резки. Однако с увеличением толщины металла скорости воздушно-плазменной и кислородной резки становятся сопоставимыми а для сталей толщиной 60 мм и более скорость кислородной резки становится выше.
Вспомогательные операции при газовой резке (укладка и выверка листа уборка деталей отходов и т. д.) занимают 30 – 50 % общего времени затрачиваемого на изготовление деталей. Вследствие этого машины необходимо установить таким образом чтобы обеспечить максимальное использование оборудования увеличить долю машинного времени в общем фонде времени работы оборудования. Это достигается применением линии термической резки в которых раскройный стол загружается и выгружается вне рабочей зоны машины а для резки подается к машине. Для рационального использования машины можно использовать рельсовый путь двойной длины. В результате машина как бы будет иметь два рабочих места на одном из которых производится резка а на другом выполняются операции по разгрузке-выгрузке.
Для резания листового сортового фасонного проката пробивки отверстий выполнения зарубок в листовом и фасонном прокате применяют комбинированные прессножницы обладающие большой универсальностью. На комбинированных прессножницах при соответствующем их оснащении можно производить вырезание деталей многосекционную пробивку отверстий гибку пробивку жалюзи и т. д.
Комбинированные прессножницы могут быть также оснащены приводным или неприводным роликовым конвейером для подачи проката к упором с помощью которого можно производить точное резание заготовок необходимой длины без разметки.
В таблице 3.1. приведен перечень деталей получаемых резкой. Предполагается что используются листы размером 15007000.
Детали изготавливаемые резкой
(толщинадлинаширина)
Состоит из двух частей:
Воздушно-плазменная резка
Резка на прессножницах
Уголок верхнего пояса
Уголок нижнего пояса
3.Изготовление поясов и боковых стенок
Изготовление секции стрелы начинается с изготовления двух поясов верхнего и нижнего и двух боковых стенок.
Сборка вертикальных стенок осуществляется из отдельных листов методом наращивания (рис. 3.1) с сопутствующим контролем прямолинейности. Базировка стенки ведется по контуру прилегания к верхнему поясу. Комплекты заготовок поясов и вертикальных стенок подаются из заготовительного отделения и укладываются на склад выполненный в виде секционной сварной металлоконструкции. На сборку заготовки подаются укладчиком который может представлять собой мостовой кран с жестким подвесом груза или специализированное перегрузочное оборудование например портальный четырехподвижный робот с электромагнитными захватами. Захват должен иметь возможность перемещаться вдоль каждой из осей координат и поворачиваться относительно горизонтальной оси.
Рис.3.1. Изготовление поясов и вертикальных стенок.
Стенд для сборки (рис. 3.2.) содержит секции приводного рольганга 1 расположенные по обеим сторонам установки для сборки и сварки 2 а также приводные прижимы 3 для поперечной ориентации заготовок расположенных между секциями рольганга. Дня повышения качества сборки полотнищ (гардин) под сварку путем обеспечения постоянства зазора по всей длине стыка вдоль стенда на основании размещена направляющая на которой с возможностью возвратно-поступательного перемещения установлено два суппорта. Один из них расположенный по одну сторону установки для сборки и сварки снабжен зажимным устройством для полотнища с направленным упором а второй суппорт расположенный по другую сторону установки для сборки и сварки снабжен выдвижным упором с нониусом и механизмом фиксации суппорта относительно направляющей выполнен в виде самотормозящейся пары. Установка для сборки и сварки оснащена выдвижным снабженным нониусом башмаком в котором выполнено гнездо для размещения технологических заходных планок а также закреплен зуб фиксирующий стык между заготовками. Зажимное устройство с неподвижным упором установлено с возможностью поворота в плоскости параллельной основанию и перемещения вдоль оси перпендикулярной основанию. Второй суппорт снабжен мерной линейной для замера расстояния его перемещения.
Работа на стенде осуществляется следующим образом [6].
Заготовку вертикальной стенки или пояса уложить на левый приводной рольганг стенда и подать ее на правый рольганг стенда так чтобы задняя кромка заготовки пришлась на середину траверсы 4 пневмоскобы (рис.3.2.). При перемещении заготовки с левого рольганга на правый подъёмные ролики 2 пневмоскобы должны быть в верхнем положении. Выставленную на правом рольганге заготовку поджать гидроприжимами 8 до соответствующих подъёмных упоров 3.
Следующую заготовку вертикальной стенки или пояса положить на левый приводной рольганг стенда дослать до стыковки с предыдущей заготовкой и поджать гидроприжимами до соответствующих подъёмных упоров. Вертикальный поджим состыкованных заготовок в местах прихватки осуществляется пневмоцилиндром 6 и скобой 1 (рис.3.2).
Рис. 3.2. Стенд для сборки вертикальных стенок боковин и поясов: 1 - секция приводного рольганга; 2 - установка для сварки; 3 - приводные прижимы; 4 - скоба пневматическая.
После прихватки заготовки освобождаются от вертикальных и горизонтальных прижимов. Подъемные ролики 2 поднимают заготовку над плоскостью траверсы пневмоскобы и подают заготовку вперед до совмещения ее задней кромки с серединой траверсы пневмоскобы. На левый рольганг укладывается следующая заготовка и процедура повторяется до получения полного пояса или боковой стенки. Собранные вертикальные стенки или пояса передаются на сварку.
Установка для автоматической односторонней сварки под флюсом состоит из основания на котором на подвижных опорах размещается 0-образная рама. Верхняя и нижняя части рамы - в виде направляющих. На верхних направляющих размещается сварочный трактор на нижних медный водоохлаждаемый ползун служащий для обратного формирования шва. Сварочный трактор и формирующий ползун имеют общий электромеханический привод обеспечивающий их синхронное передвижение со сварочной и маршевой скоростями. Установка позволяет производить автоматическую сварку под флюсом как одностороннюю с обратным формированием шва так и двухстороннюю. Далее производят правку гардин (рис. 3.3.)
Рис. 3.3. Правка гардины
Для устранения сварочных деформаций предусматривается правка в листоправильных вальцах в которых пояса и вертикальные стенки подаются приводным рольгангом. Правленые гардины передаются на следующий приводной рольганг на котором контролируется качество сварного шва (рис. 3.4.). Контроль сварных швов может осуществляться ультразвуковым рентгенографическим гаммалучевым магнитопорошковым магнитоиндукционным методами. Наиболее распостранен рентгенографический метод так как он не смотря на опасность и вредность дает визуальное оформление контролируемых параметров. Самым важным параметром контрольной операция является скорость безопасность и достоверность.
Поперечные стыковые швы контролируются выборочно отдельными участками в соответствии с требованиями технологического процесса.
Рис. 3.4. Контроль стыковых швов: 1 – деталь;
– контролирующий аппарат
Готовые гардины верхним краном оснащенным специальной траверсой с механическими захватами снимаются и укладываются в вертикальном положении в склад-накопитель выполненный в виде сварной металлоконструкции с вертикальными секциями. Изготовление верхних и нижних поясов осуществляется совершенно аналогично.
Сварка уголков выполняется аналогично. Сварной шов выполняют по внутренней поверхности уголка.
4.Сборка конструкции
Сборка и сварка конструкции должна осуществляться в определенной последовательности. Также как и сварка гардин сборка осуществляется на плазе. Сборке предшествует подача элементов их установка и выверка.
Рис. 3.5. Приспособление для установки уголков на плазе.
На рис. 3.5 представлено приспособление позволяющее с высокой точностью установить уголок на плазу. Предполагается устанавливать эти приспособления через каждый погонный метр. Контроль прямолинейности выполняется с помощью оптико-лучевого прибора или струны. Схема первого этапа сборки представлена на рис. 3.6.
Рис. 3.6. Сборка вертикальной стенки с уголками.
На втором этапе осуществляется переворот собранной конструкции сварка внутреннего нахлесточного шва и установка средних кронштейнов. Сначала варятся нахлесточные швы крепления уголков 1 и 2 (см. рис. 3.7) после того как шов 1 будет закончен и начат шов 2 можно приступать к сборке кронштейна выверяется и прихватывается ребро кронштейна после чего он приваривается сварочным автоматом Выполняется установка и выверка самого кронштейна после чего он прихватывается и варится. Сварные швы 3 4 и 5 могут быть выполнены вручную полуавтоматической сваркой для экономии машинного времени сварочного трактора. Аналогично выполняется сборка второй боковой стенки
Рис. 3.7. Второй этап сборки вертикальной стенки.
Следующий этап сборки – это соединение собранных вертикальных стенок верхним и нижним поясными листами. Проблема заключается в том как достаточно надежно и жестко выставить вертикальные стенки. Отсутствие внутренних диафрагм усложняет задачу. Необходимо использовать специальное приспособление однако как и в предыдущем случае нужно постараться сделать его более универсальным чтобы с его помощью можно было собирать и другие секции. На рисунке 3.8. представлено приспособление позволяющее выставлять вертикальную стенку. В зависимости от степени универсальности оно может быть и сдвоенным. В основании приспособления сделаны пазы позволяющее крепить его к столу плаза. Рычаг имеет возможность поворота почти на 1800 вертикальная стенка строго перпендикулярна плоскости основания. На этом этапе сборки выполняются внутренние сварные нахлесточные швы.
Рис. 3.8. Приспособление для сборки вертикальной стенки с нижним поясом
Из рисунка 3.9. видно что перед сваркой необходима выполнить прихватку вручную после чего убрать приспособления и проварить швы.
Рис. 3.9. Схема сборки вертикальных стенок с нижним поясом.
Это же приспособление можно использовать для установки верхнего поясного листа откинув рычаги в исходное состояние в этом положении они не будут мешать установке верхнего листа. После прихватки приспособления убираются и выполняется проварка швов. После этого собранная секция поворачивается и провариваются наружные нахлесточные швы нижнего пояса. Последовательность этапов сборки представлены на рисунках 3.10 – 3.11.
Рис. 3.10. Установка верхнего поясного листа.
Рис. 3.11. Обварка швов нижнего поясного листа.
После того как основная конструкция собрана необходимо устанрвить оставшиеся элементы которыми являются задние кронштейны и плита скольжения а также элементы «бороды».
Последовательность установки задних кронштейнов и плиты скольжения приведена на рисунках 3.12 – 3.14. Вначале устанавливается нижний кронштейн. Для его установки используется кондуктор очень простой конструкции собранный из уголков (см. рис. 3.12) кронштейн прихватывается а затем приваривается после снятия кондуктора. Установка второго кронштейна выполняется аналогично (см. рис.3.13). Плита скольжения приваривается потолочным швом (см. рис. 3.14).
Рис.3.12. Установка нижнего заднего кронштейна
Рис.3.13. Установка верхнего заднего кронштейна.
Рис.3.14. Установка задней плиты скольжения.
Следующим этапом сборки является установка щек. Для этого собранную конструкцию необходимо повернуть и положить на бок. После чего щека устанавливается выверяется а затем прихватывается к уголкам затем варятся нахлесточные швы а в последнюю очередь стыковой (см. рис. 3.15).
Рис. 3.15. Установка щеки.
Рис. 3.16. Установка элементов бороды.
Перед установкой элементов «бороды» необходимо повернуть секцию «бородой» вверх. Устанавливается выверяется и прихватывается стенка после чего она приваривается двумя тавровыми и одним угловым швом.
Затем секция вновь поворачивается и устанавливается на выкладках «бородой» вниз. Устанавливается выверяется и прихватывается плита скольжения. Затем плита обваривается по конуру сопряжений тавровым швом.
Секция опять поворачивается на 1800. В этом положении устанавливаются и прихватываются ребра после чего они обвариваются по контуру сопряжений двусторонним тавровым швом.
Определение времени изготовления
Основное время для полуавтоматической автоматической и электрошлаковой сварки определяют по формуле (4.1)
- скорость подачи сварочной проволоки мс.
Скорость автоматической сварки определяют по формуле (4.2)
- скорость подачи сварочной проволоки мс;
- масса одного метра сварочной проволоки кг;
- масса одного метра наплавленного металла на 1 м длины шва кгм.
Скорость подачи сварочной проволоки определяется по формуле (4.3)
Масса одного метра наплавленного металла определяется как произведение пощади поперечного сечения разделки и удельного веса наплавляемого металла увеличенное на 10 – 15%.
Для упрощения расчетов в серийном и крупносерийном производстве к оперативному времени вводят коэффициент учитывающий время на обслуживание рабочего места отдых и подготовительно-заключительное время который составляет для полуавтоматической сварки 1.13 – 1.21 и для автоматической сварки 1.10 – 1.23.
Результаты расчета основного времени сварки средней секции стрелы автокрана сведены в таблицу 4.1.
Результаты расчета основного времени сварки
Свариваемые детали (поз.)
Норма времени на 1м сварного шва челчас
Суммарная длина сварного шва мм
Основное время сварки час
верт. стенка – верхн. уголок
верт. стенка – нижний уголок
нижний пояс - уголок
верхн. пояс - уголок
задний кроншт. – верт. стенка
задняя плита – верт. стенка
щека – верхн. уголок
щека – нижний уголок
стенка бороды – верт. стенка
стенка бороды – нижний пояс
передняя плита скольжения – щека
передняя плита скольжения – стенка бороды
ребро бороды - пер. плита скольжения
ребро среднего кроншт. – верт. стенка
средний кроншт. – нижн. уголок
ребро среднего кроншт. – средн. кронштейн
Полное время сварки металлоконструкции будет равно
Технический контроль
1.Контроль геометрических параметров
Наименование и обозначение параметров
Предельные отклонения мм
Изогнутость балок в горизонтальной плоскости (серповидность) – f1
Струна. Приспособление для крепления струны. Линейка.
Измерения проводятся на ближайшей от середины балки диафрагме
Скручивание коробчатых балок – в2
Оптический квадрат или рамный уровень
Измерения проводятся у крайних больших диафрагм
Неплоскостность (вогнутость или выпуклость) боковых стенок между большими диафрагмами – f2
Приспособление для контроля. Штангенциркуль.

маршрутна карта.doc

Наименование и содержание
(код и наименование)
Кол. одновре-менно обраб. деталей
Объём производственной партии
очистить листовой и профильный прокат
нанести на прокат фосфатирующие грунты
править прокат перед резкой
разметить листы согласно схеме разметки
вырезать заготовки установленных размеров
Варить гардины и поясные уголки
Править гардины и поясные уголки после сварки
варить две вертикальные стенки с верхними
варить средние кронштейны
варить нижний пояс с боковыми стенками
варить задние кронштейн и плиту скольжения
варить правую щеку оголовка
варить левую щеку оголовка
варить элементы бороды
визуально измерительный контроль сварных швов
выборочный ультразвуковой контроль св. швов

Изготовление секции стрелы2.doc

АСТРАХАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
Кафедра «Подъемно-транспортные машины
производственная логистика и механика машин»
Расчетно-графическая работа №1
на тему: «Изготовление секции стрелы автомобильного крана КС-55715 «Галичанин»».
Рис 1. Кран автомобильный КС-55715 «Галичанин».
Кран автомобильный КС-55715 грузоподъемностью 30 т на шасси грузового автомобиля KaмA3-53229 предназначен для выполнения погрузочно-разгрузочных строительно-монтажных работ в промышленности строительстве и сельском хозяйстве (выполнение рабочих операций с обычными грузами). Кран рассчитан на эксплуатацию при температуре окружающего воздуха М00С и относительной влажности 80% при 200 С и хранение при температуре окружающего воздуха не ниже -500с1. Транспортное передвижение крана между объектами работ предусмотрено по дорогам с твердым покрытием допускающим осевую нагрузку не менее 9 тс. Установка крана возможна на подготовленной площадке с размерами 5Ох60 м и уклоном не более 30. Допустимая скорость ветра для рабочего состояния крана не должна превышать 14 мс на высоте 10 м для не рабочего состояния - 40 мс.
1.Технические характеристики крана автомобильного КС-55715
Технические характеристики крана приведены в таблице 1.1.
Стреловой автомобильный
Тип ходового устройства
Шасси грузового автомобиля
Грузоподъемность максимальная тонн
Грузоподъемность при максимальном вылете 8.0 м
Вылет при максимальной грузоподъемности
Вылет «рабочий» максимальныйминимальный
размеры опорного контура м×м
Максимальная высота подъема груза м
Режим работы механизмов
Скорости механизмов:
Передвижения крана (транспортная) ммин
Частота вращения поворотной части обмин
Данные о материале:
Сталь 10ХСНД ГОСТ 19281-898
сведения отсутствуют
Допустимая минимальная температура С0
Температура рабочего состояния наибнаим 0С
Температура нерабочего состояния наибнаим 0С
Допустимая относительная влажность воздуха %
до 80 при температуре 200С
Допустимая скорость ветра (на высоте 10 м) мс:
для раб. состояния крана (с учетом порывов ветра)
для нерабочего состояния
Род электрического тока:
цепь рабочего освещения
цепь ремонтного освещения
База выносных опор м
Масса крана и его основных частей т:
конструктивная масса крана
масса крановой установки
масса крюковой подвески
Параметры устойчивости
грузовая устойчивость
собственная устойчивость
Удерживающий момент кНм (тм)
Опрокидывающий момент кНм (тм)
вылетдлина стрелыгрузоподъемность
2.Технические характеристики механизмов крана
Технические характеристики механизмов приведены в таблице 1.2 а описание предохранительных устройств в таблице 1.3.
от коробки передач через коробку отбора мощности и карданный вал
редуктор цилиндрический двухступенчатый. передаточное число - 762
тормоз дисковый нормально-замкнутый автоматический
Механизм подъема стрелы
диаметр поршня - 250 мм
редуктор планетарный.
передаточное число - 3129
диаметр барабана - 430 мм
Механизм выдвижения-втягивания секций стрелы
диаметр поршня - 125 и 100 мм
выдвижные с гидроцилиндрами для вывешивания крана диаметр поршня -140 мм
в рабочее положение приводятся гидроцилиндрами выдвижения балок
диаметр поршня - 63 мм
Опорно-поворотное устройство
опора поворотная роликовая с зубьями наружного
Управление механизмами крана
гидрораспределители с ручным управлением
педаль в кабине крановщика
Привод управления двигателем
закрытая одноместная с регулируемым сиденьем открывающимся верхним окном стеклоочистителем ' . системой отопления и обдува стекол вентилятором и противосолнечным козырьком
отопительная установка 030В4
Ограничитель подъема крюка лебедки
бесконтактный индуктивный выключатель на оголовке стрелы
Ограничитель сматывания каната
бесконтактный индуктивный выключатель на стойке лебедки
Ограничитель нагрузки крана
ограничитель нагрузки ОНК - 140-33М
Указатели угла наклона крана
жидкостный прибор на опорной раме и в кабине крановщика
Звуковая сигнализация
электрический звуковой сигнал крановой установки
Противоугонное устройство
стояночный тормоз шасси
3.Описание телескопической стрелы
Рабочее оборудование (см. рис. 2) обеспечивает действие грузозахватного органа (крюка) в рабочей зоне крана и состоит из следующих основных узлов: телескопическая стрела 3 крюковая подвеска 1 механизм подъема стрелы грузовой канат 2. В качестве сменного рабочего оборудования кран может комплектоваться гуськом.
Механизм подъема стрелы состоит из гидроцилиндра 5 который с помощью осей 10 крепится на основании стрелы и поворотной раме. Смазка подшипников гидроцилиндра 5 осуществляется через масленки 4 расположенные в проушинах гидроцилиндра 5.
Рис. 2. Рабочее оборудование:
– крюковая подвеска; 2 – канат; 3 – стрела телескопическая; 4 – масленка; 5 – гидроцилиндр; 6 10 – оси; 7 11 – шайбы; 8 12 – гайки; 9 - втулка
Телескопическая стрела (см. рис. 3) состоит из основания 4 средней секции 2 верхней секции 1 и механизма телескопирования секций стрелы. Основание и секции стрелы представляют собой коробчатые сварные конструкции.
При работе средняя и верхняя секции стрелы опираются впереди на плиты скольжения 17 и 19 с башмаками 16 и 18 установленные в оголовке основания и средней секции соответственно а сзади плиты скольжения 11 и 8 с башмаками 10 и 9 установленные в задней части средней и верхней секции стрелы соответственно. Упоры 25 и 26 служат для ограничения боковых перемещений секций стрелы. В транспортном положении стрела укладывается на стойку поддержки стрелы. Механизм телескопирования секций стрелы устроен следующим образом.
Средняя секция стрелы совместно с верхней секцией перемещается гидроцилиндром 6. Шток гидроцилиндра 6 закреплен осью 47 на кронштейне 14 основания стрелы а гильза - на средней секции с помощью специального шарнирного соединения 21 состоящего из втулок 28 и осей 29. Шарнирное соединение позволяет компенсировать все возникающие в процессе монтажа и работы перекосы.
Верхняя секция с установленными в головке на осях блоками 20 перемещается гидроцилиндром 5. Шток гидроцилиндра 5 закреплен на кронштейне 12 средней секции осью 30 а гильза - на верхней секции с помощью втулок 32.
Конструкцией крана предусмотрено последовательное выдвижение и втягивание секций стрелы: сначала выдвигается средняя секция затем - верхняя. Последовательное выдвижение обеспечивается за счет установленной на кране гидроаппаратуры.
При втягивании секций сначала втягивается верхняя секция затем - средняя.' Последовательность втягивания секций осуществляется с помощью механизма блокировки 7. При полностью выдвинутой средней секции под действием пружин 39 механизм запирает фиксаторами 41 среднюю секцию стрелы. По окончании втягивания верхней секции необходимо разблокировать среднюю секцию нажав кнопку на рукоятке управления механизмом телескопирования секций стрелы. При этом срабатывают размыкатели 36 и фиксаторы освобождают среднюю секцию.
Рис. 3. Телескопическая стрела:
– секция верхняя; 2 – секция средняя; 3 – кронштейн; 4 – основание стрелы; 5 6 – гидроцилиндры; 7 – механизм блокировки; 8 11 17 19 – плиты скольжения; 9 10 15 16 18 – башмаки; 12 14 – кронштейны; 13. – щека; 20 – блок; 21 – шарнирное соединение; 22 27 35 37 – гайки; 23 28 31 32 48 – втулки; 24 – масленка; 25 26 – упоры; 29 30 47 – оси; 33 – болт; 34 – тяга; 36 – размыкатель; 38 – тарелка; 39 – пружина; 40 – толкатель; 41 – фиксатор; 46 – выключатель.
Технология изготовления секции стрелы
1.Материал металлоконструкции и его свойства.
Для изготовления сварных металлоконструкций подъемно-транспортного оборудования широко используют конструкционные малоуглеродистые и низколегированные стали. Для крупногабаритных сварных деталей таких как шестерни и валы применяют хромо – кремниймарганцовистые стали 20ХГСА 30ХГСА. После сварки эти детали проходят термическую обработку – отжиг закалку отпуск.
В последние годы все большее применение находят низколегированные стали 09Г2 09Г2С 09Г2ФБ 15ХСНД 10ХСНД с пределом текучести 310 – 400 МПа и временным сопротивлением 440 – 500 МПа которые позволяют значительно снизить массу ПТМ улучшить их технические характеристики и эксплуатационные качества уменьшить себестоимость.
В последнее время все большее распространение получают конверторные стали а также стали выплавляемые в электропечах. Последний способ при котором губчатое железо полученное прямым восстановлением из руды плавится в электропечах применяется в первую очередь для выплавки легированных сталей.
В зависимости от нормируемых показателей по которым производится выплавка стали малоуглеродистые стали подразделяют в соответствии с ГОСТ'380—71 на три группы: А Б и В. Группу А поставляют по механическим свойствам (группу А в обозначении стали не указывают например СтЗ) сталь группы Б поставляют по химическому составу а группы В — по химическому составу и механическим свойствам. Для ответственных сварных металлоконструкций используют стали группы В.
По степени раскисления малоуглеродистые стали обыкновенного качества делят на кипящую – кп полуспокойную – пс и спокойную – сп.
Кипящие стали характеризуются пониженным содержанием кремния (не более 007%) наличием повышенного содержания газов неоднородностью распределения фосфора и серы (так называемой зональной ликвацией). Кипящие стали склонны к старению образованию горячих трещин при сварке охрупчиванию области шва пористости. Вследствие этого кипящие стали для изготовления ответственных металлоконструкций не применяют.
Для изготовления ответственных металлоконструкций ПТМ используют спокойные малоуглеродистые стали ВСт2 ВСтЗ и полуспокойные малоуглеродистые стали с повышенным содержанием марганца ВстЗГпс.
Находят также применение качественные стали с нормальным содержанием марганца (10; 15; 20) и повышенным содержанием марганца (15Г; 20Г) (ГОСТ 1050–74 ГОСТ 4543–71).
Низколегированные конструкционные стали 09Г2 09Г2С 10ХСНД 15ХСНД и 14Г2АФ 15Г2АФДпс и другие используют для изготовления ответственных конструкций (ГОСТ 19282–73 ГОСТ 19281–73). Эти стали относятся к хорошо свариваемым.
В последнее время находят применение малоуглеродистые и низколегированные термоупрочненные стали. В соответствии с ТУ 14–1–3521–83 (толстолистовой прокат изготовляют из сталей ВСтЗ ВСтЗсп ВСтЗГпс 09Г2 09Г2С 09Г2СД 10Г2С1Д 14Г2. Сварка этих сталей не вызывает затруднений и ведется по той же технологии как и для обычных сталей. Исследования различных режимов сварки этих сталей показали что разупрочнение зоны термического влияния сварного шва крайне незначительно (не более 3 – 4 %) и не оказывает существенного влияния на работоспособность и несущую способность конструкции. В то же время применение термоупрочненного проката ведет к значительному снижению металлоемкости конструкций ПТМ и снижению себестоимости их изготовления.
Все более широкое применение находит листовой широкополосный универсальный и фасонный прокат из углеродистой и низколегированной стали с гарантированным уровнем механических свойств дифференцированным по группам прочности (ТУ 14-1-3023–80). Предусматривается поставка листового и фасонного проката сталей ВСтЗпс ВСтЗсп ВСтЗГпс 09Г2 09Г2С дифференцированного по двум группам прочности с гарантией установленных механических свойств с вероятностью не менее 095. Главное преимущество этого проката — более высокий предел текучести.
С каждым годом возрастает значение низколегированных высокопрочных сталей 14Х2ГМР 14Х2ГМ 14ХМНФР 14ХГНМ 12ГН2МФАЮ с пределом текучести 600—900 МПа.
В существующих кранах для изготовления стрелы используют горячекатаные листы по ГОСТ 19903-74 из стали 10ХСНД ГОСТ 19281-89. Сталь 10ХСНД имеет содержание углерода в среднем 0.1% менее одного процента хрома кремния никеля и меди. Однако следует иметь в виду что низколегированные стали более дороги и более чувствительны к концентрации напряжений под действием переменных нагрузок. Механические свойства стали 10ХСНД приведены в таблице 2.1.
Механические свойства стали 10ХСНД
Модуль упругости нормальный
Модуль упругости нормальный при сдвиге с кручением
Предел прочности при растяжении
Склонность к отпускной хрупкости
Технологический цикл изготовления металлоконструкции начинается со склада металла и заканчивается окраской консервацией упаковкой продукции и поступлением ее на склад готовой продукции. В соответствии со схемой технологического процесса различают следующие участки или отделения: склад металла заготовительное отделение промежуточный склад деталей сборочно-сварочное отделение отделение механической обработки отделение термической обработки окрасочное отделение.
3.Хранение металлопроката
Качество и трудоемкость изготовляемой продукции в основном зависят от качества поступающего металлопроката. Поэтому сохранности проката предохранению его от загрязнения коррозии необходимо уделять должное внимание. Металл хранится на складах. Склады бывают трех типов: открытые закрытые утепленные. Открытые склады металла приемлемы для южных районов страны. Хранение металла на открытых складах возможно только в течение короткого времени так как в ином случае металл подвергается коррозии. Металл на складе должен быть рассортирован по типоразмерам и маркам стали. Это достигается наличием на складе маркированных ячеек. В каждую ячейку складируется один типоразмер металла определенной марки стали.
Поступающий на склад металл должен иметь сертификат содержащий данные о механических свойствах и химическом составе металла а также номер плавки ГОСТ или ТУ регламентирующие качество. Металл подвергается внешней приемке отделом технического контроля (ОТК). На металл имеющий отклонения от требований ГОСТов и ТУ составляют рекламационный акт который направляют поставщику.
При отсутствии сертификата металл может быть допущен в производство только после проверки химического состава и испытания механических свойств в соответствии с требованиями стандартов и ТУ.
Металл на складе перемещается с помощью электрических мостовых или козловых кранов. Краны оборудуются специальными траверсами позволяющими захватывать длинномерный прокат в нескольких местах во избежание его деформации.
В настоящее время находят применение траверсы с электромагнитами что способствует уменьшению времени погрузочно-разгрузочных работ.
Перед раскроем металл подвергают правке и очистке. Правка металла производится на вальцах или под прессом.
Правку листового проката толщиной 05 – 5 мм и профильного проката производят в холодном состоянии. Правка на вальцах производится при протягивании металла между верхним и нижним рядами валков за счет многократного его изгиба. При этом напряжения в металле подвергаемом правке достигают предела текучести и кроме того имеет место остаточное удлинение наиболее деформированных частей (волокон) металла. Правку профильного сортового и листового металла большой толщины можно производить под прессом.
Для правки деталей которые невозможно править на листоправильных вальцах используют прессы (фрикционные и дугостаторные). Штамп для правки состоит из двух массивных плит одна из которых прикреплена к столу а другая — к ползуну пресса.
Учитывая что правка проката характеризуется большим количеством крановых операций тяжелыми и небезопасными условиями труда целесообразно оборудовать вальцы комплектом оборудования обеспечивающим выполнение вспомогательных операций по правке. В состав оборудования входит приводной или неприводной роликовый конвейер манипулятор с электромагнитной траверсой который предназначен для укладки (снятия) листов и деталей на роликовый конвейер.
Очистка металла от окалины и ржавчины с последующим нанесением на очищенный прокат защитного покрытия в процессе подготовки металла к раскрою является прогрессивным технологическим решением.
Применение механизированных линий очистки проката позволяет: улучшить качество и снизить трудоемкость подготовки изделий под окраску; снизить трудоемкость очистки изделий от брызг металла после сварки благодаря наличию фосфатирующих покрытий.
Очистка проката производят с помощью нагрева и последующей дробеструйной обработки. В результате нагрева часть окалины отслаивается и создаются лучшие условия для снятия остальной части окалины. На очищенный от окалины и ржавчины прокат наносится защитное покрытие (пассивация) (фосфатирующие грунты ВЛ-02 и ВЛ-023).
6.Разметка и наметка
Разметка является ответственной операций. Разметка и наметка широко распространены в опытном единичном и мелкосерийном производстве. Примером разметки в заготовительном производстве может служить разметка контура деталей вырезаемых ручной газовой резкой или на прессножницах разметка центров отверстий. При разметке используют следующие инструменты: стальную рулетку (ГОСТ 7502–80) стальную с миллиметровыми делениями линейку (ГОСТ 427–75) стальную гладкую линейку штангенциркуль (ГОСТ 166–80) угольник (ГОСТ 3749–77) кернер молоток (ГОСТ 2310–77) чертилку зубило (ГОСТ 7211–72).
Разметка ведется на разметочных плитах стеллажах или столах во избежание прогиба проката. При разметке деталей сложной конфигурации деталей изготовляемых партиями используют шаблоны применение которых сокращает трудоемкость разметки и в определенной степени повышает точность. Шаблоны изготовляют из листового проката толщиной 1–2 мм. Они имеют необходимые упоры втулки для наметки центров отверстий и т. д.
Учитывая высокую трудоемкость необходимость применения высококвалифицированного труда и низкую точность следует уменьшать объем разметки на производстве. Это достигается путем вырезки деталей на машинах термической резки применением кондукторов для сверления отверстий переналаживаемых упоров на прессножницах универсально-сборной оснастки для механической обработки (УСП) и сборки под сварку (УСПсв).
Для раскроя проката и вырезания деталей и заготовок применяют методы термической и механической резки.
Термическую резку широко применяемую на машиностроительных заводах для раскроя листового и профильного металла а также труб разделяют на кислородную кислородно-флюсовую кислородно-дуговую воздушно-дуговую плазменно-дуговую плазменную. Наибольшее распространение при вырезании заготовок и деталей получили кислородная кислородно-флюсовая и плазменная резка. В последнее время все большее применение для резки металла малых толщин (05 – 5 мм) находит резка лучом лазера.
Кислородная резка стали так же как и кислородно-флюсовая основана на свойстве железа «гореть» в струе чистого кислорода причем железо нагревается до температуры близкой к температуре плавления.
Температура воспламенения металла в кислороде должна быть ниже температуры его плавления а температура плавления окислов должна быть ниже температуры плавления металла. Теплота сгорания металла должна быть возможно более высокой а теплопроводность — возможно более низкой. Этим условиям отвечают мало- и среднеуглеродистые а также низколегированные стали относящиеся к сталям которые легко подвергаются обработке резанием.
Легирующие элементы вводимые в сталь оказывают влияние на ее теплопроводность способствуют образованию тугоплавких окислов и повышают склонность стали к образованию трещин на кромках реза вследствие закалки.
Сущность процесса кислородно-флюсовой резки состоит в том что в зону резания подается флюс который повышает температуру в зоне и одновременно снижает температуру плавления окислов в ней. В качестве флюса который подается в зону резания специальной аппаратурой используют железный и алюминиево-магниевый порошки соли натрия и калия. При кислородно-флюсовом резании обеспечиваются наивысшая производительность и высокое качество резки сталей большой толщины (50 – 60 мм и более) ограниченно разрезаемых и не разрезаемых кислородной резкой.
В качестве горючего для кислородной резки используют ацетилен (ГОСТ 5457–75) водород (ГОСТ 3022–80) технический пропан коксовый газ. Наиболее удобно и экономически целесообразно использование при кислородной резке природного газа
(ГОСТ 5542–78) который может подаваться по трубопроводам непосредственно к постам резки.
Для резки применяется газообразный технический кислород (ГОСТ 5583–78) или жидкий технический кислород (ГОСТ 6331–78) с чистотой не менее 992 %. Чистота кислорода оказывает существенное влияние на расход кислорода и скорость резания.
Перспективным видом термической резки является плазменно-дуговая резка. Сущность этой резки состоит в проплавлении металла сжатой плазменной дугой и интенсивном удалении расплава струёй плазмы. Особенно большое распространение процесс получил с введением воздушно-плазменной резки при которой в качестве плазмообразующего газа используется сжатый воздух. Применение воздушно-плазменной резки позволяет отказаться от применения кислорода ацетилена или другого горючего газа. Скорость воздушно-плазменной резки сталей небольшой толщины (6 – 16 мм) в несколько раз выше чем скорость кислородной резки. Однако с увеличением толщины металла скорости воздушно-плазменной и кислородной резки становятся сопоставимыми а для сталей толщиной 60 мм и более скорость кислородной резки становится выше.
Для вырезания деталей применяют ручную и машинную термическую резку. Ручная резка не обеспечивает высокого качества кромок резки точности размеров вырезаемой детали высокой производительности. Ручную резку можно применять только в единичном и в мелкосерийном производстве.
Для разделительной ручной кислородной резки наиболее широко применяют резаки «Маяк» «Факел» «Пламя» ГРЗР–62 РУА–70. РУЗ–70 и др.
Классификация машин для кислородной и плазменной резки приведена в ГОСТ 5614–74.
Точность и качество поверхности резания деталей и заготовок вырезаемых механизированной кислородной и плазменно-дуговой резкой регламентирует ГОСТ 14792–80.
Размеры припусков на механическую обработку заготовок вырезанных кислородной резкой с последующей механической обработкой должны соответствовать ГОСТ 12169–82.
Значительная часть листового и сортового проката в подъемно-транспортном машиностроении перерабатывается с помощью ножниц. Ножницы применяют при вырезании деталей для изготовления деталей гибкой отбортовкой заготовкой и т. д. С помощью ножниц вырезают заготовки предназначенные для последующей штамповки.
Для резания листового проката толщиной до 25 мм используют гильотинные ножницы которые обеспечивают высокую производительность при изготовлении деталей простой конфигурации. Допуски при резании на гильотинных ножницах зависят от размеров детали и толщины разрезаемого металла.
Отклонение от перпендикулярности поверхности резания относительно поверхности листа должно составлять 1 : 10 толщины листа.
На кромках резания в некоторых случаях могут возникать трещины поэтому кромки деталей испытывающих растяжение кромки расположенные в растянутой зоне изгибаемых элементов а также при действии знакопеременных нагрузок должны подвергаться механической обработке.
Большое распространение при изготовлении деталей различной конфигурации получила листовая штамповка. При изготовлении деталей штамповкой обеспечиваются точность и стабильность размеров деталей высокая производительность. Изготовление деталей штамповкой высокоэффективно и экономически целесообразно при серийном и массовом производстве. При малых сериях изготовления деталей использование штампов экономически нецелесообразно.
Важнейшей задачей при производстве сварных металлоконструкций ПТМ является обеспечение оптимального (наиболее рационального) раскроя проката. Под рациональным или оптимальным раскроем подразумевается такой раскрой при котором можно получить заготовку (деталь) с минимальными затратами труда времени и материалов с использованием имеющегося оборудования для резания с минимальной стоимостью изготовления штампов. Решение этой задачи способствует снижению металлоемкости изготовляемой продукции повышению эффективности производства. Выполнение раскроя проката особенно листового вручную – крайне трудоемкая операция требующая длительного времени и не обеспечивающая как правило оптимальный наиболее экономный раскрой проката. Применение ЭВМ позволяет повысить коэффициент раскроя профильного и сортового проката на 2 – 6 % а листового на 3 – 8 %.
8.Описание типа производства
Согласно П 10-382-00 изготавливать металлоконструкции грузоподъемных кранов может организация имеющая на это лицензию. Секцию стрелы автомобильного крана есть необходимость изготавливать только в двух случаях: при изготовлении нового крана и при ремонте крана находящегося в эксплуатации. Изготовление металлоконструкций ПТМ дело ответственное и трудоемкое поэтому наиболее рациональным например при ремонте будет заказать эту секцию на предприятии-изготовителе нежели искать ближайшую организацию имеющую лицензию которая возьмется по чертежам при отсутствии технологической базы изготовить секцию стрелы нового мало изученного и совершенно им незнакомого крана. Поэтому представить себе технологию изготовления этой секции стрелы на базе мелкосерийного и единичного производства практически невозможно. Эта стрела в самые кратчайшие сроки и с наименьшими затратам может быть изготовлена на предприятии изготовителе оснащенном необходимым технологическим оборудованием налаженным на изготовление металлоконструкций данного типа. Такой тип производства будет носить серийный или массовый характер.
Тип производства характеризует коэффициент закрепления операций определяемый как отношение числа всех различных технологических операций О выполненных или подлежащих выполнению в течение месяца к числу рабочих мест Р.
где О – число операций; Р – число рабочих мест.
В машиностроении различают три типа производства: массовое серийное единичное (ГОСТ 14.004-83).
Массовое производство характеризуется большим объемом выпуска изделий непрерывно изготовляемых или ремонтируемых продолжительное время в течение которого на большинстве рабочих мест выполняется одна рабочая операция. Для массового производства Kз.о = 1. Продукция массового производства — изделия узкой номенклатуры и стандартного типа выпускаемые для широкого сбыта потребителю (автомобили тракторы электродвигатели и т.д.). Особенностями этого производства являются: расположение оборудования в технологической последовательности (по ходу ТП); выполнение каждой технологической операции осуществляется на предварительно налаженном оборудовании которое не переналаживают для выполнения других операций; применение специального оборудования и иных специальных СТО.
Серийное производство характеризуется изготовлением или ремонтом изделий периодически повторяющимися партиями. В зависимости от количества изделий в партии или серии и значения коэффициента закрепления операций различают крупносерийное среднесерийное и мелкосерийное производства. Для крупносерийного производства 1 Kз.о 10 для среднесерийного 10 Kз.о 20 для мелкосерийного 20 Kз.о 40. Продукцией серийного производства являются машины установившегося типа (металлорежущие станки насосы компрессоры авиационные двигатели и т.п.) выпускаемые в значительных количествах.
В крупносерийном производстве оборудование располагают по изготовляемым предметам и в ряде случаев в соответствии с выполняемым ТП. Обработку заготовок выполняют на предварительно настроенных станках в пределах технологических возможностей которых допустима переналадка для выполнения иных операций. Применяют специальные специализированные и универсальные СТО (оборудование инструмент и т.д.). Размер производственной партии в крупносерийном производстве обычно составляет несколько сотен деталей.
В среднесерийном производстве обычно именуемом серийным оборудование располагают в соответствии с последовательностью выполнения этапов обработки заготовок. За каждой единицей оборудования закрепляют несколько технологических операций для выполнения которых проводят переналадку оборудования. Применяют специализированные и универсальные СТО. Размер производственной партии — от нескольких десятков до сотен деталей.
В мелкосерийном производстве оборудование располагается по типам (участок токарных станков участок фрезерных станков и т.д.). Оборудование специально не настраивают для выполнения каждой технологической операции. Преимущественно применяют универсальные СТО. Размер производственной партии обычно составляет несколько единиц.
Единичное производство характеризуется малым объемом выпуска одинаковых изделий повторное изготовление и ремонт которых как правило не предусмотрено. Изделия выпускаются широкой номенклатуры в относительно малых количествах и часто индивидуально. Изготовление изделий либо совсем не повторяется либо повторяется через неопределенные промежутки времени. Продукция единичного производства — машины не имеющие широкого применения и изготовляемые по индивидуальным заказам предусматривающим выполнение специальных требований (опытные образцы машин в различных отраслях машиностроения крупные гидротурбины уникальные металлорежущие станки прокатные станы и т.д.). Технологическое оборудование располагают по типам. На рабочих местах выполняют разнообразные операции без их периодического повторения для их выполнения оборудование специально не настраивают. Применяют универсальные (общего назначения) СТО.
Учитывая все вышесказанное можно сказать что при изготовлении секций стрелы имеющих похожую конструкцию может использоваться специализированное оборудование и на одном рабочем месте могут быть изготовлены все элементы металлоконструкции стрелы. С другой стороны применение отдельных линий по изготовлению отдельных элементов например на одном рабочем месте готовят верхний пояс на другом нижний на третьем одну боковую стенку на четвертом другую на пятом приваривают уголки к верхнему поясу и т.д. потребует огромных производственных площадей и характерно для массового производства. Это будет автоматизированная поточная линия характеризующаяся тактом выпуска.
В нашей работе будем считать что отдельные элементы средней секции изготавливаются на одном рабочем месте а собираются на другом. В этом случае коэффициент закрепления операций будет равен приблизительно 20 а значит производство будет среднесерийным.
Разработка маршрутной технологии изготовления средней секции стрелы
Правильная разметка листов обеспечивает наиболее рациональное использование металла. С этой точки зрения наиболее рационально листы можно разметить тогда когда известна полная номенклатура изготовляемых деталей. Поэтому в этой работе мы не будем заострять внимание на этом вопросе так как вполне может быть что заготовки будут отрезаться от разных листов.
Наиболее современным методом резки является плазменная резка с компьютерным управлением. В этом случае по столу двигается сварочный трактор управляемый точными приводами по контуру определяемому по компьютерному чертежу. Резка может выполнятся одним двумя тремя резаками. Сущность этой резки состоит в проплавлении металла сжатой плазменной дугой и интенсивном удалении расплава струёй плазмы. Особенно большое распространение процесс получил с введением воздушно-плазменной резки при которой в качестве плазмообразующего газа используется сжатый воздух. Применение воздушно-плазменной резки позволяет отказаться от применения кислорода ацетилена или другого горючего газа. Скорость воздушно-плазменной резки сталей небольшой толщины (6 – 16 мм) в несколько раз выше чем скорость кислородной резки. Однако с увеличением толщины металла скорости воздушно-плазменной и кислородной резки становятся сопоставимыми а для сталей толщиной 60 мм и более скорость кислородной резки становится выше.
Вспомогательные операции при газовой резке (укладка и выверка листа уборка деталей отходов и т. д.) занимают 30 – 50 % общего времени затрачиваемого на изготовление деталей. Вследствие этого машины необходимо установить таким образом чтобы обеспечить максимальное использование оборудования увеличить долю машинного времени в общем фонде времени работы оборудования. Это достигается применением линии термической резки в которых раскройный стол загружается и выгружается вне рабочей зоны машины а для резки подается к машине. Для рационального использования машины можно использовать рельсовый путь двойной длины. В результате машина как бы будет иметь два рабочих места на одном из которых производится резка а на другом выполняются операции по разгрузке-выгрузке.
Для резания листового сортового фасонного проката пробивки отверстий выполнения зарубок в листовом и фасонном прокате применяют комбинированные прессножницы обладающие большой универсальностью. На комбинированных прессножницах при соответствующем их оснащении можно производить вырезание деталей многосекционную пробивку отверстий гибку пробивку жалюзи и т. д.
Комбинированные прессножницы могут быть также оснащены приводным или неприводным роликовым конвейером для подачи проката к упором с помощью которого можно производить точное резание заготовок необходимой длины без разметки.
В таблице 3.1. приведен перечень деталей получаемых резкой. Предполагается что используются листы размером 15007000.
Детали изготавливаемые резкой
(толщинадлинаширина)
Состоит из двух частей:
Воздушно-плазменная резка
Резка на прессножницах
Уголок верхнего пояса
Уголок нижнего пояса
3.Изготовление поясов и боковых стенок
Изготовление секции стрелы начинается с изготовления двух поясов верхнего и нижнего и двух боковых стенок.
Сборка вертикальных стенок осуществляется из отдельных листов методом наращивания (рис. 3.1) с сопутствующим контролем прямолинейности. Базировка стенки ведется по контуру прилегания к верхнему поясу. Комплекты заготовок поясов и вертикальных стенок подаются из заготовительного отделения и укладываются на склад выполненный в виде секционной сварной металлоконструкции. На сборку заготовки подаются укладчиком который может представлять собой мостовой кран с жестким подвесом груза или специализированное перегрузочное оборудование например портальный четырехподвижный робот с электромагнитными захватами. Захват должен иметь возможность перемещаться вдоль каждой из осей координат и поворачиваться относительно горизонтальной оси.
Рис.3.1. Изготовление поясов и вертикальных стенок.
Стенд для сборки (рис. 3.2.) содержит секции приводного рольганга 1 расположенные по обеим сторонам установки для сборки и сварки 2 а также приводные прижимы 3 для поперечной ориентации заготовок расположенных между секциями рольганга. Дня повышения качества сборки полотнищ (гардин) под сварку путем обеспечения постоянства зазора по всей длине стыка вдоль стенда на основании размещена направляющая на которой с возможностью возвратно-поступательного перемещения установлено два суппорта. Один из них расположенный по одну сторону установки для сборки и сварки снабжен зажимным устройством для полотнища с направленным упором а второй суппорт расположенный по другую сторону установки для сборки и сварки снабжен выдвижным упором с нониусом и механизмом фиксации суппорта относительно направляющей выполнен в виде самотормозящейся пары. Установка для сборки и сварки оснащена выдвижным снабженным нониусом башмаком в котором выполнено гнездо для размещения технологических заходных планок а также закреплен зуб фиксирующий стык между заготовками. Зажимное устройство с неподвижным упором установлено с возможностью поворота в плоскости параллельной основанию и перемещения вдоль оси перпендикулярной основанию. Второй суппорт снабжен мерной линейной для замера расстояния его перемещения.
Работа на стенде осуществляется следующим образом [6].
Заготовку вертикальной стенки или пояса уложить на левый приводной рольганг стенда и подать ее на правый рольганг стенда так чтобы задняя кромка заготовки пришлась на середину траверсы 4 пневмоскобы (рис.3.2.). При перемещении заготовки с левого рольганга на правый подъёмные ролики 2 пневмоскобы должны быть в верхнем положении. Выставленную на правом рольганге заготовку поджать гидроприжимами 8 до соответствующих подъёмных упоров 3.
Следующую заготовку вертикальной стенки или пояса положить на левый приводной рольганг стенда дослать до стыковки с предыдущей заготовкой и поджать гидроприжимами до соответствующих подъёмных упоров. Вертикальный поджим состыкованных заготовок в местах прихватки осуществляется пневмоцилиндром 6 и скобой 1 (рис.3.2).
Рис. 3.2. Стенд для сборки вертикальных стенок боковин и поясов: 1 - секция приводного рольганга; 2 - установка для сварки; 3 - приводные прижимы; 4 - скоба пневматическая.
После прихватки заготовки освобождаются от вертикальных и горизонтальных прижимов. Подъемные ролики 2 поднимают заготовку над плоскостью траверсы пневмоскобы и подают заготовку вперед до совмещения ее задней кромки с серединой траверсы пневмоскобы. На левый рольганг укладывается следующая заготовка и процедура повторяется до получения полного пояса или боковой стенки. Собранные вертикальные стенки или пояса передаются на сварку.
Установка для автоматической односторонней сварки под флюсом состоит из основания на котором на подвижных опорах размещается 0-образная рама. Верхняя и нижняя части рамы - в виде направляющих. На верхних направляющих размещается сварочный трактор на нижних медный водоохлаждаемый ползун служащий для обратного формирования шва. Сварочный трактор и формирующий ползун имеют общий электромеханический привод обеспечивающий их синхронное передвижение со сварочной и маршевой скоростями. Установка позволяет производить автоматическую сварку под флюсом как одностороннюю с обратным формированием шва так и двухстороннюю. Далее производят правку гардин (рис. 3.3.)
Рис. 3.3. Правка гардины
Для устранения сварочных деформаций предусматривается правка в листоправильных вальцах в которых пояса и вертикальные стенки подаются приводным рольгангом. Правленые гардины передаются на следующий приводной рольганг на котором контролируется качество сварного шва (рис. 3.4.). Контроль сварных швов может осуществляться ультразвуковым рентгенографическим гаммалучевым магнитопорошковым магнитоиндукционным методами. Наиболее распостранен рентгенографический метод так как он не смотря на опасность и вредность дает визуальное оформление контролируемых параметров. Самым важным параметром контрольной операция является скорость безопасность и достоверность.
Поперечные стыковые швы контролируются выборочно отдельными участками в соответствии с требованиями технологического процесса.
Рис. 3.4. Контроль стыковых швов: 1 – деталь;
– контролирующий аппарат
Готовые гардины верхним краном оснащенным специальной траверсой с механическими захватами снимаются и укладываются в вертикальном положении в склад-накопитель выполненный в виде сварной металлоконструкции с вертикальными секциями. Изготовление верхних и нижних поясов осуществляется совершенно аналогично.
Сварка уголков выполняется аналогично. Сварной шов выполняют по внутренней поверхности уголка.
4.Сборка конструкции
Сборка и сварка конструкции должна осуществляться в определенной последовательности. Также как и сварка гардин сборка осуществляется на плазе. Сборке предшествует подача элементов их установка и выверка.
Рис. 3.5. Приспособление для установки уголков на плазе.
На рис. 3.5 представлено приспособление позволяющее с высокой точностью установить уголок на плазу. Предполагается устанавливать эти приспособления через каждый погонный метр. Контроль прямолинейности выполняется с помощью оптико-лучевого прибора или струны. Схема первого этапа сборки представлена на рис. 3.6.
Рис. 3.6. Сборка вертикальной стенки с уголками.
На втором этапе осуществляется переворот собранной конструкции сварка внутреннего нахлесточного шва и установка средних кронштейнов. Сначала варятся нахлесточные швы крепления уголков 1 и 2 (см. рис. 3.7) после того как шов 1 будет закончен и начат шов 2 можно приступать к сборке кронштейна выверяется и прихватывается ребро кронштейна после чего он приваривается сварочным автоматом Выполняется установка и выверка самого кронштейна после чего он прихватывается и варится. Сварные швы 3 4 и 5 могут быть выполнены вручную полуавтоматической сваркой для экономии машинного времени сварочного трактора. Аналогично выполняется сборка второй боковой стенки
Рис. 3.7. Второй этап сборки вертикальной стенки.
Следующий этап сборки – это соединение собранных вертикальных стенок верхним и нижним поясными листами. Проблема заключается в том как достаточно надежно и жестко выставить вертикальные стенки. Отсутствие внутренних диафрагм усложняет задачу. Необходимо использовать специальное приспособление однако как и в предыдущем случае нужно постараться сделать его более универсальным чтобы с его помощью можно было собирать и другие секции. На рисунке 3.8. представлено приспособление позволяющее выставлять вертикальную стенку. В зависимости от степени универсальности оно может быть и сдвоенным. В основании приспособления сделаны пазы позволяющее крепить его к столу плаза. Рычаг имеет возможность поворота почти на 1800 вертикальная стенка строго перпендикулярна плоскости основания. На этом этапе сборки выполняются внутренние сварные нахлесточные швы.
Рис. 3.8. Приспособление для сборки вертикальной стенки с нижним поясом
Из рисунка 3.9. видно что перед сваркой необходима выполнить прихватку вручную после чего убрать приспособления и проварить швы.
Рис. 3.9. Схема сборки вертикальных стенок с нижним поясом.
Это же приспособление можно использовать для установки верхнего поясного листа откинув рычаги в исходное состояние в этом положении они не будут мешать установке верхнего листа. После прихватки приспособления убираются и выполняется проварка швов. После этого собранная секция поворачивается и провариваются наружные нахлесточные швы нижнего пояса. Последовательность этапов сборки представлены на рисунках 3.10 – 3.11.
Рис. 3.10. Установка верхнего поясного листа.
Рис. 3.11. Обварка швов нижнего поясного листа.
После того как основная конструкция собрана необходимо устанрвить оставшиеся элементы которыми являются задние кронштейны и плита скольжения а также элементы «бороды».
Последовательность установки задних кронштейнов и плиты скольжения приведена на рисунках 3.12 – 3.14. Вначале устанавливается нижний кронштейн. Для его установки используется кондуктор очень простой конструкции собранный из уголков (см. рис. 3.12) кронштейн прихватывается а затем приваривается после снятия кондуктора. Установка второго кронштейна выполняется аналогично (см. рис.3.13). Плита скольжения приваривается потолочным швом (см. рис. 3.14).
Рис.3.12. Установка нижнего заднего кронштейна
Рис.3.13. Установка верхнего заднего кронштейна.
Рис.3.14. Установка задней плиты скольжения.
Следующим этапом сборки является установка щек. Для этого собранную конструкцию необходимо повернуть и положить на бок. После чего щека устанавливается выверяется а затем прихватывается к уголкам затем варятся нахлесточные швы а в последнюю очередь стыковой (см. рис. 3.15).
Рис. 3.15. Установка щеки.
Рис. 3.16. Установка элементов бороды.
Перед установкой элементов «бороды» необходимо повернуть секцию «бородой» вверх. Устанавливается выверяется и прихватывается стенка после чего она приваривается двумя тавровыми и одним угловым швом.
Затем секция вновь поворачивается и устанавливается на выкладках «бородой» вниз. Устанавливается выверяется и прихватывается плита скольжения. Затем плита обваривается по конуру сопряжений тавровым швом.
Секция опять поворачивается на 1800. В этом положении устанавливаются и прихватываются ребра после чего они обвариваются по контуру сопряжений двусторонним тавровым швом.
Определение времени изготовления
Основное время для полуавтоматической автоматической и электрошлаковой сварки определяют по формуле (4.1)
- скорость подачи сварочной проволоки мс.
Скорость автоматической сварки определяют по формуле (4.2)
- скорость подачи сварочной проволоки мс;
- масса одного метра сварочной проволоки кг;
- масса одного метра наплавленного металла на 1 м длины шва кгм.
Скорость подачи сварочной проволоки определяется по формуле (4.3)
Масса одного метра наплавленного металла определяется как произведение пощади поперечного сечения разделки и удельного веса наплавляемого металла увеличенное на 10 – 15%.
Для упрощения расчетов в серийном и крупносерийном производстве к оперативному времени вводят коэффициент учитывающий время на обслуживание рабочего места отдых и подготовительно-заключительное время который составляет для полуавтоматической сварки 1.13 – 1.21 и для автоматической сварки 1.10 – 1.23.
Результаты расчета основного времени сварки средней секции стрелы автокрана сведены в таблицу 4.1.
Результаты расчета основного времени сварки
Свариваемые детали (поз.)
Норма времени на 1м сварного шва челчас
Суммарная длина сварного шва мм
Основное время сварки час
верт. стенка – верхн. уголок
верт. стенка – нижний уголок
нижний пояс - уголок
верхн. пояс - уголок
задний кроншт. – верт. стенка
задняя плита – верт. стенка
щека – верхн. уголок
щека – нижний уголок
стенка бороды – верт. стенка
стенка бороды – нижний пояс
передняя плита скольжения – щека
передняя плита скольжения – стенка бороды
ребро бороды - пер. плита скольжения
ребро среднего кроншт. – верт. стенка
средний кроншт. – нижн. уголок
ребро среднего кроншт. – средн. кронштейн
Полное время сварки металлоконструкции будет равно
Технический контроль
1.Контроль геометрических параметров
В процессе изготовления металлоконструкции стрелы возможны некоторые отклонения от геометрически правильной формы и взаимного расположения поверхностей. В таблице 5.1 представлены допустимые величины отклонений форм и расположения поверхностей основных несущих элементов металлоконструкций изготавливаемой секции стрелы.
Наименование и обозначение параметров
Предельные отклонения мм
Изогнутость секции в плоскости стрелы
Струна приспособления для крепления струны штангенциркуль
Скручивание коробчатых балок – b2
Оптический квадрат или рамный уровень
Измерения проводятся у крайних больших диафрагм
Выпуклость поясов и стенок
Местные вмятины глубиной n с размерами
линейка щупы штангенциркуль. индикаторный глубиномер
Деформация поперечного сечения
Отклонение от прямолинейности секции стрелы (в плоскости стрелы)
2.Контроль качества сварных соединений
Контроль качества сварных соединений выполняется последовательно во время всего цикла изготовления секции стрелы. Дефекты почти любого сварного шва могут привести к аварии крана гибели людей большим материальным ущербам. Поэтому высокие требования предъявляются к качеству выполнения сварных швов. Наиболее ответственными являются стыковые швы гардин так как наличие в них дефектов может привести к почти мгновенному разрушению стрелы при работе крана причем вероятнее всего с максимальным грузом. Поэтому эти швы подвергаются 100% рентгенографическому контролю. Не меньшее значение имеют нахлесточные швы соединяющие пояса с вертикальными стенками. Дефекты в этих швах приведут к потере несущей способности стрелы непровары шлаковые включения неоднородности превратятся в трещины в результате переменных цикловых усталостных напряжений. Высокие требования предъявляются к сварным швам крепления кронштейнов в первую очередь потому что их состояние невозможно контролировать в процессе эксплуатации крана разрушение этих сварных швов приведет в худшем случае к внезапному складыванию выдвинутых секций и следовательно к падению груза и возможно к потере устойчивости крана. Сварные швы крепления задней плиты скольжения выполняют скоре поддерживающую функцию так как несущая способность обеспечивается конструктивно поэтому к ним не предъявляются высокие требования.
Большие нагрузки в процессе работы крана испытывает оголовок секции – щеки и борода. Разрушение этого узла приведет к сильной деформации стрелы сильны м нарушением геометрии и потере несущей способности этот узе достаточно хорошо усилен конструктивно но и к сварным швам этого узла должно уделяться особое внимание.
Требования к выполнению технического контроля сварных соединений представлены в картах сварки (приложения 1 – 11).

Карты сварки.doc

предприятия-разработчика
ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА СВАРКИ
Наименование разработчика
Наименование изделия
средняя секция стрелы крана автомобильного КС-55715
задняя плита скольжения
Способ (технология) сварки
ГОСТ на сварку технология по РД 03-615-03
по РД 36-62-00* и РД 22-16-96*
сталь ГОСТ обозначение
Марка (марки сочетание марок)
по перечню свариваемых материалов
(стыковое угловое и пр. ГОСТ на вид соединения)
Характер сварного шва
(односторонний двусторонний ГОСТ на характер шва)
(шифр по ГОСТ 5264-80* ОСТ 26-260.453-92 и др.)
Конструкция соединения
Конструктивные элементы шва
Эскиз и конструктивные размеры соединения способ входа и схода сварных швов
Эскиз шва разделка основного металла и их основные разделы и обозначения по ГОСТ РД и др.
Продолжение приложения 1
Способ подготовки кромок
(наименование используемого оборудования)
(в сборочном приспособлении на прихватках среда обитания)
Требования к прихватке
сварка ручная электродуговая
(способ сварки количество размеры)
Проволока Св-08А ГОСТ 2246-70 флюс АН-348-А
(марки стандарт ТУ ГОСТ 9466-75* РД 03-613-03)
Положение шва при сварке
(температура способ обеспечения и защиты зоны сварного шва)
Сварочное оборудование
(тип марка технические характеристики согласно РД 03-614-03)
Номер валика (слоя) сварного шва
Способ сварки (наплавки)
Диаметр электрода* (присадочной проволоки*) мм
Скорость подачи проволоки мч
Дополнительные параметры (тип флюса расход газа сварочной проволоки и др.)
Технологические требования к сварке *:
отдельный эскиз очередности наложения сварных швов (валиков)
РД 31.44.05.80 и РД 03-615-03
Термическая обработка сварного соединения:
Требования по контролю качества сварного соединения:
Качество сварочных работ оценивается путем проведения ВИК - измерений и УЗК сварных швов по ГОСТ 14782-86* и РД 31.44.05-80 проведение мехиспытаний образцов (по ГОСТ 6996-66*) лабораторией неразрушающего контроля согласно ПБ 03-372-00
*П р и м е ч а н и е. Приводятся требования к последовательности выполнения валиков (слоев) шва температурному режиму сварки наличию поворота и перемещению изделия при сварке толщине корневой части шва толщине и длине валиков(слоев) шва и т.п.
РД 03-613-03. Порядок применения сварочных материалов при изготовлении монтаже ремонте и реконструкции технических устройств для ОПО (М. 2004. – 51 с.)
РД 03-614-03. Порядок применения сварочного оборудования при изготовлении монтаже ремонте и реконструкции технических устройств для ОПО (М. 2004. – 59 с.)
РД 03-615-03. Порядок применения сварочных технологий при изготовлении монтаже ремонте и реконструкции технических устройств для ОПО (М. 2004. – 32 с.)
РД 36-62-00. Оборудование грузоподъемное. Общие технические требования.
РД 22-16-96. Машины грузоподъемные. Выбор материалов для изготовления ремонта и реконструкции сварных стальных конструкций.
ГОСТ 380-94. Сталь углеродистая обыкновенного качества. Марки.
ГОСТ 5264-80. Ручная дуговая сварка. Соединения сварные. Основные типы конструктивные элементы и размеры.
ГОСТ 9087-81. Флюсы сварочные плавленые. Технические условия.
ГОСТ 9467-75. Электроды покрытые металлические для ручной дуговой сварки конструкционных теплоустойчивых сталей. Типы.
ГОСТ 19281-89. Сталь низколегированная сортовая и фасонная.
ГОСТ 2.602-95. ЕСКД. Ремонтные документы.
ПБ 03-372-00. Правила аттестации и основные требования к лабораториям неразрушающего контроля.
ГОСТ 9466-75. Электроды покрытые металлические для ручной дуговой сварки сталей и наплавки. Классификация размеры и общие технические условия.
ГОСТ 14782-70. Контроль неразрушающий. Соединения сварные. Методы ультразвуковые.
ГОСТ 6996-66. Сварные соединения. Методы определения механических свойств.
ГОСТ 2246-70. Проволока стальная сварочная. Технические условия.
РД 31.44.05-80. Металлоконструкции крановые. Ремонт. Технические условия.
Продолжение приложения 2
сварка ручн. электродуг. 4 прихвата не менее 5 мм
Проволока Св-08А ГОСТ 2246-70
Продолжение приложения 3
воздушно-плазменная резка
пояс верхний пояс нижний
Продолжение приложения 4
ручная полуавтоматическая прихваты через 05 п.м.
сварочный автомат сварочная головка
односторонний на медной подкладке
Продолжение приложения 5
воздушно плазменная резка
не менее10 мм через каждый пог. метр
Продолжение приложения 6
не менее 4-х точек 2- по краям шва2 – по краям щеки
сварочный полуавтомат
Продолжение приложения 7
оголовок секции «борода»
Продолжение приложения 8
не мене четырех точек по периметру
оголовок стрелы «борода»
Продолжение приложения 9
Продолжение приложения 10
Продолжение приложения 11
не мене трех точек по одной на каждую сторону