Реферат на тему:
Двостоякові горизонтальні обертачі (кантувачі)
Найбільш сприятливою умовою формування звареного шва є нижнє положення.
При зварюванні кільцевих швів нижнє положення шва можна забезпечити
шляхом обертання виробу при нерухомому зварювальному апараті. Такі шви
називають поворотними. Для обертання виробу зі зварювальною швидкістю
при автоматичному зварюванні застосовують зварювальні обертачі. У
випадку значних габаритів виробу обертач виконують двостояковим. У цьому
випадку передня приводна опора забезпечує обертання виробу, а друга
опора – неприводна (холоста) служить для підтримування виробу в
необхідному просторовому положенні в процесі обертання.
На рис. 1. представлений загальний вигляд передньої приводної стійки.
Рис. 1. Загальний вигляд передньої приводної стійки
горизонтального обертача.
При зварюванні довгих виробів обертач комплектується задньою неприводною
(холостою) стійкою (рис. 2.).
Рис. 2. Задня неприводна стійка.
Задня стійка встановлюється на платформі і може переміщуватись по
рейковому шляху. Фіксація стійки в потрібному місці здійснюється
стопорним механізмом. Для полегшення процесу складання і фіксації виробу
неприводна стійка має механізм осьового переміщення планшайби (піноль),
що приводиться в дію за допомогою штурвалу.
Загальний вид горизонтального обертача в робочому стані представлений на
рис. 3.
Рис. 3. Горизонтальний двостояковий обертач.
На рис. 4. зображений типажний горизонтальний обертач ВГ-0,25
вантажопідйомністю 2500 Н. Обертач складається з переднього стояка,
усередині якого розміщений привод обертання, і заднього пересувного
стояка. На передньому та задньому стояках закріплені дві знімні
планшайби із кулачками.
Рис. 4. Двостояковий горизонтальний обертач типу ВГ.
Задній стояк пересувається вручну по рейковому шляху і обладнаний
спеціальним стопорним пристроєм, що закріплює його нерухомо в
необхідному положенні. Електроустаткування розміщене в окремій шафі.
Короткі вироби закріплюють тільки на передній планшайбі. Вироби великої
довжини або такі, які мають момент відносно до опорної площини більше
допустимого для переднього стояка, підтримуються спеціальною
роликоопорою яка закріплюється на рейковому шляху поміж двох стояків.
Схему закріплення виробу вибирають залежно від його довжини,
розташування центру тяжіння (висоти над опорною площиною), жорсткості
виробу, а також розташування швів, що зварюються.
На рис. 5. представлений двостояковий обертач Т-28 вантажопідйомністю 5
кН.
Обертач призначений для обертання циліндричних виробів зі зварювальною
швидкістю при автоматичному зварюванні. Він складається з переднього
приводного 3 і заднього неприводного 8 стояків. Відстань між стояками
встановлюється залежно від довжини зварюваного виробу, для чого задній
неприводний стояк виконано переставним.
Рис. 5. Обертач горизонтальний Т-28 вантажопідйомністю 5 кН
а – загальний вигляд;
б – кінематична схема.
Передній стояк має механізм обертання, який складається (рис. 5, б) з
асинхронного електродвигуна 1, черв’ячної передачі 4, змінних шестерень
5 і черв’ячної передачі 6. Шестерня черв’ячної передачі 6 закріплена на
шпинделі 2 переднього стояка. Швидкість обертання може регулюватися за
допомогою шестерень 5.
Задній стояк служить підтримуючою опорою і має висувну піноль 7. Типова
конструкція висувної пінолі показана на рис. 6.
Рис. 6. Конструкція висувної пінолі заднього стояка.
1 – корпус стояка; 2 – обертовий центр;
3 – рукоять фіксації положення пінолі; 4 – висувна піноль;
5 – затискний ходовий гвинт; 6 – рукоять фіксації положення стояка;
7 – штурвал для висування пінолі; 8 – тяга;
9 – фрикційний стопор положення стояка; 10 – напрямна;
11 – регулювальний болт; 12 – регулювальна муфта;
13 – гайка; 14 – болт.
Послідовність дій при підготовці виробу до зварювання на двостояковому
обертаючі така. Перш за все виріб фіксується в кріпильному пристрої на
передньому стояку обертача. Потім до другого кінця виробу присувається
задній стояк. Після розташування заднього стояка у потрібному місці,
його положення фіксується поворотом рукояті 6. При цьому тяга 8 піднімає
фрикційний стопор 9 і притискає стояк до напрямних пристрою. За
допомогою штурвалу 7 виконується висування пінолі і притискання
обертового центру 2 до виробу. Положення пінолі фіксується рукояттю 3.
На шпинделях переднього і заднього стояків можуть встановлюватись знімні
пристосування для закріплення зварюваного виробу.
На рис. 7. зображений кріпильний пристрій, що складається зі зварного
корпуса 7 із трьома напрямними пазами, трьох рейок 4 із переставними
кулачками 5, двох конічних передач 2 і 3, остання з яких має три ведених
шестерні, зв’язані ходовими гвинтами 6 із рейками 4.
Рис. 7. Пристрій для закріплення виробу на планшайбі обертача.
Пристрої закріплюють на планшайбі обертача, потім кулачки встановлюють
на рейках по діаметру виробу і трохи відводять назад. Після встановлення
виробу обертанням ручки 1 рейки з кулачками синхронно переміщають до
центру, центруючи і закріплюючи виріб. Кулачки можуть закріплювати
виріб, як зовні, так і зсередини. Пристрій призначений для закріплення
виробів діаметром до 1000 мм. Є аналогічні пристрої, що встановлюються
безпосередньо на шпиндель обертача (замість планшайби). Для закріплення
виробів не тільки круглої, але і будь-якої форми використовуються
переставні кулачки.
Двостоякові кантувачі
Двостоякові кантувачі застосовуються для складання і зварювання
балкових, рамних і ґратчастих конструкцій і виконуються з непідйомними і
підйомними центрами.
Кантувачі призначені для обертання і розташування виробу у зручному
положенні при зварюванні. Кантувачі не мають регулювання швидкості
обертання.
Найбільш широке використання мають двостоякові кантувачі з фіксованою
горизонтальною віссю обертання. Такі кантувачі прості за конструкцією,
компактні, дешеві і вимагають меншу потужність приводу у зв’язку з тим,
що обертання виконується навколо поздовжньої вісі виробу, що проходить
поблизу центру тяжіння.
Кантувачі з невеликою вантажопідйомністю (до 5 кН) мають зазвичай
ручний привод оберту.
Кантувач для зварювання поясних швів в листових балках (рис. 8.)
повертає балки висотою від 400 до 1300 мм на 360 градусів. Він
складається з опорної рами 1 із механізмом обертання приводного вала 2 і
рухомої опори 9, розміщеної на візку 8, який переміщається
електродвигуном 7 по рейках, забезпечуючи встановлення балок довжиною
від 4000 до 16000 мм у необхідне положення. На приводному 2 і
неприводному валах закріплені траверси 3 із рухомими кронштейнами 4, що
мають відкидні важелі 5 для закріплення зварюваних балок.
Рис. 8. Кантувач балок.
1 – опорна рама; 2 – вал; 3 – траверса; 4 – кронштейн;
5 – відкидний важіль; 6 – штир; 7 – електродвигун;
8 – візок; 9 – пересувна опора; 10 – контрвантаж.
На опорній рамі 1 і візку 8 установлені піднімальні пристосування для
встановлення і зняття зварювального трактору. Для запобігання
перекидання візка, на ньому встановлений контрвантаж 10. Перед
встановленням балки траверси 3 необхідно повернути у горизонтальне
положення, а кронштейни з відкидними верхніми важелями 5 встановити один
від одного на відстані, більшій ніж висота балки. Після цього балку
укладають мостовим краном на чотири нижні важелі 5, а кронштейни 4
переміщають до упора з полицями балки. Два відкидних важелі 5
встановлюють у робоче положення, яке фіксується штирями 6, а два інші
відкидних важелі, зі сторони початку зварювання, залишають у відкинутому
положенні, щоб забезпечити можливість переміщення трактора. Балку
послідовно повертають для зварювання «у човник» усіх чотирьох поясних
швів.
На рис. 7.9. зображений кантувач УДК-3 вантажопідйомністю 30 кН, який
складається з переднього приводного стояка 1 і заднього неприводного
стояка 3. Особливістю цього кантувача є те, що виріб закріплюють на
поворотній рамі 2, відстань основи якої від вісі повороту h можна
змінювати в залежності від розмірів виробу і, тим самим, зменшувати
обертовий (крутний) момент.
Рис. 9. Двостояковий кантувач типу УДК-3.
Шпиндель переднього стояка кантувача обладнаний пристроєм для підведення
стиснутого повітря до кріпильних пристосувань. Це дає можливість
застосовувати пневматичні притискачі для закріплення виробу.
Типажний представник двостоякових кантувачів КД, призначених для
повороту балкових, рамних і ґратчастих конструкцій при складанні і
зварюванні зображений на рис. 7.10.
Кантувачі КД складаються із переднього приводного стояка 1,
установлюваного на фундамент, заднього неприводного пересувного стояка 4
і рейкового шляху 6.
Рис. 10. Кантувач двостояковий типу КД
1 – приводна стійка; 2 – механізм обертання шпинделя;
3 – висувна піноль; 4 – неприводна пересувна стійка;
5 – фіксатор положення стійки.
Передній стояк має механізм обертання шпинделя 2, який складається з
асинхронного електродвигуна, черв’ячного редуктора та зубчастої
передачі.
Задній стояк залежно від довжини зварюваного виробу переміщається по
рейковому шляху 6 і закріплюється в необхідному положенні фіксатором 5.
Він обладнаний висувною піноллю 3. На шпинделі 2 та пінолі 3
установлюються пристосування для закріплення зварюваного виробу.
N
U
TH
a
gdY+?
`„XgdY+?
L
N
Z
^
b
TH
a
e
i
?
gdY+?
” наведені технічні дані розроблених типажних двостоякових кантувачів
КД.
На рис. 11. зображений типовий представник модельного ряду двостоякових
кантувачів вантажопідйомністю від 30 до 100 кН для обертання виробів
навколо горизонтальної осі. Конструкція кантувачів однотипна і
відрізняється лише потужністю приводу обертання, висотою центрів і
довжиною рейкового шляху.
Кантувач складається з фундаментної рами 1, передньої нерухомої бабки
2, привода обертання шпинделя передньої бабки 3, задньої пересувної
бабки 4, закріпленої на візку 5, і рейкового шляху 6.
Привод обертання шпинделя являє собою двоступіневий черв’ячний редуктор.
Шпиндель передньої бабки встановлений на підшипниках кочення і має
конусний кінець для кріплення деталі або кріпильної оснастки. На ньому
змонтований струмознімач.
Рис. 11. Двостояковий кантувач вантажопідйомністю 30 кН.
Для кантування габаритних виробів застосовують кантувачі з підйомними
центрами. В таких кантувачах закріплення виробу в центрах кантувача
здійснюється на полу цеха, а потім центри піднімаються і виконуюється
обертання виробу.
Загальний вигляд кантувача КДП з підйомними центрами представлено на
рис. 12.
Рис. 12. Кантувач з підйомними центрами типу КДП.
Один із стояків виконаний пересувним і оснащений пристроєм висування
затискного центру за допомогою штурвалу.
Розрахунок двостоякових кантувачів з поворотною рамою
Рис.13. Розрахункова схема двостоякового кантувача із поворотною рамою.
Конструктивно можливі два варіанти використання кантувача: а) ведуча
шестерня знаходиться внизу; б) ведуча шестерня знаходиться збоку (на
одній горизонталі із зубчастим колесом).
Визначення силових факторів
Крутний момент, що передається на привод кантувача:
– вантажний момент;
– вертикальні сили у підшипниках;
– коефіцієнт тертя у підшипниках.
Вертикальні сили у підшипниках:
;
Сумарні радіальні (повні) зусилля у підшипнику
– при нижньому розташуванні ведучої шестірні:
– окружна сила на зубчастому вінці;
R – радіус початкової окружності колеса.
– при боковому розташуванні ведучої шестірні:
Згинальний момент, що діє на цапфу у перерізі А :
Еквівалентний ( приведений) момент, що діє у перерізі А :
По розрахованим силам і моментам виконуються подальші розрахунки всіх
елементів кантувача: поворотної рами, опорних цапф, підшипників и т. ін.
Діаметр шпинделя
Потужність привода
;
– загальний К.К.Д. привода;
При розрахунку потужності привода необхідно базуватись на маршовій
швидкості обертання, яка знаходиться у межах від 16 до 20 м/с.
Розрахунок двостоякових центрових обертачів (кантувачів).
Для обертання виробу в процесі зварювання його закріплюють у кріпильних
пристроях передньої і задньої бабок кантувача. Якщо таке кріплення
виробу буде жорстким, то розрахункову схему необхідно розглядати як
чотирьохопорну, статично невизначену, а виріб – як балку, закріплену по
кінцях.
При цьому на кріпильних планшайбах і шпинделях крім реактивних опорних
зусиль у місцях закріплення виникнуть і реактивні згинальні моменти,
величина яких може бути досить значною, що може викликати поломку
кантувача при неточному монтажі.
Тому для двостоякових кантувачів рекомендується використовувати шарнірне
(самоустановлювальне) кріплення виробу.
Один з варіантів конструкції шарнірного сполучення планшайби зі
шпинделем показаний на рис. 14.
Рис. 14. Шарнірна кріпильна планшайба передньої бабки кантувача.
Планшайба 1 приводиться в обертання повідцем 2, закріпленому на
зубчастому колесі 4. Кріплення планшайби на валу 5 виконано за допомогою
шарніра 3. При необхідності шарнір можна застопорити.
Шарнірне кріплення пристроїв зі шпинделями передньої і задньої бабок
дозволяє розглядати закріплений в них виріб як балку, вільно обперту по
кінцях, а реакції опор, що сприймають вагу виробу, прикладеними до
центрів шарнірів.
Розрахункова схема двостоякового кантувача представлена на рис. 15.
Наявність самоустановлювальних (шарнірних) опор у передній і задній
планшайбі (рис. 15.) дозволяє при проведенні розрахунків відійти від
схеми статично невизначеної балки на чотирьох опорах.
Рис. 15. Розрахункова схема двостоякового кантувача із шарнірними
кріпильними пристроями.
Таке конструктивне рішення дає можливість розглядати передню і задню
бабки окремо. При цьому зусилля G1 і G2 визначається з простої схеми
(рис. 16.).
Рис. 16. Визначення реакцій опор балки вагою G, вільно обпертої
кінцями в шарнірах передньої і задньої бабок кантувача.
Визначення силових факторів.
Найбільший крутний момент, що сприймає привод обертача
G·e – вантажний момент, викликаний відхиленням центру тяжіння виробу
від вісі обертання.
Момент тертя в опорах
А, В, D, C – повні зусилля у підшипниках;
dA, dB, dC, dD- діаметри валів (шпинделів);
fA, fb, fc, fd – коефіцієнти тертя.
Сили діючі на хвостовики шпинделів (G1, G2) визначаються як реакції опор
балки вагою G вільно обпертої на шарніри передньої і задньої бабок
Вертикальні сили в підшипниках передньої бабки
Вертикальні сили в підшипниках задньої бабки
Горизонтальні сили в підшипниках передньої бабки
;
; R – радіус зубчастого колеса.
Сумарні зусилля в підшипниках передньої бабки
.
Виникаюча при закріпленні виробу аксіальна сила, що викликана дією
пінолі задньої бабки при розрахунках не враховується.
Згинальний момент у небезпечному перерізі шпинделя передньої бабки.
М1 = G1·a1 – вантажний момент;
М2 = Q·k – згинальний момент від дії окружного зусилля на зубчастому
колесі.
Згинальний момент у небезпечному перерізі С шпинделя задньої бабки.
Тоді розрахункові еквівалентні моменти для шпинделя передньої і задньої
бабок будуть визначатися наступними формулами.
;
.
Розрахункові діаметри шпинделів
.
Потужність електродвигуна
[ кВт]
, n – частота обертання [ об/хв]
;
?3 = 0,95 – К.К.Д. зубчастого редуктора,
?ч = 0.6 – К.К.Д. черв’ячного редуктора.
Приймаючи до уваги, що на початковому етапі розрахунку величина сили Q
невідома, розрахунок виконується методом послідовних наближень.
Особливості визначення силових факторів у випадку розміщення ведучої
шестірні збоку на одній горизонтальній вісі із колесом.
Якщо ведуча шестірня, що зчеплена із зубчастим колесом шпинделя,
розташована на одній горизонтальній осі з колесом, як показано на рис.
17., то значення розрахункових зусиль і згинальних моментів, що діють на
шпиндель передньої бабки, можуть істотно змінитися.
При такому монтажі окружна сила Q буде спрямована вертикально, а
викликані нею реактивні сили і моменти складаються з вантажними
алгебраїчно, а не геометрично.
Рис. 17. Схема дій зусиль при розташуванні ведучої шестерні
збоку від колеса.
Навантаження на підшипники:
Згинальний момент у небезпечному перерізі шпинделя передньої бабки
Згинальний момент у небезпечному перерізі С шпинделя задньої бабки
визначається вираженням
Розрахунковий еквівалентний момент Mэ1 у перетині А розраховується по
формулі:
У перетині С шпинделя задньої бабки еквівалентний момент не міняється і
визначається по формулі:
Нашли опечатку? Выделите и нажмите CTRL+Enter
