курсовой проект по производству сварочных конструкций . ортотропная плита.

Мобильность В комплект поставки входит тележка с большими колесами, подъемными проушинами и ручкой для транспортировки.

Рис. 2.4. LincolnElectric СМ 505 и подающим механизмом LF 33
Типичное применение
● Цеха и ремонтные участки
● Сервисные работы
● Производство металлоконструкций
● Промышленное производство
Технические характеристики сварочного аппарата LincolnElectric СМ 505 и подающего механизма приведены в табл. 2.3;2.4
Таблица 2.3 - Технические характеристики LincolnElectric СМ 505
Powertec 505 Модель Powertec 505 Номер по каталогу K14063-1A Сеть питания 230/400/3/50-60 Сварочный ток / Напряжение / ПВ 500A/39В/50% 400A/34В/60% Сетевой.предохранитель 63A /40 A Диапазон рег. сварочная тока 30-500A Габаритные размеры ВхШхД (мм) 877 x 700 x 1035 Вес (кг) 157,0 Производитель LincolnElectric, США
Таблица 2.4 - Технические характеристики подающим механизмом LF 33
Сетевое питание АС, В , Гц 33-44, 50/60 Тип охлаждения А Количество роликов, шт. 2 Скорость подачи проволоки, м/мин 1,0-20 Используемый диаметр проволоки, мм Сплошная проволока 0,8-1,6 Порошковая проволока 1,0-1,6 Габаритные размеры, мм 440х275х636 Масса, кг 17,0
А так же для сварки изделии «ортотропной плиты» целесообразно использовать Роботизированный комплекс «Kawasaki FA010L», изображенный на рис. 2.5. Роботизированный комплекс «Kawasaki FA010L» можно разделить на 3 части:
1) Стенд для установки элементов фермы мостового крана.
2) Портал роботизированного комплекса для перемещения сварочного робота.
3) Сварочный робот роботизированного комплекса для сварки изделий «Fronius TS-7200».

Рис. 2.5. Роботизированный комплекс фирмы «Kawasaki FA010L».
1) Стенд для сборки элементов ортотропной плиты состоит из сборочных приспособлений и основания стенда.
2) Портал роботизированного комплекса
Портал предназначен для перемещения робота в горизонтальной и вертикальной плоскости при проведении операции роботизированной сварки изделия. Технические характеристики портала представлены в табл. 2.5.



Таблица 2.5 - Технические характеристики портала
№ Параметр Величина Примечания 2,1 Габариты 12000 мм Длина 5500 мм Ширина 5500 мм Высота 2,2 Вес 12600 кг 2,3


Подводимое напряжение 380 В Частота 50 Гц Мощности электроприводов 1,15 кВт Ось R 2,9 кВт Ось S 2,4 Перемещение по осям 1500 мм Ось R 8000 мм Ось S 2,5 Скорости перемещения 14,8 м/мин Ось R 30 м/мин Ось S
Назначение и описание принципа работы:
Портал предназначен для перемещения робота в горизонтальной и вертикальной плоскости. На металлическую стойку 1, прикреплённую к фундаменту при помощи анкерных болтов 2 и отрегулированную с помощью регулировочных болтов 3, смонтированы направляющие, по которым перемещается портал 4. Портал линейно перемещается по направляющим при помощи электропривода 6 - ось S. Электропривод 5 служит для линейного перемещения опоры робота 7 по порталу - ось R. Направления движения портала и опоры робота указаны стрелками на рис. 2.6.

Рис. 2.6. Устройство и принцип работы портала
Обслуживание оборудования производится оператором с площадки 9 с лестницей 10. Обслуживание заключается в проведении ППО и ППР, а также в загрузке контейнеров 11 сварочной проволокой. Управление порталом взаимосвязано с управлением роботом и производится автоматически по заданной оператором программе. Составные части узлов портала представлены в табл. 2.6.
Таблица 2.6 - Портальная стойка W-HE-0490 состоит из следующих основных узлов
№ (см.рис.19) Наименование 1 Стойка 2 Анкерный болт 3 Регулировочный болт 4 Портал 5 Электропривод оси R 6 Электропривод оси S 7 Опора робота 8 Держатель шлейфа 9 Площадка 10 Лестница 11 Контейнер со сварочной проволокой
3) Сварочный робот роботизированного комплекса
Логическая схема и принцип работы сварочного робота представлена на рис. 3.5. Комплекс Fronius TS-7200 состоит из следующих основных частей представленных в Таблице 4.5.Основной сварочный источник питания 1 и дополнительный источник питания 2 размещаются на подставках 3. Схема с одновременным использованием двух источников питания применяется, для получения сварочного тока величиной до 800 А. Синхронизация работы источников питания, осуществляется при помощи плат связи I-kit LHSB (платы высокоскоростного обмена данными), установленных на каждом источнике и связанных кабелем связи 5. Так как в технологии сварки используются сварочные токи высокой величины, приводящие к нагреву сварочной горелки 13, необходимо использование блока водяного охлаждения 26, размещённого в корпусе дополнительного источника питания. Подающий механизм 9 с коммутирован со сварочными источниками при помощи шлангопакета 15 и силового кабеля 27. Управление подающим механизмом осуществляется при помощи кабеля 16. Подающий механизм служит для подачи сварочной проволоки к сварочной горелке. Сварочная проволока поступает на подающий механизм из упаковки сварочной проволоки 10 через проводниковый шланг (лайнер) 12. Сварочный газ – смесь аргона (80%) и углекислого газа (20%) поступает в сварочную горелку из центральной системы газоснабжения 11. Сварочная горелка соединена с подающим устройством с помощью рукава 24 и служит для автоматической дуговой сварки плавящимся электродом в среде защитного газа. Сварочная горелка закреплена при помощи держателя 14 на манипуляторе 7, предназначенного для перемещения горелки в пространстве в соответствии с технологическим процессом сварки. Обвариваемая деталь закрепляется на позиционере 8, который соединяется со сварочными источниками питания силовыми кабелями 21 с целью обеспечения замкнутого электрического контура в процессе сварки. При параллельной работе двух источников питания требуется магнитное объединение их сварочных контуров. Для этого в разрыв цепи устанавливается симметрирующий дроссель 19. Величина сварочного тока измеряется при помощи датчика тока 20. Контроллер робота 6 служит для автоматического управления технологическим процессом сварки изделия. Основное назначение контроллера – регулирование величины сварочного тока в процессе сварки и управление перемещением следующего оборудования: сварочного робота, портала робота, сварочного позиционера.
Контроллер посредством кабеля 23 подаёт управляющие сигналы на основной сварочный источник, устанавливая таким образом необходимую величину сварочного тока. Назначение датчика тока при этом – передача контроллеру данных о величине тока в сварочном контуре в каждый момент времени по кабелю 22. В случае отклонений величины тока от условий технологического процесса контроллер корректирует управляющее воздействие на источник питания. Таким образом, осуществляется управление величиной сварочного тока с обратной связью. Управление перемещением сварочного робота осуществляется по кабелю 17. По кабелю 18 контроллер подаёт управляющие сигналы на вращение привода сварочного позиционера. Программирование контроллера, а также его настройка осуществляется оператором при помощи дистанционного пульта управления 28.


Рис. 2.7. Логическая схема и принцип работы сварочного робота
Таблица 2.7 - Комплекс Fronius TS-7200 состоит из следующих основных частей:
1 Источник питания основной 2 Источник питания дополнительный 3 Подставка для источника питания 4 Платы связи I-kit для LHSB 5 Соединительный кабель LHSB 6 Контроллер робота 7 Манипулятор 8 Сварочный позиционер 9 Подающее устройство сварочной проволоки 10 Упаковка сварочной проволоки 11 Газовый шланг 12 Проводниковый шланг проволоки (лайнер) 13 Сварочная горелка 14 Держатель сварочной горелки 15 Шлангпакет "Источник-подающий механизм" 16 Сигнальный кабель "Источник-подающий механизм" 17 Сигнальный кабель "Контроллер-робот" 18 Сигнальный кабель "Контроллер-позиционер" 19 Симметрирующий дроссель 20 Датчик тока 21 Кабель массы 22 Синальный кабель "Датчик тока-контроллер" 23 Сигнальный кабель "Контроллер-источник" 24 Рукав сварочной горелки 25 Пульт дистанционного управления источником 26 Блок охлаждения 27 Силовой кабель "Источник-подающий механизм" 28 Пульт управления контроллером робота
Манипулятор предназначен для манипулирования сварочной горелкой вдоль свариваемого изделия при проведении операции роботизированной сварки. Манипулятор W-HE-0480 состоит из следующих основных частей, изображенных на рис. 2.8. Основания, опорного кронштейна, двух рукоятей и захвата.

Рис. 2.8. Общий вид робота W-HE-0480
Внешний вид горелки, монтируемой на захват манипулятора, представлен на рис. 2.9. Составные части манипулятора приводятся в движение электроприводами и перемещаются относительно друг друга вокруг шести осей, обозначенных на рисунке 1. Стрелками обозначены направления вращения элементов манипулятора. Допускается монтаж основания робота в нижнем или потолочном положении.

Рис. 2.9 .Внешний вид сварочной горелки
Рабочая зона робота представлена на рис. 2.10. На схеме показана допустимая область перемещения захвата робота (точка Р).

Рис. 2.10. Рабочая зона робота
Технические характеристики манипулятора представлены в табл. 2.8
Таблице 2.8 - Технические характеристики
№ Параметр Величина Примечания 2,1 Габариты 1000 мм Длина 600 мм Ширина 1485 мм Высота 2,2 Вес 280 кг   2,3 Подводимое напряжение 380 В   Частота 50 Гц   Суммарная мощность 4,85 кВт   2,4 Мощность электродвигателя 1,5 кВт Ось 1 2,0 кВт Ось 2 0,75 кВт Ось 3 0,2 кВт Ось 4 0,2 кВт Ось 5 0,2 кВт Ось 6 2,5 Углы поворота ±179˚ Ось 1 -155˚ ... +110˚ Ось 2 -190˚ ... +71˚ Ось 3 ±179˚ Ось 4 ±140˚ Ось 5 ±270˚ Ось 6 2,6 Максимальная скорость вращения 120˚/с Ось 1 140˚/с Ось 2 140˚/с Ось 3 355˚/с Ось 4 345˚/с Ось 5 525˚/с Ось 6 2,7 Максимально допустимый момент вращения шарнира 39,2 Н·м Ось 4 39,2 Н·м Ось 5 19,6 Н·м Ось 6
3. Конструкторская часть
Расчет цепного кантователя производится следующим образом.
Усилие натяжения цепей определяется не только весом уложенной в них балки и числом опорных петель, но и степенью провисания петель, которая измеряется углом обхвата балки α0 (см. рисунок 3.1)

Рисунок 3.1 – Угол обхвата цепью балки
Этот условный угол, являющийся одним из параметров цепного кантователя, равен углу между двумя прямыми участками цепи, образующимися при натяжении цепи силой, приложенной в средней точке петли.
Для балок с симметричным относительно центра тяжести профилем зависимость между суммарным натяжением цепей Р0, весом изделия Q и углом α0 в статическом состоянии кантователя выражается формулой:

Вес балки Q = 36,7 кН.
Расчетное усилие для единичной цепи:

где in – число опорных цепей петель;
k1 – коэффициент неравномерности распределения нагрузки на цепях.
При in > 2 в среднем k1 = 1,5
Угол обхвата следует выбирать в пределах α0 = 60 ÷ 100°.
В данном цепном кантователе угол обхвата α0 = 90°.
Расчетное натяжение цепи, определяемое по формуле 40, равно в кантователе при in = 4:

Цепь рассчитывается на прочность исходя из величины натяжения Р1 с учетом коэффициента динамичности kq, оценивающего эффект ударов и толчков при укладке и повороте балки, а также с учетом необходимого запаса прочности kз.
Условие прочности цепи:
,
где Рр – разрывное усилие цепи, принимаемое по соответствующему
ГОСТ 13561 – 89 на калиброванные цепи .
Рр принимаем равным 102 кН
kq = 1,4 ÷ 1,6
kз = 6 (для цепных кантователей).
Условие прочности будет:
85,5 кН ≤ 102,0 кН
Расчет необходимой мощности привода:

где υ – скорость цепи или окружная скорость ведущих звездочек по их
начальной окружности,
,
η – КПД приводного механизма, включая звездочки и блоки.
.
Расчет продольного вала кантователя и его опор, а также осей направляющих блоков и опорных стоек производится по усилиям и моментам, действующим на цепные звездочки и блоки кантователя и передающимся на продольный вал и оси блоков.
Расчет продольного вала кантователя:
Изгибающая сила:


Изгибающий момент:

Крутящий момент на валу:

где Дзв – начальный диаметр ведущей звездочки, см

где t – шаг цепи, мм;
δ – диаметр цепной стали, мм;
Z – число ячеек звездочки.
;
Определим крутящий момент на валу по формуле:



Эквивалентный расчетный вариант на валу:


Расчетный диаметр вала:
,

Ось верхнего блока или холостой звездочки воспринимает тоже усилие S м подвергается изгибу под действием момента Ми2:

где L – расстояние между опорами оси.
.
Расчетный диаметр оси по формуле

;
Опорная стойка цепного кантователя работает на изгиб и сжатие. Схема нагружения опорной стойки представлена на рисунке 3.2.


Рисунок 3.2 – Схема нагружения приводной стойки цепного кантователя
1 – ось блока; 2 – приводной вал ведущих звездочек


СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
Ульянов Е.А. Коррозионностойкие стали и сплавы.- М. Металлургия, 1980 - 198с.
Акулов А.И., Бельчук Г.А., Демянцивич В.П. Технология и оборудование для сварки плавлением. – М. Машиностроение, 1977 – 432с.
Медовар Б.И. Сварка жаропрочных аустенитных сталей и сплавов. – М. Машиностроение, 1966 – 428с.
Технология электрической сварки плавлением. под. ред. акад. Б.Е. Патона – М. Машиностроение, 1974 – 768с.
Каховский Н.И., Фартушный К.А., Ющенко К.А. Электродуговая сварка сталей. – Киев «Наукова думка», 1975 – 476с.
Оборудование для дуговой сварки. Справочное пособие под. ред. Смирнова В.В. Л.: «Энергоатомиздат» Ленингр. отд-ние, 1986 – 656с.
Ерёмин Е.Н., Кац В.С. Технологические основы дуговой сварки в защитных газах. Учебное пособие.- Омск.: изд-во ОмГТУ, 2002 – 80с.
Еремин Е. Н., Кац В. С. Сварочные источники питания. Учебное пособие. Омск.: изд-во ОмГТУ, 2001. – 88 с.
Ерёмин Е.Н., Кац В.С. Оборудование для дуговой сварки в защитных газах. Учеб. пособие. Омск.: изд-во ОмГТУ, 2002. – 136 с.
Гитлевич А.Д. Этингоф Л.А. Механизация и автоматизация сварочного производства. 2-е изд., перераб. – М.: «Машиностроение», 1979.- 280 с.
Еремин Е. Н., Кац В. С. Оборудование сварки плавлением и термической резки. Методические указания. Омск.: изд-во ОмГТУ, 2001. – 67 с.
Нормативно-справочный материал к расчетам экономической эффективности новой сварочной техники. Методические указания. -Омск: Изд-во ОмПИ, 1982. - 42 с.
Контроль качества сварки. Под ред. В.Н. Волченко. Учеб. пособие для машиностр. вузов. М., «Машиностроение», 1975. – 328 с. с ил.

Сварочная горелка

Захват