Оборудование машиностроительных производств (стр. 1 )

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ВОЛГОГРАДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

КАМЫШИНСКИЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ (ФИЛИАЛ)

ВОЛГОГРАДСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ТЕХНИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА

Кафедра «Технология машиностроения»

оборудование машиностроительных производств

Методические указания

к практическим занятиям

РПК «Политехник»

Волгоград

2004

УДК 621. 7/9 (07)

М 54

Оборудование машиностроительных производств Методические указания к практическим занятиям / Сост. , , ; Волгоград. гос. техн. ун-т. – Волгоград, 2004. – 25 с.

Рассматриваются принцип работы, область применения, выбор и расчет основных элементов оборудования, обеспечивающего производство машиностроительных изделий.

Предназначены для студентов, обучающихся по направлению552900 «Технология, оборудование и автоматизация машиностроительных производств» и специальности 120100 «Технология машиностроения».

Ил. 2. Табл. 6. Библиогр.: 8 назв.

Рецензент

Печатается по решению редакционно-издательского совета

Волгоградского государственного технического университета.

© Волгоградский

государственный

технический

университет, 2004

Составители:

Валерий Иванович Выходец

Ярослав Николаевич Отений,

Николай Иванович Никифоров

Оборудование машиностроительных производств

Методические указания к практическим занятиям

Под редакцией авторов.

Темплан 2004 г. Поз. № 000. Подписано в печать г.

Формат 60х84, 1/16. Бумага потребительская. Гарнитура «Таймс».

Усл. авт. л. 1,38. Усл. печ. л. 1,56. Тираж 100 экз. Заказ

Волгоградский государственный технический университет.

400131 Волгоград, просп. им. , 28

РПК «Политехник»

Волгоградского государственного технического университета

400131 Волгоград, ул. Советская, 35.

Отпечатано в типографии «Новый ветер», ПБОЮЛ

Волгоградская обл., /1.

Введение

Методические указания (МУ) разработаны с целью предоставления помощи студентам специальности 120100 в изучении дисциплины «Оборудование машиностроительных производств».

МУ не являются учебным пособием, способным заменить учебники или курс лекций по данной дисциплине. Напротив, МУ построены так, чтобы служить только отправной точкой при изучении той или иной темы. Подробно содержание темы охватывают контрольные вопросы, на которые студент должен найти ответ самостоятельно.

Порядок работы в течение практических занятий предполагается следующий:

1.  Студент должен изучить тему самостоятельно и приходить на занятия частично подготовленным, имея при себе учебную и справочную литературу.

2.  В течение первой половины занятий студент, используя МУ и литературные источники, изучает тему в последовательности контрольных вопросов и в беседе с преподавателем показывает свои знания.

3.  В течение второй половины занятий выполняется расчетное задание.

Занятие 1

Электроды для ручной дуговой сварки

Электроды для ручной сварки представляют проволочные стержни с нанесенными на них покрытиями. Стержень электрода изготовляют из специальной сварочной проволоки повышенного качества. Стальную сварочную проволоку Æ 0,3–12 мм в зависимости от состава делят на 3 группы: углеродистую (Сб-0,8; Св-10ГС и др.), легированную (Св-18ХМА; Св-10Х5М и др.) и высоколегированную (Св-07Х25Н13 Св-06Х19Н10М5Т и др.). В марках проволоки "Св" обозначает слово "сварочная", первые две цифры указывают содержание углерода в сотых долях процента, а цифры после буквы указывающей легирующие примеси в общепринятых обозначениях – количество данного элемента в процентах.

Электроды классифицируют по следующим признакам: типу покрытия химическому составу жидкого шлака, назначению.

По типу покрытий электроды подразделяют на электроды со стабилизирующим, защитным или легирующим покрытиями (качественными). Стабилизирующее покрытие состоит из мела (СаСОз), соединений калия бария. Эти вещества облегчают ионизацию дуги и способствуют ее устойчивому горению. В качественное покрытие электродов включают стабилизирующие, газообразующие, шлакообразующие, раскисляющие, легирующие и связующие составляющие. Газообразующие вещества образуют при нагреве защитные газы вокруг дуги. Шлакообразующие составляющие при расплавлении образуют жидкий шлак на поверхности сварочной ванны. Шлак служит для защиты расплавленного металла от воздействия воздухам, а также является средой, через которую осуществляется раскисление и легирование наплавленного металла. Раскисляющие составляющие предназначены для восстановления окислов, находящихся в сварочной ванне.

Легирующие составляющие служат для получения наплавленного металла требуемых химического состава и механических свойств. В качестве связующего применяют в основном жидкое натриевое стекло Na2O(SiO2). Жидкое стекло связывает порошкообразные составляющие покрытия в обмазочную массу, а после просушивания и прокалки придает покрытию электродов необходимую прочность.

По назначению электроды подразделяют на 4 класса:

·  для сварки углеродистых и легированных конструкционных сталей;

·  для сварки теплоустойчивых сталей;

·  для сварки высоколегированных сталей;

·  для наплавки поверхностных слоев с особыми свойствами.

Согласно ГОСТ 9467-75 электроды для сварки конструкционных сталей (стЗ,45, 50ХГСА и др.) подразделяют на типы Э34", Э42..Э145 в зависимости от механических свойств наплавленного металла. Цифры в обозначении типа электрода означают прочность наплавленного металла в кгс/мм2. Электроды для сварки теплоустойчивых сталей (12ХМ, 15ХМ, 20ХМФ и др.) подразделяют на типы Э-ХМ, Э-ХМБФ и др., в зависимости от химического состава наплавленного металла. Буквы М, Х, Ф, Б означают легирование соответственно молибденом, хромом, ванадием и, ниобием, повышающими теплоустойчивость сварного шва.

Электроды для сварки высоколегированных сталей (ОХ18Н9Т, Х25Н20С2,Х17 и др.) согласно ГОСТ классифицируют по структуре и составу металла сварного шва. Например, ЭА-3М6 – электрод аустенитного типа с добавками молибдена.

Помимо типа электродов, важной характеристикой является его марка, которая определяет состав покрытия (УОНИ-13/45, ЦЛ18). Марка электрода характеризует также его технологические свойства: род и полярность тока, возможность сварки в различных пространственных положениях и др.

Расчёт потребного количества электродов. Доля электродного металла в составе в составе металла шва различна и зависит от способа и режима сварки, а также от вида сварочного шва. При ручной сварке доля электродного металла колеблется в широких пределах (30–80 %), при автоматической она составляет 30–40 %.

Производительность сварки зависит, в значительной степени, от скорости расплавления электродного металла, которая оценивается коэффициентом расплавления aр. Коэффициент расплавления численно равен массе электродного металла (в граммах), расплавленного в течение одного часа, приходящегося на один ампер сварочного тока. При ручной сварке aр составляет 6,5…14,5 г/А×ч.

Для оценки скорости сварки шва пользуются коэффициентом наплавки aн. Этот коэффициент оценивает количество электродного металла, введённого в свариваемый шов. aн < aр на величину потерь электродного металла из-за угара и разбрызгивания. Эти потери при ручной сварке достигают 25–30 %, при сварке под флюсом 2–5 % от количества расплавленного электродного металла.

Знание aр и aн позволяет произвести расчёт потребного количества электродного металла для сварки шва установленного сечения и определить скорость сварки шва.

Количество металла (кг), необходимого для получения сварочного шва, определяется по формуле

gн = L×F×r ,

где L – длина свариваемого шва, м; F – площадь поперечного сечения шва, м2; r – плотность электродного металла, кг ∙ м3.

Выражая это же количество металла (кг) через коэффициент наплавки получим

gн = 103×aн×I×t ,

где t – время горения дуги, ч; I – ток, А.

Отсюда время горения дуги t = 103× gн /(aн × I), (ч).

Скорость сварки v = L / t, (м/ч).

Зная gн, можно определить необходимое количество электродного металла

gэ = gн×(1 + y) ,

где y – коэффициент потерь металла на угар и разбрызгивание.

То же самое можно сделать зная коэффициент расплавления

gэ = 103×aр×I×t

Задавшись диаметром и длиной электрода по полученному gэ вычисляют потребное количество электродов.

Для изучения темы рекомендуется литература [1].

Контрольные вопросы

1.  Опишите состав электрода.

2.  Как маркируется сварочная проволока?

3.  Какие составляющие включают в качественное покрытие электрода?

4.  Как классифицируются электроды по назначению?

5.  Какие типы электродов Вы знаете?

6.  Какая информация скрывается за маркой электрода?

7.  Что представляет собой порошковая электродная проволока?

Задание для самостоятельной работы

1. Изучить теоретический материал и ответить на контрольные вопросы.

2. Рассчитать в соответствии с номером варианта потребное количество электродов, общее время сварки и потребляемую электроэнергию для ручной дуговой сварки, если общая длина свариваемого шва L, площадь поперечного сечения шва F, диаметр электрода d, длина электрода 0,3 м, время замены электрода 10 секунд.

Номер варианта	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
L, м	20	22	25	27	28	30	31	33	35	37
F×10-4	0,08	0,1	0,12	0,15	0,17	0,2	0,22	0,25	0,25	0,3
d, мм	2	2	2	3	3	3	3	4	4	4

Занятие 2

Оборудование для газовой сварки

Газовой сваркой называется сварка плавлением, при которой нагрев кромок соединяемых частей и присадочного материала производится теплотой сгорания горючих газов в кислороде.

Для производства работ по газовой сварке применяется следующее оборудование и инвентарь:

·  ацетиленовый генератор или баллон с горючим газом;

·  кислородный баллон;

·  редукторы (кислородный и для горючего газа);

·  сварочная горелка с набором наконечников;

·  шланги для подачи горючего газа и кислорода в горелку;

·  сварочный стол, приспособления и инструменты;

·  очки с защитными стеклами и спецодежда.

Ацетиленовый генератор – аппарат, предназначенный для получения ацетилена при взаимодействии карбида кальция с водой.

Для понижения давления газа поступающего из баллона до рабочего давления газа (подаваемого в горелку) и для поддержания этого давления постоянным в процессе сварки применяются редукторы.

Сварочная горелка предназначена для правильного смешивания горючего газа или паров горючей жидкости с кислородом и получения устойчивого сварочного пламени требуемой мощности.

Горелки классифицируются по нескольким признакам, основной из которых – способ подачи горючего в смесительную камеру. По этому признаку горелки бывают инжекторные и безинжекторные. Большее применение получили инжекторные горелки.

Подробнее с принципом действия и конструкцией основного оборудования для газовой сварки можно познакомиться в учебнике [1]

Контрольные вопросы

1.  Что называется газовой сваркой?

2.  Какое оборудование применяется для газовой сварки?

3.  Опишите принцип действия и конструктивные особенности ацетиленового генератора

4.  Что представляет собой водяной затвор?

5.  Что вы знаете л баллонах, в которых содержаться ацетилен и кислород?

6.  На каком принципе и как работают инжекторные газопламенные горелки?

7.  Какое горючее кроме ацетилена можно применять для газовой сварки?

8.  Какие виды горелок, выпускаемых нашей промышленностью, вы знаете?

Оборудование для электроконтактной сварки

Контактной сваркой называется сварка с применением давления, при которой нагрев производится теплотой, выделяемой при прохождении электрического тока через находящиеся в контакте соединяемые части.

Режим контактной сварки характеризуется совместным действием основных параметров:

·  тока и времени его протекания;

·  силы сжатия (давления) и времени ее действия.

Машины контактной сварки состоят из двух основных частей: электрической и механической.

Электрическая часть машины состоит из трансформатора, переключателя ступеней (или регулятора тока), регулятора времени, прерывателя тока и токопроводящих деталей.

Основными видами контактной сварки являются стыковая, точечная и шовная.

Для стыковой сварки используют контактные машины общего назначения (универсальные) и специальные (для сварки арматуры, трубопроводов и др.).

Машины для точечной сварки различаются по назначению: общего назначения и специализированные; по конструктивным особенностям: двухэлектродные и многоэлектродные, стационарные передвижные и подвесные; по приводу сжатия: педальные, с электроприводом, пневматическим, гидравлическим и комбинированным механизмом сжатия; по характеру действия: автоматические и неавтоматические.

Для выполнения сварки применяются машины общего назначения и специализированные различной конструкции.

Для изучения темы рекомендуется литература [1].

Контрольные вопросы

1. Дайте определение контактной сварке

2. Как рассчитать количество теплоты выделяемой при контактной сварке?

3. Назовите основные сборочные единицы (части) машин контактной сварки

4. Для каких целей служат прерыватели?

5. Дайте определение и приведите схему точечной контактной сварки.

6. Дайте определение и приведите схему точечной контактной сварки.

7. Дайте определение и приведите схему шовной контактной сварки.

8. Каким образом конструктивно выполняется вторичная обмотка сварочных трансформаторов?

9. Какие машины, выпускаемые нашей промышленностью для контактной сварки вы знаете?

Занятие 3

Ножницы для резки листового проката

Все существующие ножницы можно разделить на две группы в зависимости от типа разрезаемого на них проката: листового или сортового. К первой группе ножниц относятся ножницы кривошипные листовые с наклонным ножом, высеченные, многодисковые для рулонной и листовой стали, двухдисковые одностоечные с наклонными ножами.

Наибольшее распространение получили кривошипные ножницы с механическим от электродвигателя приводом, основным рабочим органом которых является кривошипный механизм. В них используется три схемы резки: с вертикальным движением верхнего ножа, с движением по дуге и с движением под углом 1о30/ - 2о к вертикали.

Ножницы с вертикальным движением ножа предназначены для резки полос под штамповку и заготовок с грубым полем допуска. Ножницы с движением ножа по дуге применяются при подготовке кромок отрезаемой полосы под сварку. Последний вид ножниц с наклонным движением ножа предназначен для получения точных заготовок.

Полное усилие резания на ножницах с наклонным верхним ножом можно рассчитать по формуле

Н,

где k – коэффициент, учитывающий притупление ножнй и прочность разрезаемого металла и зависящий от толщины разрезаемого листа; σв – временное сопротивление разрезаемого металла, 105Па; δ5 – относительное удлинение разрезаемого металла; а – толщина разрезаемого листа, мм; φ – угол наклона верхнего ножа ножниц в градусах; y = Δ/a – величина относительного бокового зазора между ножами; Δ – боковой зазор между ножами, принимается в зависимости от толщины листа, мм ; x = H / a – коэффициент, учитывающий действие прижима; H – расстояние между режущей кромкой нижнего ножа и центром прижима в мм, зависящее от толщины разрезаемого листа; z - коэффициент изгиба, зависящий от длины отрезаемой полосы l, φ, δ5,

а. z………………… 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 0,95

λ = l·tgφ/ δ5·a …..… 1,0 1,3 1,6 2,2 3,1 4,2 6,3 ≥ 15

Коэффициент k притупления ножей принимается по следующим данным

σв в 105Па……………………… до ––200

k ………………………………….. 1,2 1,5 2,0

Усилие резания в прикидочных расчётах можно принять по таблице 1. Оно рассчитано по формуле при σв =50·105 Па, δ5 = 22 %, коэффициенте притупления k = 1,15 и следующем расстоянии H от центра до режущнй кромки нижнего ножа для гидроприжима:

а, мм ……….2,5 4 6,3 10 12,5

H, мм………

Схема приложения сил показана на рис. 1.

Усилие механического прижима определяем по формуле

где Н – расстояние между режущей кромкой нижнего ножа и центром прижима, мм.

Рп

Н

Δ

Рис. 1. Схема приложения сил

Коэффициент k зависит от толщины а разрезаемого листа.

а, мм	1,0–2,5	4,0–6,0	8,0–10,0	12,0–16,0
k	4,0	3,0	2,0	1,5

Зазор Δ между ножами составляет

а, мм ……2,5 4,0 6,3 10 12,5

Δ, мм…...0,15 0,3 0,45 0,65 0,9 1,1 1,4 1,75 2,2

Таблица 1

Усилие резания в зависимости от угла φ наклона верхнего ножа

Угол φ	Максимальное усилие резания в 104 Н при а в мм
2,5	4	6,3	10	12,5	16	20	25	32
3˚	30΄	-	-	-	-	-	-	-	-	212
20΄	-	-	-	-	-	-	-	-	220
10΄	-	-	-	-	-	-	-	-	224
0΄	-	-	-	-	-	-	-	150	236
2˚	50΄	-	-	-	-	-	-	100	160	250
40΄	-	-	-	-	-	-	106	165	265
30΄	-	-	-	-	-	75	112	170	-
20΄	-	-	-	-	-	80	118	180	-
10΄	-	-	-	-	-	85	132	200	-
0΄	-	-	-	35,5	56	90	140	212	-
1˚	50΄	-		17	40	60	100	150	-	-
40΄	-	8	19	42,5	67	106	160	-	-
30΄	-	9	21,2	47,5	71	118	-	-	-
20΄	3,75	9,5	22,4	53	80	132	-	-	-
10΄	4,25	10,6	26,5	56	90	150	-	-	-
0΄	5	12,5	30	67	106	-	-	-	-
0˚	50΄	6	15	35,5	-	-	-	-	-	-
40΄	7,1	18	-	-	-	-	-	-	-
30΄	9,5	-	-	-	-	-	-	-

Зная усилия резания, можно найти работу, выполняемую при резании и ориентировочную мощность электродвигателя механического привода.