Размещено на http://www.allbest.ru/

Тема: "Разработка технологии изготовления цилиндрического аппарата"

Реферат

Курсовая работа содержит: 48 страниц, 12 рисунков, 1 приложение.

Объект исследования - цилиндрический аппарат.

Цель работы: закрепить теоретические знания и приобрести навыки решения инженерных задач по разработке технологии изготовления цилиндрического теплообменного аппарата, работающего под давлением.

В курсовой работе приведено описание типовых технологических процессов изготовления элементов аппарата, порядок их выполнения и оснастка для них. Для элементов корпуса приведены развертки.

РАСКОНСЕРВАЦИЯ, ПРАВКА, РАЗВЕРТКА, РАЗМЕТКА, РЕЗКА, ВАЛЬЦЕВАНИЕ, СВАРКА, КАЛИБРОВАНИЕ, СБОРКА.

Содержание

Введение

1. Анализ исходных данных

2. Предварительный выбор заготовок

3. Расчет размеров разверток

3.1 Расчет развертки корпуса цилиндрического (813-КЦ)

3.2 Расчет развертки рубашки обогрева цилиндрической (813-РЦ)

3.3 Расчет развертки патрубков (813-П-400 и 813-П-200)

3.4 Расчет развертки корпуса конического и конической рубашки обогрева (КК и РК)

3.4.1 Расчет конического корпуса (813-КК)

3.4.2 Расчет рубашки обогрева конической (813-РК)

3.5 Расчет развертки ребер жесткости (813-РЖ)

3.6 Расчет развертки эллиптической крышки (813-ЭК)

4. Предварительный выбор оборудования

5. Подготовительные операции

5.1 Расконсервация механическая, химическая

5.2 Правка

6. Разделительные работы

6.1 Разметка заготовок

6.2 Резка заготовок

7. Изготовление обечаек

7.1 Подготовка кромок, сборка и сварка заготовок

7.2 Вальцевание

7.3 Сборка продольного стыка

7.4 Калибрование (правка) и подгибка кромок (отбортовка)

7.5 Устранение дефектов сварки

7.6 Токарно-карусельная операция

7.7 Разметка, выполнение отверстий и скосов

8. Изготовление днищ

9. Изготовление фланцев

10. Изготовление элементов из труб

11. Сборка элементов аппарата

Выводы

Перечень ссылок

Приложение

цилиндрический теплообменный патрубок фланец

Введение

В химической промышленности широкое распространение получили цилиндрические аппараты.

Их используют в качестве теплообменных агрегатов, емкостей для хранения и аппаратов, в которых протекают различные химические реакции.

По причине высоких температур и давлений в этих аппаратах, они являются потенциальными источниками опасности. Опасность заключается в том, что при возможной аварии их содержимое попадает в окружающую среду.

Технология машиностроения рассматривает методы разработки и построения рациональных технологических процессов, выбор способа получения заготовки, технологического оборудования, инструмента и приспособлений, назначение режимов резания и установление технически обоснованных норм времени.

Основной задачей данной курсовой работы является изучение технологического процесса изготовления цилиндрического аппарата, сконструированного ранее, а также типовых технологических процессов и их оснастки.

1. Анализ исходных данных

Необходимо изготовить цилиндрический аппарат из материала 12Х18Н10Т. В зависимости от параметров (расчетного движения и температуры стенки) и характера рабочей среды сосуды подразделяются на группы. При рабочем давлении 1,6 МПа и температуре рабочей среды 200?С данный аппарат относится к первой группе. Толщина стенки, эллиптической крышки и конического днища 10 мм. Место соединения цилиндрической и конической части аппарата утолщения не имеет. Толщина стенки рубашки обогрева 10 мм.

Патрубки диаметром 200 мм и 400 мм необходимые для подачи/удаления рабочей среды и патрубок диаметром 400 мм, выполняющий функцию лаза, изготавливают из листа толщиной 10 мм, патрубки для подачи пара в рубашку обогрева диаметром 80 мм изготавливают из обрезков труб.

Аппарат изготавливают по принципу единичного производства. Листы металла, для изготовления элементов аппарата, выбирают исходя из габаритов аппарата и элементов.

2. Предварительный выбор заготовок

Позиция	Наименование	Обозначение	Вид заготовки
1	Корпус цилиндрический	813-КЦ	S=10 мм Сталь 12Х18Н10Т
2	Рубашка обогрева	813-РЦ	S=10 мм Сталь 12Х18Н10Т
3	Корпус конический	813-КК	S=10 мм Сталь 12Х18Н10Т
4	Рубашка обогрева	813-РК	S=10 мм Сталь 12Х18Н10Т
5	Эллиптическая крышка	813-ЭК	S=10 мм Сталь 12Х18Н10Т
6	Патрубок D 400 ( 2 штуки)	813-П-400	S=10 мм Сталь 12Х18Н10
7	Фланец Dу 400 ( 2 штуки)	813-Ф-400	Профиль
8	Патрубок D 200	813-П-200	Труба диаметром 200 мм, толщиной стенки 10 мм
9	Фланец Dу 200	813-Ф-200	Литой
10	Фланец Dу 2000	813-Ф-2000	Профиль
11	Патрубок D 80 ( 2 штуки)	813-П-80	Труба диаметром 80 мм, толщиной стенки 10 мм
12	Фланец Dу 80 ( 2 штуки)	813-Ф-80	Литой
13	Ребра жесткости ( 5 штуки)	813-РЖ	S=10 мм Сталь 12Х18Н10Т

Рисунок 2.1 - Эскиз аппарата

3. Расчет размеров разверток

3.1 Расчет развертки корпуса цилиндрического (813-КЦ)

Применительно к ним расчетными размером является длина развертки по периметру цилиндрической части с внутренним диаметром из стали толщиной , определяемая по диаметру нейтральной поверхности :

Так как элементы должны быть изготовлены с повышенными требованиями к их точности:

где - фактическая толщина листа, мм;

- допускаемое отклонение формы поперечного сечения (овальность);

- величина зазора под сварку, мм;

- припуск на обработку кромок, мм;

= 0,02 - величина усадки сварного шва, мм.

Высота цилиндрической части обечайки составляет 3200 мм, а внутренний диаметр 2000 мм. Определяем длину заготовки:

Для изготовления цилиндрического элемента необходима заготовка с размерами 32006345. Изготовим обечайку из заготовки, имеющие следующие размеры: 813-КЦ размером L = 6345 мм; В = 3200 мм.

3.2 Расчет развертки рубашки обогрева цилиндрической (813-РЦ)

Длина заготовки:

Высота цилиндрической части рубашки обогрева составляет 3000 мм, а внутренний диаметр 2200 мм. Определяем длину заготовки:

Для изготовления цилиндрической рубашки необходима заготовка размерами 3040?6976. Изготовим обечайку из заготовки, имеющую следующие размеры: 813-РЦ размером L = 6976 мм; В =3040 мм.

3.3 Расчет развертки патрубков (813-П-400 и 813-П-200)

Длина патрубка 813-П-200 составляет 480мм, общая длина патрубков 813-П-400 равна 900мм.

Высота патрубка B=900 для (813-П-400),а для 200 (813-П-200) B=480.

Для изготовления цилиндрических элементов необходимо: прокатная листовая сталь с размерами 2х16006400 для 813-КЦ, 215007000 для 813-РЦ, для патрубков 813-П-200 и 813-П-400: 664480 и 1295900.

3.4 Расчет развертки корпуса конического и конической рубашки обогрева (КК и РК)

Кроме цилиндрических обечаек в аппаратостроении часто встречаются конические обечайки и днища по ГОСТ 12619-67, 12620-67, 12621-67, 12622-67, 12623-67, 12624-67. Типовые представители таких деталей без отбортовки показаны на рис. 3.1.

Рисунок 3.1 - Параметры развертки конического днища для корпуса (813-КК) и рубашки обогрева (813-РК)

3.4.1 Расчет конического корпуса (813-КК)

Размеры плоской заготовки конической обечайки (813-КК) рассчитывают по следующим формулам:

Длина образующей:

, мм;

где b₀ - высота конической части, мм. b₀ = 1250 мм;

R₁ - радиус аппарата, мм. Для аппарата диаметром 2 м R₁ = 1000 мм;

R₂ - радиус патрубка, мм. Для патрубка диаметром 400мм R₂=200 мм.

Радиусы развертки (без учета отбортовки):

, мм;

, мм.

Подставляя значения получим:

Коническая часть в месте крепления к корпусу имеет отбортовку. Величина отбортовки 110 мм, следовательно:

Угол развертки в радианах:

Угол развертки в градусах:

, град;

.

Длина хорды (длина листа):

Высота внешней стрелки:

Высота развертки:

Выберем стандартный лист для изготовления конической обечайки 813-КК с размерами 1100х2000 толщиной 10мм.

3.4.2 Расчет рубашки обогрева конической (813-РК)

Размеры плоской заготовки конической обечайки рубашки обогрева (318-РК):

b₀ - высота конической части, мм. b₀ = 1250 мм;

R₁ - радиус аппарата, мм. Для аппарата диаметром 2200мм R₁ = 1100 мм;

R₂ - радиус патрубка, мм. Для патрубка диаметром 400мм R₂ = 200 мм.

Коническая часть в месте крепления к корпусу имеет отбортовку с двух сторон. Принимаем величину отбортовки 110 мм. Следовательно:

Угол развертки в радианах:

Угол развертки в градусах:

Длина хорды (длина листа):

Высота внешней стрелки:

Высота развертки:

Выберем стандартный лист для изготовления конической обечайки рубашки обогрева 813-РК с размерами 1250х2000 толщиной 10мм.

Конические обечайки имеют непараллельные образующие, поэтому круговая гибка конуса между цилиндрическими валками приводит к отклонению линий изгиба с направлением образующих. Для согласования их и получения правильной формы конуса необходимо гибку конических обечаек выполнять на вальцах с коническими валками, вершина которых совпадала бы с вершиной угла конуса заготовки. Однако такие условия требуют значительного усложнения конструкции и удорожания ее.

При изготовлении конических деталей аппаратов пользоваться листогибочными машинами с цилиндрическими валками. Для этого осуществить наклон верхнего (среднего) валка у симметричной трехвалковой машины или бокового валка у асимметричной трех- и четырехвалковой машин.

3.5 Расчет развертки ребер жесткости (813-РЖ)

Аппарат имеет пять ребер жесткости, которые имеют форму колец. Толщина ребра жесткости составляет 10 мм, внутренний диаметр 2000 мм, внешний диаметр 2190 мм.

Рисунок 3.2 - Ребро жесткости и его развертка

Размеры заготовок ребер жесткости (813-РЖ) определяются по формулам:

.

.

где мм

мм

Для снижения расхода металла на его изготовление, ребро делится на четыре равные части.

416-РЖ, L = 1080 мм, В = 940 мм.

3.6 Расчет развертки эллиптической крышки (813-ЭК)

Эллиптическая крышка изготавливается из круга. Размеры развертки определяются по формулам изложенным в ГОСТ 6533-78. Диаметр развертки днища с внутренним базовым размером:

где - внутренний диаметр днища;

- высота цилиндрической части днища;

- для днищ с соотношением ;

- высота выпуклой части днища;

- коэффициент, который выбирают по графику.

Диаметр заготовки:

где - технологический припуск на обработку

Заготовка диаметром 2600 мм не может быть вырезана из листа целиком, вырезаем 2 части.

Элементы колец жесткости расположим на (813-РЖ1) листе с размерами 20008000 мм. На этом же листе расположим и цилиндрические части патрубков (813-П200 и 813-П400) подачи/удаления материала, смотрового люка (лаза) и эллиптическую крышку (813-ЭК).

4. Предварительный выбор оборудования

Исходя из марки стали и толщины стенки аппарата необхордимо перед пластическими деформациями листов осуществлять предварительный нагрев их до температуры, близкой к температуре рекристализации.

Для вальцовки целесообразно применять трехвалковые листогибочные машины, так как они позволяют вальцевать и циллиндрические, и конические обечайки.

Крышки можно изготовлять штамповкой на прессах, методом обкатки роликами, электромагнитной штамповкой, ручным выдавливанием на станках и ручной выколоткой. Наибольшее распространение в промышленности находят два первых способа изготовления крышек. В нашем случае при диаметре корпуса 2 м для изготовления эллиптической крышки целесообразно использовать метод обкатки роликами.

5. Подготовительные операции

5.1 Расконсервация механическая, химическая

Так как стальные листы поставляются в смазке и могут иметь некоторые дефекты, первой технологической операцией является расконсервация. Она состоит из таких операций:

1. Механическое удаление густых, консервационных смазок (пушечного сала, солидола, вазелина и др.), бумаги и пленок металлическими, деревянными, пластмассовыми и резиновыми скребками.

2. Промывание горячей водой (70 - 90 ⁰С) в струйных камерах для снятия оставшихся после первой операции консервационных смазок.

3. Просушка обдувкой сжатым воздухом для удаления запахов растворителей и влаги.

4. Протирка насухо ветошью или салфетками.

5. Струйная очистка стальной дробью, металлическим песком, рубленной проволокой, абразивными порошками для удаления глубокой коррозии, царапин, трещин, окалины, шлака, местных расслоений на большой плоскости с шероховатостью Rz 20.

6. Гидропескоструйная очистка для удаления глубокой коррозии, царапин, трещин, окалины, шлака, местных расслоений на большой плоскости с шероховатостью Rz 0.4 и последующей сушкой.

Для выполнения этих работ листовой прокат транспортируют на плиточный стенд или на специально оборудованные настилы, покрытые деревом или пластиком для предохранения от повреждения поверхности. Для транспортирования используют стандартные листовые захваты и скобы. Места коррозии и дефекты обнаруживают просмотром поверхностей через лупу и отмечают эти места мелом для последующего удаления. Если слой консервационной смазки не позволяет выявить дефекты, то с листов ее удаляют металлическими, пластмассовыми, деревянными или резиновыми скребками или ветошью.

Данный этап работ должен обеспечить:

1. Наличие и сохранение маркировки завода-поставщика материала и соответствие ее сертификату.

2. Отсутствие вкатанных окалин, шлака, волосовин, рисок, углублений, царапин, трещин, местных расслоений, разнотолщинности, превышающих минусовые предельные отклонения.

3. Удаление консервационной смазки, затрудняющей обработку листа вследствие понижения трения и ухудшения условий труда. Удаление мест значительной коррозии.

4. Проверку неровности листов и принятие решения о необходимости правки.

5. Удаление остатков растворителей.

5.2 Правка

Листовой прокат имеет отклонения от геометрической формы вследствие отступления от оптимальной технологии производства и неудовлетворительных результатов правки на листопрокатных заводах, а также из-за нарушения нормальных условий хранения проката на складах, погрузочно-разгрузочных и транспортных операций на заводах.

Правка в аппаратостроении осуществляется для уменьшения или устранения кривизны, серповидности, коробоватости (волнистости листа в продольном и поперечном направлениях). Она контролируется стрелой прогиба на 1 м длины.

По соответствующим стандартам на листовой прокат (ГОСТ 19904-74 и ГОСТ 5520-69) для тонколистовой стали обыкновенного качества допускается кривизна или коробоватость в пределах 15 мм на 1 м длины.

Правку листов в аппаратостроении преимущественно выполняют на листоправильных роликовых машинах. Эти машины по сравнению с правильными прессами имеют большую производительность при почти полном исключении ручного труда. Правка на роликовых машинах представляет собой процесс многократного знакопеременного пластического изгиба в обрабатываемом металле при напряжениях, превосходящих предел текучести. Лист выправляется остаточной деформацией, образуемой многократным знакопеременным изгибом листа при его прохождении между роликами в прямом и обратном направлениях.

Для полного выпрямления листы пропускают через вальцы от 3 до 5 раз. В машинах типа А (конструкции СКМЗ) с параллельными рядами правильных роликов верхний ряд роликов регулируется вертикальным перемещением подвижной траверсы, к которой прикреплены подшипники правильных и опорных роликов. Эти машины просты по конструкции, но имеют существенный недостаток - равномерно искривляют лист при выходе.

Для правки листов из стали Ст3 толщиной 14 мм и шириной до 1800 мм можно применять листоправильную машину типа А с девятью роликами диаметром 260 мм расположенных с шагом 300 мм.

При правке на данной машине траверса с верхними роликами опускается вниз параллельно или наклонно к нижним роликам.

Расстояние между верхними и нижними валками при правке листа определяется по формуле:

где: S - толщина стенки, мм, S=10 мм;

Е - модуль упругости, МПа, Е=1,9*10⁵ МПа;

у_Т - предел текучести, МПа, у_Т =202 МПа;

t - расстояние между валками листоправильной машины, мм, t?500 мм.

Необходимо установит зазор между роликами 6,5 мм для листа толщиной 10 мм.

Настройку машины ведут по таблицам, указывающим деления циферблата в зависимости от толщины выправляемого листа и требуемой деформации.

6. Разделительные работы

6.1 Разметка заготовок

Операцию перенесения необходимых для изготовления детали размеров с рабочего чертежа (813-КЦ, 813-РЦ) или образца на металл с учетом припусков для последующем обработки называют разметкой. Разметку различают поверхностную и пространственную.

Поверхностную разметку выполнять методом геометрических построений; по шаблону; оптическим методом; с помощью приспособлений.

Пространственную разметку в аппаратостроении выполняют по пространственным шаблонам; с помощью специальных приспособлений и устройств: комбинированным способом.

В химическом аппаратостроении вследствие индивидуального и мелкосерийного характера производства, наиболее распространена разметка методом геометрических построении с помощью универсальных приспособлений, для пространственной разметки и шаблонов. Различают два метода разметки: камеральный - перенос размеров на материал по предварительно разработанным в бюро эскизам: плановый - разметка в натуральную величину непосредственно на металле, расположенном на специально подготовленной плоскости - плазе; этот метод применить для сложных и крупногабаритных деталей аппаратов.

При разметке обычными измерительными и разметочными инструментами, устанавливаемыми "на глаз", степень точности разметки находится в пределах 0,2-0,5 мм. При использовании инструмента с большей степенью точности (штангенциркулей, штангенрепсмусов, индикаторов, угломеров с нониусом, синусных линеек, точных кернеров) точность разметки составляет от 0,1-0,3 мм. И только разметка на специальных разметочно-сверлильно-расточных станках может иметь точность до = 0,01 мм.

При разметке нанести и прокернить следующие линии, необходимые для вырезки контроля точности деталей: контрольные контуры детали, контуры выреза и отгиба, припусков, фасок и скосов, центров закругления прямоугольных вырезов и отверстий

В производстве разметку или наметку на листе произвести не одной детали, а нескольких. В этих случаях от расположения размеченных заготовок зависит эффективность использования листа, т. е. расход материала на заготовки.

Расположение заготовок деталей на бумаге или материале называют раскроем. Различают три способа раскроя листов; индивидуальный, смешанный и групповой. Рациональный раскрои позволяет не только уменьшать расход материала, но и ускорять изготовление заготовок. При большой номенклатуре выпускаемых изделий и разнообразии форм и размеров их заготовок для обеспечения рационального раскроя требуется много времени и расчетов.

В настоящее время задача рационального раскроя решается использованием метода линейного программирования и ЭВМ.

6.2 Резка заготовок

Сущность резки заключается в отделении части материала от входного проката, поковки или отливки с целью получения заготовок, для удаления лишнего припуска в деталях или подготовка кромок под сварку. Разделительную резку металлов выполняют двумя способами: механическим (холодным) и тепловым (термическим, огневым).

Механическая резка может быть двух видов: без снятия стружки (гильотинные, дисковые, комбинированные пресс-ножницы), и со снятием стружки (отрезание резцом, фрезерование, резка дисковой пилой). По производительности процесса и затратам на технологические материалы предпочтительной является резка без снятия стружки.

Из всех способов тепловой резки, резка металлов с использованием электрической дуги имеет ряд преимуществ перед газокислородной и кислородно-флюсовой резкой. Например, она позволяют резать металлы и сплавы, не разрезаемые кислородом, более безопасны и производительны, позволяют использовать стандартное электросварочное оборудование.

Сам процесс является разновидностью кислородной резки низкоуглеродистых, низколегированных и термоупрочненных сталей, обеспечивающей низкую шероховатость поверхности реза и повышенные механические свойства металла в месте резания при которых исключается последующая обработка кромок.

7. Изготовление обечаек

7.1 Подготовка кромок, сборка и сварка заготовок

Кромки под сварку подготавливают для получения заданной геометрической формы кромки и удаления дефектного слоя с измененными структурой и свойствами, появившегося на предшествующих операциях. Форма кромок обеспечивает правильное формирование сварного шва и может быть различной. Форма, размеры и отклонения кромок под сварку должны соответствовать стандартам, требованиям чертежа и технологическим условиям. Способы подготовки кромок свариваемых деталей должны исключать механическое повреждение кромок.

Подготовка кромок абразивным кругом предусматривает зачистку с двух сторон поверхности листа в местах разделки кромок и будущей сварки на ширине 40 мм от торцов. Кромки зачищаем до полного удаления окалины и ржавчины, трещин. Операцию выполняем на плиточном стенде с использованием электрической шлифовальной машины С-475 с применением шлифовальных кругов плоских прямоугольного профиля.

Подготовку кромок фрезерованием выполняем на заготовках, надежно закрепляемых на столах универсально- , продольно- и вертикально-фрезерных станков. В качестве инструмента для фрезерования кромок используют фрезерные головки, торцевые, концевые, цилиндрические, дисковые и фасонные фрезы. Фрезерованием подготавливаем заготовки 813-ЭК 2 штуки (стороны b =2600 мм), 813- РК 2 штуки (стороны b = 900 мм), 813-КК 2 штуки (стороны b =960 мм), 813-РЖ 15 штук (стороны b =940 мм), 813-КЦ (сторона b = 6345 мм), 813-РЦ (сторона b = 6976 мм).

Заготовки под сварку следует собирать на выверенных стеллажах, обеспечивающих точное взаимное положение элементов и их фиксацию. При сборке стыкуемые элементы выравнивают по упорам или при помощи линейки и угольника, а необходимый зазор в стыке получают при помощи кронштейна, толщина стенки которого соответствует величине зазора между заготовками. При стыковых соединениях элементов разной толщины необходимо предусмотреть плавный переход от одного элемента к другому путем постепенного утонения более толстого элемента в соответствии с ГОСТ 8713--70, ГОСТ 5264--69, а в случаях, не предусмотренных стандартами, угол скоса элементов разной толщины должен быть не более 15°. После сварки эти планки срезают механическим способом или газовым пламенем.

а) схема сборки стыкового соединения;

б) схема выравнивания стыкуемых листов

Рисунок 7.1 - Подготовка кромок.

Стыкуемые листы в горизонтальной плоскости выравнивают при помощи клиньев. При сборке не допускается подгонка кромок, вызывающая дополнительные напряжения в металле и повреждение металла. Закрепляют стыкуемые детали механическими, магнитными или пневматическими прижимами, обеспечивающими плоскостность стыкуемых кромок. Одновременно со сборкой стыкового соединения устанавливают технологические планки для начала и окончания сварки шва. Для соединения плоских разверток (813-ЭК, а также 813-РЖ 3 раза) применяем электродуговую автоматическую сварку.

7.2 Вальцевание

Операцию вальцевания или круговую гибку выполняют в холодном состоянии до пределов, не вызывающих явления наклепа и роста зерна в результате рекристаллизации. Гибка является пластической деформацией металла путем непрерывного перемещения заготовки - это обработка между деформирующими валками давлением при напряжении более предела текучести.

Рисунок 7.2 - Схема гибки конической обечайки на трехвалковой машине

Вальцевание выполняем на трехвалковой листогибочной машине с симметричным расположением валков. Вальцуются следующие заготовки - 813-КЦ, 813-КК, 813-РЦ, 813-РК, 813-П-200, 813-П-400.

Рисунок 7.3 - Подгибка кромок в трехвалковой машине

Она является наиболее простой по конструкции, однако не обеспечивает подгибку кромок. Передняя и задняя кромки листа остаются прямыми на длине, равной половине расстояния между нижними валками. Схема гибки обечаек приведена на рис. 7.4.



Рисунок 7.4 - Схема гибки обечайки на трехвалковой листогибочной машине с симметричным расположением валков и вертикальной регулировкой верхнего валка

7.3 Сборка продольного стыка обечаек

Эта операция предусматривает работу по сборке продольного стыка обечаек под сварку и должна обеспечить: удобное и надежное положение обечайки под сварку, необходимый зазор под сварку в месте стыка, качественную подготовку стыкуемых кромок, нормированные смещения кромок по длине и по торцам.

Используемая для этих целей установка (рис. 7.5) имеет роликоопору 1, портальную раму 2, две гидравлические струбцины 4 для совмещения и соединения продольных кромок, выдерживая зазор под сварку и смещение кромок, а также стяжку 5 для выравнивания торцевых кромок. Струбцины 4 с помощью пружинных подвесок 6 закреплены на тележках 7, передвигающихся по раме 2. На этих же тележках закреплены и панели управления 3. В современных струбцинах винты заменены гидроцилиндрами - двумя зажимными 8, одним выравнивающим 9 и одним стягивающим 10.



Рисунок 7.5 - Установка для сборки продольных стыков обечаек (I-III - встречные движения гидроцилиндров и штоков; Iа-IIIа - соответствующие движения кромок)

При сборке продольного стыка обечаек (813-КЦ, 813-КК, 813-РЦ, 813-РК, 813-П-200, 813-П-400) обечайки устанавливаем на роликоопорах - приводных, холостых или рычажных. При этом продольный стык должен находиться в верхнем положении. Сначала устанавливают на торцах обечайки крюки винтовых или гидравлических стяжек для выравнивания торцов, закрепляют с двух сторон стяжные струбцины. Затем выравниваем зазор - под сварку, размечаем места прихватки, после чего очищаем их от коррозии, масел, грязи и обезжириваем. Прихватываем стык электродуговой сваркой с последующей его зачисткой. При сборке продольных стыков необходимо соединить кромки стыка, совместив их в одной касательной плоскости и выровнять торцевые кромки.

7.4 Калибрование (правка) и подгибка кромок (отбортовка)

Отбортовке подлежат следующие заготовки 813-КК, 813-РК, 813-РЦ - верхняя часть. Правке подвергают обечайки с жестким контуром . Эти обечайки не прогибаются под собственной массой. Формы поперечного сечения нежестких обечаек исправляют с помощью установки разжимных приспособлений непосредственно перед сборкой и сваркой кольцевых швов. Многообразие обечаек по типоразмерам и маркам металлов вызвало необходимость применения различных методов правки: на валковых листогибочных машинах, гидрораздачей на прессах - расширителях, радиальным растяжением и энергией взрывчатых веществ. В химическом аппаратостроении наибольшее распространение находит метод правки обечаек на валковых листогибочных машинах.

Наибольшее влияние на точность радиуса и формы поперечного сечения обечаек после их правки оказывают первоначальный диаметр, величина радиуса изгиба, форма контура и толщина обечайки. Для получения по всему круговому контуру одинаковой кривизны необходимо, чтобы при вращении обечайки между валками радиус изгиба (в процессе правки) был меньше радиуса кривизны любого участка по контуру обечайки. Это условие является основным для точной правки.

Оптимальной формой в местах подгибки кромок считают прямые участки или участки, несколько вогнутые внутрь. Различная кривизна участков по контуру обечайки и усиления сварного шва усложняют процесс правки. Кривизна контура должна быть одинаковой или иметь небольшие отклонения, а внутренний сварной шов обязательно зачищается. Для большей точности правки все технологические и силовые параметры следует рассчитывать исходя из фактической толщины листа. Для правки обечаек используют трехвалковые и четырехвалковые листогибочные машины. Правка на четырехвалковых машинах обеспечивает более высокую точность обечаек - наименьшую погрешность формы поперечного сечения.

Правка обечайки на трехвалковых машинах. Эту операцию выполняют в следующей последовательности: выверяют параллельность валков, устанавливают деталь, выставляют средний и боковые валки для получения определенного радиуса правки и выкатывают - калибруют обечайки в течение трех-четырех оборотов с последующим медленным разводом валков и съемом обечайки с машины. При калибровании обечайки сварочные швы не зачищаются. Для получения более точных (отклонение менее 0,01D_в) обечаек перед правкой следует снимать усиление внутреннего сварного шва обечайки.

Правка конических обечаек имеет особенности, изложенные выше при описании их гибки. Для правки конических обечаек рекомендуется применять специальное приспособление.

Для обеспечения ориентации заготовки в процессе правки за базу принимают кромку заготовки, образующую малый диаметр конуса. Приспособление устанавливают пластинами 2 на верхний валок машины. От поворота на верхнем валке приспособление удерживается двумя щеками 4, охватывающими нижний валок 5 листогибочной машины. На корпусе 1 приспособления закреплены два базовых опорных ролика 3. Заготовку устанавливают на машину таким образом, что ее передняя кромка опирается на базовые ролики приспособления и зажимается между верхним и нижним валками машины. При движении заготовки опорный ролик 3 со стороны входящего края заготовки постоянно разворачивает ее, создавая момент реактивных сил, равный моменту сил трения между листом и валками машины. При реверсировании вращения аналогично работает симметрично расположенный ролик.

Лучшим вариантом правки конических обечаек является применение машин с конусными валками. При этом верхний валок машины является сменным, вследствие чего достигается высокое качество правки обечаек различных типоразмеров.



Рисунок 7.5 - Приспособление для правки конусов на четырехвалковых

листогибочных машинах

7.5 Устранение дефектов сварки

После калибровки необходимо еще раз проверить сваренные швы обечаек. В нашем случае это обечайки 813-КК, 813-РЦ, 813-РК.

В сварных соединениях не допускаются следующие наружные дефекты: трещины всех видов и направлений; свищи и пористость наружной поверхности шва; подрезы, наплывы, прожоги и незаплавленные кратеры; смещение и совместный увод кромок свариваемых элементов выше норм; несоответствие форм и размеров швов требованиям стандартов, технических условий или чертежей на изделие.

Не допускается в сварных соединениях внутренние дефекты: трещины вех видов и направлений, расположенные в металле шва, по линии сплавления и в околошовной зоне основного металла, в том числе и микротрещины; непровары, расположенные в сечении соединения (между отдельными валками и слоями шва и междду основным металлом и металлом шва); свищи; поры в виде сплошной сетки; единичные шлаковые и газовые включения по группе А (ГОСТ 7512-75) глубиной свыше 10% от толщины стенки; цепочки пор шлаковых включений по группе Б (ГОСТ 7512-75), имеющих суммарную длину дефектов более тлщины стенки на участке шва, равном десятикратной толщине стенки, а также имеющие отдельные дефекты с размерами, превышающими указанные выше; скопление газовых пор и шлаковых включений по группе В (ГОСТ7512-75) в отдельных участках шва свыше 5 шт. на 1 см² площади шва; максимальный линейный размер отдельного дефекта по наибольшей протяженности не должен превосходить 1,5 мм, а сумма их линейных размеров не должна быть более 3 мм.

Дефекты сварки удаляются механически с помощью шлифовальных и эльборовых кругов, фрез, зубил, металлических щеток.

7.6 Токарно-карусельная операция

Эту операцию (рис. 7.6) выполняют для подрезки торцов в размер по длине обечайки и перпендикулярно образующей ее, а также для снятия фасок под сварку. Обработки на токарно-карусельном станке требуют круговые кромки на цилиндрических и конических: 813-КЦ, 813-КК, 813-РЦ, 813-РК, 813-П-200, 455-П-400.

Рисунок 7.6 - Схема подрезки торцов обечайки.

В тех случаях, когда обечайка имеет искаженную цилиндрическую форму поперечного сечения или может деформироваться при закреплении ее кулачками на столе станка, применяют разжимные приспособления: радиальные распорки и разжимные кольца. Эти приспособления позволяют исправить погрешность формы поперечного сечения и повысить жесткость детали при ее закреплении и обработке.



Рисунок 7.7 - Схема приспособления для обрезки торца днища

Использовать будем токарно-карусельные станки. Особенностью таких станков является наличие горизонтального стола - карусели с вертикальной осью вращения. На карусели закрепляется заготовка. Диаметр карусели составляет 0,5 - 21 м, что позволяет обрабатывать заготовки диаметром до 24 м.

7.7 Разметка, выполнение отверстий и скосов

Отверстия выполняем под патрубки 813-П-200 (D_y = 200мм), 813-П-80 (D_y = 80мм), 813-П-400 (D_y = 400мм). Разметку прямых скосов и центров отверстий удобно и производительно выполнять, используя специальное приспособление (рис. 7.8) Размечаемую обечайку устанавливают вертикально на опорные рычаги 1, резьбовая муфта 2, перемещаясь вдоль оси, сближает или удаляет разжимные рычаги 3 между собой вдоль оси и в радиальном направлении. Радиальное перемещение шарнира 4, связанного с рычагами 3, позволяет разжимать или освобождать обечайку с помощью рифленых концов рычагов. А радиусные скосы и периметр отверстий под вырезку рационально размечать с помощью универсального приспособления для разметки отверстий (рис. 7.9).



Рисунок 7.8 - Приспособление для разметки торцов, скосов, изгибов и отверстий обечаек: 1 - опорные рычаги; 2 - резьбовая муфта; 3 - разжимные рычаги; 4 - шарнир; 5 - стойка; 6 - сухарь; 7 - винт; 8 и 9 - опоры; 10 - стрелка; 11 - циферблат

Рисунок 7.9 - Приспособление для разметки отверстий и скосов обечаек: 1 - призма; 2 - обечайка; 3 - конус; 4 - разметочный конус; 5 - планка; 6 - втулка; 7 - труба

Выполнение отверстий и скосов осуществляется ручной или автоматической плазменной или газоплазменной резкой.

8. Изготовление днищ

Технические требования к конструкции и изготовлению днищ изложены в "Правилах устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением", ГОСТ 26-292-71.

Точность геометрических параметров днищ определяет эксплуатационные показатели аппаратов, их напряженное состояние, прочность, надежность и долговечность, а также допускаемые отклонения от формы и величины размеров в процессе изготовления.

Из погрешностей геометрических параметров основной является погрешность базового диаметра. В зависимости от величины этой погрешности, которая определяет величину смещения кромок стыкуемых элементов, выбираем способ изготовления днищ.

Днища можно изготовлять штамповкой на прессах, методом обкатки роликами, электромагнитной штамповкой, ручным выдавливанием на станках и ручной выколоткой. Наибольшее распространение в промышленности находят два первых способа изготовления днищ.

Формование эллиптических днищ производят как из холодных, так и из горячих заготовок. Горячее формование, как правило, применяют в том случае, если недостаточной является мощность оборудования, или заготовка днища имеет склонность к складкообразованию в процессе формования.

Применим метод обкатки роликами. Плоская заготовка днища равномерно нагревается в печи, а затем специальным манипулятором подается на низ штампа 9 машины. Приводом 12 и четырьмя флангами 11 центрирующего механизма заготовка 10 центрируется относительно оси штампа, а затем фланги 11 отводятся. Верхом штампа 8 с помощью цилиндра 7 заготовка прижимается к нижнему штампу, в результате чего формуется часть поверхности днища, соответствующая профилю нижнего штампа. Затем давильный ролик 6 вместе с кареткой устанавливается на определенном расстоянии от оси штампа. Давильный ролик 6 с помощью приводов вертикального 5 и горизонтального 3 перемещения подводится до соприкосновения с заготовкой. Включается вращение заготовки через главный привод 13 и ролик 2 привода 1, постепенно формуется профиль отбортованной части днища вследствие поворота от привода 4 вертикального и горизонтального давильного ролика.

Получив требуемый диаметр, днище, не снимая с машины, охлаждают в течение 30--60 мин. Для снятия днища с машины возвращают в исходное положение обкатной давильный ролик и верх штампа. Манипулятором снимают днище с низа штампа и подают на стеллаж для окончательного контроля и хранения.

В зависимости от размеров и профиля днищ для формования используют различные верх и низ штампа, а также обкатные ролики.

Рисунок 8.1 - Схема процесса формования днищ методом обкатки роликом горячих заготовок

Рисунок 8.2 - Схема приспособления для обрезки торца днища

Завершающие операции предусматривают разметку днищ для подрезки торца и разметку отверстий, подрезку торца, обработку отверстий, термообработку, очистку поверхностей, контроль и клеймение днища. Содержание указанных операций изложено в типовом технологическом процессе. Кроме обработки днищ на металлорежущих станках для пламенной подрезки торца днища без снятия или со снятием фасок под сварку широко используют специальное приспособление (рис. 8.2).

На этом приспособлении ручным приводом 1 устанавливают три раздвижные шаровые опоры 2 на расстояние а. Затем устанавливают днище 3 до соприкосновения выпуклой наружной поверхности со всеми тремя шаровыми опорами. Приводом 6 днище вращается с необходимой скоростью. На вращающемся днище мелом или штангенрейсмусом размечают линию подрезки торца, после чего с помощью устройства 5 устанавливают резак 4 в нужное положение и производят пламенную подрезку торца.

9. Изготовление фланцев

Технические требования на изготовление фланцев должны соответствовать ГОСТ 26-843-73 и ГОСТ 26-291-71.

В качестве заготовок для изготовления фланцев используют поковки, штамповки, профильный прокат, бандажные и сварные заготовки. При выборе способа получения заготовки для изготовления фланца необходимо учесть материал и габаритные размеры фланца, трудоемкость изготовления и другие факторы.

Для фланцев 813-Ф-80Ч2 Dy 80мм, 813-Ф-200 Dy = 200мм, 455-Ф-400Ч2 Dy = 400мм используем литые заготовки. Фланец 813-Ф-2000 Dy = 2000 мм изготовим гибкой заготовки из проката. Технологический процесс изготовления заготовок по этому методу заключается в разрезке полосы или профиля на мерные заготовки, гибке в кольцо и стыковой сварке.

Рисунок 4.1 - Схемы гибки полос на профилегибочном станке

10. Изготовление элементов из труб

Отводы предназначены для соединения встык труб одного диаметра, расположенных под углом. Отводы делят на гнутые с прямыми участками (рис. 10.1, а) и крутоизогнутые (рис.10.1, б).

Рисунок 10.1 - Трубы: а) гнутые с прямыми участками; б) крутозагнутые

Отводы различают по диаметру D_y условного прохода, условному давлению Р_у и радиусу R изгиба.

В настоящее время отводы изготовляют с условным проходом от 50 до 700 мм, с углом изгиба 180, 90, 60, 45 из углеродистых сталей, с условным проходом от 50 до 300 мм, из легированных сталей 15Х5М, 12Х18Н10Т, 15ХМ и других, с радиусом изгиба R = 1,0-3,0 D_у; Р_у = 1,6-16,0 МПа.

Область применения крутоизогнутых отводов определяется сортаментом труб и маркой сталей, из которых они изготовлены, а также способом их выполнения.

Волнистость (гофры) на поверхности отвода с внутренней стороны в месте изгиба для трубопроводов из коррозионно-стойкой стали и крекинговых труб не должна превышать при наружном диаметре трубы: до 57-3 мм, от 57 до 133-4 мм, от 133 до 194-5 мм, от 194 до 219-6 мм, от 219 до 325-7 мм, от 325 до 426-8 мм.

Для трубопроводов высокого давления волнистость (гофры) не допускается.

Толщина стенки изогнутой трубы в любом месте должна составлять не менее 85% номинальной толщины без учета минусового отклонения для всех трубопроводов; для трубопроводов высокого давления толщина стенки должна составлять не менее 90% номинальной толщины.

Трубы изгибают несколькими способами с применением разнообразных по своей конструкции станков и приспособлений. Наибольшее распространение получила гибка труб вхолодную на трубогибочных станках с дорном и на станках с индукционным нагревом ТВЧ.

Во избежание перекосов дорна длину его цилиндрической части рекомендуется принимать следующей:

D, мм до 30 32-50 51-5 76-120

Длина цилиндрической

части дорна, мм 6D 6D,5D 4,5D 3,5D

Если при сплошном дорне овальность тонкостенных труб превосходит допустимую величину и образуются гофры, необходимо применять гибкие (составные) дорны. Такие дорны поддерживают стенку трубы в месте изгиба и при перемещении трубы по дорну могут придать ей круглую форму, выравнивая неглубокие гофры. При гнутье труб из коррозионно-стойкой стали с электрохимической полированной внутренней поверхностью (на которой после изгиба не должно быть царапины, рисок и других дефектов) применяют текстолитовые дорны.

При холодной гибке труб на малые радиусы со стороны сжатых и растянутых волокон металла создается значительный наклеп. В металле возникают остаточные внутренние напряжения, которые в процессе эксплуатации при определенных условиях могут привести к образованию трещин. В зависимости от назначения трубопровода, марки стали и величины пластической деформации в ряде случаев необходима термическая обработка изогнутых труб, а после нее очистка (пескоструйная или травлением).

Способ гибки труб вхолодную на трубогибочных станках с дорном имеет некоторые ограничения в применении: трудно гнуть трубы на малые радиусы (меньше 2D_y); можно изготовлять отводы только с прямыми участками; трудно или почти невозможно гнуть тонкостенные трубы.

Гибка труб в горячую заключается в непрерывно-последовательном изгибе узкого участка по длине трубы, нагретого ТВЧ до температуры 800--1200°С (в зависимости от марки стали). Труба нагревается в электромагнитном поле индуктора по узкой кольцевой зоне шириной 10-12 мм. Труба изгибается при одновременной продольной подаче ее в поле индуктора и поперечном нажиме гибочного ролика. При данном методе гибки деформации возникают только на узком участке зоны нагрева. При выходе из индуктора нагретая зона охлаждается и дальнейшей деформации не подвергается. Таким образом, при непрерывном движении через индуктор труба подвергается элементарным гибам в каждом поперечном сечении, в результате суммирования которых получается гиб на заданный радиус. По обе стороны зоны нагрева трубы имеются холодные участки, которые, оставаясь жесткими и испытывая деформацию только упругого характера, препятствуют возникновению овальности трубы в зоне нагрева и изгиба. Радиус и угол изгиба трубы измеряют радиусоугломером.

На станке с нагревом ТВЧ можно гнуть трубы из углеродистых, легированных и высоколегированных сталей.

Патрубки 813-П-80 D_У 100, Р_У 2,5; 813-П-200 D_У 200, Р_У 2,5; изготавливаются из труб с толщиной стенки 10 мм и внешним диаметром 80, 200 мм. Необходимые куски труб отрезаются от заготовки ручной плазменной или газоплазменной резкой. Длины патрубков приведены в приложении А. Кромки труб обрабатываются на токарных станках.

11. Сборка элементов аппарата

Аппарат собирается из составных элементов.

Сборка цилиндрического аппарата (рис. 11.1) проводится в следующей последовательности:

Рисунок 11.1 - Порядок сборки аппарата

1. На цилиндрическую обечайку 813-КЦ привариваются ребра жесткости 813-РЖ на расстоянии 580 мм друг от друга.

2. К патрубкам 813-П-80, 813-П-200, 813-П-400 привариваются фланцы 813-Ф-80, 813-Ф-200, 813-Ф-400.

3. К эллиптической крышке 813-ЭК, рубашке обогрева 813-РЦ и коническому днищу 813-КК корпуса аппарата привариваются патрубки 813-П-80, 813-П-200, 813-П-400 с приваренными к ним фланцами 813-Ф-80, 813-Ф-200, 813-Ф-400 - верхняя часть.

4. К корпусу аппарата 813-КЦ приваривается коническое днище 813-КК.

5. На обечайку 813-КЦ одевается рубашка обогрева 813-РЦ и приваривается.

6. Приваривается коническое днище 813-РК рубашки обогрева.

7. К обечайке 813-КК и эллиптической крышке 813-ЭК привариваются фланцы 813-Ф-2000, которые соединяются болтами. Между фланцами устанавливается прокладка.

8. К патрубку 813-П-400- нижняя часть приваривается фланец 813-Ф-400.

9. К коническому днищу 813-КК приваривается патрубок 813-П-400 с приваренными к нему 813-Ф-400 - нижняя часть.

10. Прикручиваются крышки смотрового люка и сливного отверстия.

Для строповки привариваются ушки (два сверху). Опоры привариваются на месте монтажа. Одна опора должна быть подвижной для компенсации температурных деформаций аппарата

Выводы

В ходе выполнения курсового проекта по дисциплине "Технологические основы химического машиностроения" были рассмотрены типовые технологические процессы изготовления деталей аппаратов химических производств.

Для цилиндрического теплообменного аппарата работающего под давлением, который был сконструирован ранее на дисциплине "Основы проектирования в химическом машиностроении", был составлен порядок технологических процессов изготовления. Этот порядок состоит из процессов изготовления элементов аппарата (обечаек, днищ, эллиптической крышки, ребер жесткости, патрубков, фланцев) и их сборке.

Для каждого технологического процесса приведены описание и оснастка.

Перечень ссылок

1. Никифоров А. Д., Беленький В. А., Поплавский Ю. В. Типовые технологические процессы изготовления аппаратов для химических производств. Атлас. Учебное пособие. М.: Машиностроение, 1979. -277с.

2. Берлинер Ю. И., Балашов Ю. А. Технология химического и нефтяного аппаратостроения. М.: Машиностроение, 1976 .- 256 с.

3. ОСТ 26 - 291 - 87. Сосуды и аппараты стальные сварные. Общие технические условия.

4. Егоров М. Е. и др. Технология машиностроения. Учебник для вузов. М.: Машиностроение, 1976. - 534 с.

5. Маталин А. А. Технология машиностроения. Л.: Машиностроение, 1985.-496 с.

6. Поплавский Ю. В. Технология химического аппаратостроения. М.: Машиностроение, 1961.-286 с.

Приложение

Перечень замечаний нормоконтролера к курсовой работе студента Евсюкова В.О., группы МХК-10.

Обозначение документа	Документ	Условная отметка	Содержание замечания

Размещено на Allbest.ru