Модернізація напівавтомату для зварювання суцільним сталевим дротом в середовищі вуглекислого газу

Размещено на http://www.allbest.ru/

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

Національний університет "Запорізька політехніка"

Кафедра Обладнання та технології зварювального виробництва

Курсовий проект

З дисципліни «Проектування обладнання для зварювання»

На тему: «Модернізація напівавтомату для зварювання суцільним сталевим дротом в середовищі вуглекислого газу»

Студента (ки) IІI курсу групи ІФ-319

Залозецький В.В.

Антонюк Д.А.

м. Запоріжжя 2021 рік



МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

Національний університет "Запорізька політехніка"

Факультет Інженерно-фізичний

Кафедра Обладнання та технології зварювального виробництва

Дисципліна - Проектування обладнання для зварювання

Освітня програма «Технології та устаткування зварювання»

Курс ІІІ , група ІФ-319 , семестр 2

З А В Д А Н Н Я

на курсовий проект студенту

Залозецький Віталій Васильович

(прізвище, ім'я, по батькові)

Тема проекту: «Модернізація напівавтомату для зварювання суцільним сталевим дротом в середовищі вуглекислого газу»

Термін здачі студентом закінченого проекту: 30.05.2022

Вихідні дані до проекту:

Зміст розрахунково-пояснювальної записки:

функціональне призначення зазначеного обладнання, конструкції і типи, переваги і недоліки; опис принципу роботи обладнання;

інженерний розрахунок обладнання, визначеного темою курсового проекту. Перелік графічного матеріалу:

Лист 1 - загальний вид обладнання, установки, яке підлягає розрахункам;

Лист 2 - розрахункова схема обладнання і основні формули розрахунку.

Дата видачі завдання: / Антонюк Д.А. (керівник проекту)

№ з/п	Назва етапів курсового проекту	Термін виконання етапів проекту, тиждень	Прим.
1	Вступ. Ознайомлення з функціональним призначенням обладнання, його перевагами та недоліками.	2
2	Технічне завдання на проект	3
3	Конструктивний пристрій	4
4	Модернізація	5
5	Розрахунок механізму подачі	7
6	Робота електричної схеми	8
7	Інструкція з експлуатації	9
8	Виконати креслення обладнання згідно із завданням до курсового проекту (лист 1).	10
9	Виконати креслення розрахункової схеми обладнання і основні формули розрахунку (лист 2).	11
10	Висновок. Реферат. Зміст. Література. Додатки.	12
11	Захист проекту.	до 30.5.2022

Студент / Залозецький В.В.

Керівник Антонюк Д.А.

« » 20 р.



РЕФЕРАТ

Пояснювальна записка складається з: 25 сторінок, 10 рисунків, 2 таблиць, 4 літературних джерел.

НАПІВАВТОМАТ, МОДЕРНІЗАЦІЯ, РОЗРАХУНОК ПОДАВАЛЬНОГО МЕХАНІЗМУ.

Мета проекту - модерніувати зварювальний напівавтомат для підвищення ефективності та якості зварювання.

В пояснювальній записці було вказано характеристики напівавтомату, а також модернізація її причини та преваги, що вона надає. Був проведений розрахунок механізму подачі.



ЗМІСТ

ВСТУП

1. ТЕХНІЧНЕ ЗАВДАННЯ НА ПРОЕКТ

1.1 Призначення установки

1.3 Основні вимоги

2. КОНСТРУКТИВНИЙ ПРИСТРІЙ

2.1 Основні характеристики зварювального напівавтомата

3. МОДЕРНІЗАЦІЯ

3.1 Механізм подачі

4. РОЗРАХУНОК МЕХАНІЗМУ ПОДАЧІ

5. РОБОТА ЕЛЕКТРИЧНОЇ СХЕМИ

6. ІНСТРУКЦІЯ З ЕКСПЛУАТАЦІЇ

ВИСНОВКИ

СПИСОК ВИКОРИСТАНОЇ ЛІТЕРАТУРИ



ВСТУП

Зварювальний напівавтомат являє собою пристрій для електродугового зварювання в середовищі захисних газів, в якому зварювальний дріт подається автоматично за допомогою подаючого механізму, а процес формування зварювального шва проводиться зварником вручну

Зварювальні напівавтомати відрізняються високою продуктивністю в порівнянні з ручним дуговим зварюванням покритими електродами. Створення зварних конструкцій з високими технічними і економічними показниками безпосередньо пов'язано з правильно вибраним способом зварювання.

Від того, наскільки правильно обрано спосіб зварювання матеріалу і тип зварювального напівавтомата залежить якість зварного виробу. Основними критеріями при виборі зварювального напівавтомата є: ·

простота в обслуговуванні зварювального напівавтомата;

тривалий режим навантаження зварювального напівавтомата;

мобільність зварювального напівавтомата;

можливість швидкої і зручної заміни зварювального дроту і пальника;

швидка настройка зварювального напівавтомата;

здатність зварювального напівавтомата працювати в самих різних умовах; Проте на виробництвах є певна кількість старих апаратів ще з радянських часів, або апарати які не повністю відповідають вимогам. Тому їх модифікують.

Модифікація дозволяє зекономити, або відстрочити придбання нового обладнання. В залежності від механізмів напівавтомату модифікація дозволяє покращити якість зварювального шва, полегшити працю та обслуговування з обладнанням, покращити маневреність, що буде дуже корисним при зварюванні коротких криволінійних та кільцевих швів.



1. ТЕХНІЧНЕ ЗАВДАННЯ НА ПРОЕКТ

1.1 Призначення установки

Установка призначена для дугового зварювання суцільним дротом в вуглекислому газі () трубчастої рами товщиною 1 мм.

Установка повинна забезпечити:

Якісний зварний шов.

Зручну роботу та легкість в управлінні.

Довгострокову роботу.

1.2 Зварювальна деталь

Деталь представляє собою трубчасту раму велосипеда(рис.1.1) з труб товщиною 1 мм.

Рис. 1.1.-- схема деталі

Деталь виготовляється наступним чином. Зварювальник отримує заздалегідь оброблені труби. Після зварювання рама передається на подальшу обробку.



1.3 Основні вимоги

Установка повинна відповідати технологічним вимогам і ГОСТ 18130-79:

номінальна напруга живлячої мережі, частотою 50Гц, повинно бути 380 В;

зміна швидкості подачі електродного дроту та швидкості зварювання не повинна перевищувати ±18% від початкових встановлених значень;

Зміна встановленого для зварювання вильоту електродного дроту після закінчення зварювання не повинна перевищувати ±10мм.

Гранично допустиме перевищення температури окремих елементів електричних схем - за ГОСТ 8865-75 і ГОСТ 403-73, а зовнішньої поверхні рукояток пальників - за ГОСТ 12.2.013-75.

Довжина проводів і шлангів між механізмом подачі електродного дроту штовхального типу і пальником для зварювання дротом товщиною 1.2 мм повинна бути не менше 2.5м.

Тягові зусилля подавального механізму за номінальної напруги живильної мережі повинні бути не менш 100 Н - для сталевого електродного дроту діаметром від 0,8 до 1,4 мм



2. КОНСТРУКТИВНИЙ ПРИСТРІЙ

2.1 Основні характеристики зварювального напівавтомата

Зварювальні напівавтомати призначені для напівавтоматичного зварювання на постійному струмі плавким електродним дротом в середовищі захисних газів виробів з мало вуглецевої і низьколегованої сталі. В якості захисних газів застосовують інертні (аргон, гелій, азот) і активні гази (вуглекислий газ, водень, кисень), а також суміші аргону з гелієм, або вуглекислим газом, або киснем; вуглекислого газу з киснем та іншими. Балон з газом розташовується за апаратом і кріпиться до нього ланцюжком. Апарат може поставлятися в комплекті з манометром,захисною маскою.

Рис. 2.1 -- Загальний вигляд напівавтомату ПДГ-252

1-вимикач; 2-потенціометр регулювання швидкості подачі; 3- перемикач ступенів вихідної напруги; 4- роз'єм підключення зварювального пальника; 5-токовий роз'єм; 6- штуцер для підключення газового балона; 7-мережевий кабель



Таблиця 1 -- Технічні характеристики напівавтомату ПДГ-252

Номінальний зварювальний струм, А	250
Номінальна зварювальна напруга, В	26
Номінальний режим роботи при циклі 10 хв., %	40
Напруга холостого ходу, В, не більше	36
Межі регулювання зварювального струму, А	40-250
Кількість ступенів регулювання зварювального струму	10
Діаметр сталевого суцільного дроту, мм	0,8-1,2
Межі регулювання швидкості подачі дроту, м/год	100-850
Кількість пар подавальних роликів	1
Тип роз'єму пальника	КZ-2
ККД, %, не менше	77
Потужність, кВт, не більше	8,5
Вага, кг	60

Одним із найважливіших вузлів установок для механізованого зварювання в захисних газах плавким електродом, є зварювальні пальники. Вони призначені для спрямування в зону зварювальної дуги електродного дроту, захисного газу. За допомогою пальника запалюється зварювальна дуга, здійснюється спрямування захисного газу. Пальники для дугового зварювання повинні відповідати таким вимогам:

достатня міцність, невелика вага, малі габарити, проста конструкція;

надійне підведення струму та захисного газу;

природне або штучне охолодження пальника;

забезпечення повної ізоляції для безпеки роботи зварювальника.

Дотримання цих вимог у процесі проектування пальників є досить складним завданням. Тому на сьогодні виготовляється значна кількість різних типів зварювальних пальників. Пальники зі шлангом поділяються та вибираються за номінальним струмом на 125, 160, 200, 250, 315, 400, 500 та 630А. На підприємствах широке розповсюдження отримали пальники фірми «Abicor Binzel».

Пальник Abicor Binzel МВ EVO 24 (рис 2.2) молоткового типу має шланг довжиною 3 м. При використанні вуглекислого газу дає можливість використовувати зварювальний струм 250 А. Дозволяє використовувати суцільний зварювальний дріт діаметром 0,8-1,2 мм.

Рис 2.2. -- Фото зварювального пальника Abicor Binzel МВ EVO 24

Механізми подачі зварювального дроту є одними з основних елементів апаратів для зварювання плавленням. Механізми подачі зварювального дроту складаються з: двигуна приводу; приводного механізму; подавального пристрою; притискного пристрою.

Механізм подачі зварювального напівавтомата ПДГ 252 (рис. 2.3).

Рис 2.3. -- Фото механізму подачі ПДГ 252



Таблиця 2 -- Технічні характеристики механізму подачі ПДГ-252

Діаметр дроту, мм	0,6; 0,8; 1,0; 1,2
Напруга живлення, В	24
Рід струму	постійний
Максимальна швидкість обертання подавального ролика, об/хв	150
Потужність електродвигуна, Вт	30
Маса, кг	1.7
Габаритні розміри (ДхШхВ), мм	200х110х170

Механізм складається із пластикового корпусу, на який трьома болтами закріплений мотор-редуктор. Обертання з валу мотор-редуктора передається на подавальний ролик. Притискання зварювального дроту здійснюється притискним роликом, встановленому на коромислі. Притискне навантаження можна регулювати поворотом гвинта. Залежно від діаметра дроту використовуються подавальні ролики, з двома канавками: 0.6/0.8 мм, 0.8/1.0 мм, 1.0/1.2 мм. Механізм є двох роликовим з одним коромислом і притискним роликом. Частина корпусу механізму є євророз'ємом, призначеним для кріплення пальника. Подача захисного газу в євророз'єм здійснюється через гумовий шланг внутрішнім діаметром 5 мм, довжиною 1 м. Для підключення електричних контактів до пальника в конструкції механізму використовуються два проводи. Дана конструкція є найпростішою і універсальною і зустрічається в багатьох напівавтоматах, які використовують малі діаметри дроту та розраховані на струми до 250А.

Газова апаратура служить для забезпечення захисту зони зварювальної дуги вуглекислим або інертним газом. До неї належать: балон із захисним газом, підігрівач газу, осушувач газу, газовий редуктор з манометрами, витратомір газу, або редуктор-витратомір газу.

Підігрівач газу необхідний у випадку використання вуглекислого газу з балона. Нагрівальний елемент розрахований на напругу 20 В постійного струму або 36 В змінного.

Осушувач газу призначений для поглинання вологи. В якості осушувача використовують силікагель або мідний купорос. Обсяг осушувача дозволяє за однієї зарядки осушити чотири-шість балонів вуглекислоти. Для видалення вологи вологопоглинальний матеріал необхідно періодично прокалювати при температурі 200-250°С протягом 2-2,5 год.

Газовий редуктор зворотної дії (рис. 2.4) служить для зниження тиску газу, що надходить із балона. Для автоматичної підтримки робочого тиску під час використання вуглекислого газу застосовують спеціальні редуктори - витратоміри типу У-30. зварювальний деталь кондуктор газ

Зниження тиск газу, що надходить в регулятор з балона, відбувається шляхом його розширення при проходженні через зазор між сідлом і клапаном вузла редукуючого в камеру робочого тиску. Необхідна витрата газу встановлюється обертанням гвинта регулюючого «маховичка» та вимірюється витратоміром газу манометричного типу, що працює в комплекті з дюзою.

Рис. 2.4. -- Регулятори витрати газу з покажчиком витрати газу: 1- манометр (крім У-30-2); 2- натискний диск; 3- штовхач; 4- гвинт регулюючий (маховичок); 5-мембрана; 6- витратомір; 7- ніпель; 8, 14 - гайки; 9 запобіжний клапан; 10- вузол редукуючий; 11,13-фільтри; 12- дюза



3. МОДЕРНІЗАЦІЯ

3.1 Механізм подачі

Механізм подачі напівавтомату ПДГ 252 має досить малу потужність в 30 Вт та лише одну пару роликів. Такий механізм подачі в умовах промислового виробництва може показувати себе не дуже добре. Через малу потужність механізм подачі може не справлятися з опором дроту в агрегатах напівавтомату. Також через одну пару роликів збільшується шанс на проскользування дроту, що не допустимо для якісного зварювання.

Тому пропоную замінити стандартний механізм подачі на аналог механізму подачі зварювального напівавтомата ПДГ 312-5 (рис. 3.1, 3.2).

Рис. 3.1 -- фото механізму подачі SSJ-11A

Даний механізм подачі складається із металевого корпусу, на який трьома болтами закріплений мотор-редуктор. Обертання з валу мотор-редуктора передається на подавальні шестерні механізму, на які встановлені подавальні ролики. Притискання зварювального дроту здійснюється притискними роликами, встановленими на двох коромислах. Залежно від діаметра дроту використовуються подавальні ролики, з двома канавками розмірами 0.8/1.0 мм, 1.0/1.2 мм, 1.2/1.6 мм. Механізм є чотирьох роликовим із двома незалежними коромислами притискного ролика. Дана конструкція дозволяє забезпечити найкращий притиск на відміну від двох/трьох роликових механізмів.

При встановленні механізму на даний напівавтомат, можливий поворот мотор-редуктора на корпусі шістьма способами (через 60 °). По ходу руху дроту в корпусі передбачено два однакові отвори діаметром 12 мм, в один з яких кріпиться євророз'єм, у другий стабілізатор подачі дроту. Кріплення механізму подачі до корпусу здійснюється болтами М6 через ізолятори (два ізолятори в комплекті). Відстань між центрами болтів 80 мм. У виконанні SSJ-11А подавальний ролик обертається на підшипнику ковзання.

Рис.3.2 -- креслення механізму подачі SSJ-11A

На SSJ-11 встановлюються ролики 37х19х12 з кріпленням під, залежно від матеріалу дроту підбирається тип канавки ролика. V-подібна канавка для сталей і U-подібна для м'яких матеріалів (алюміній і його сплави). Під час монтажу механізму необхідно відрегулювати величину зусилля притиску притискних роликів, якщо воно буде недостатнім, то дріт прослизатиме, а при надмірному зусиллі - деформуватися і рухатися ривками.

Кондуктор-кантувач

Для полегшення збирання та зварювання деталі пропоную використовувати спеціальний кондуктор-кантувач. Використання кондуктора-кантувача дещо прискорює та зварювальні роботи. Кондуктор-кантувач дозволяє відмовитися від збиральних столів та більшості іншого допоміжного обладнання. Також кондуктор-кантувач спрощує роботу зварювальника, знімаючи з нього частину фізичної роботи.

Схема найпростішого кондуктора-кантувача зображена на рис. 3.3. Перевагою такого кантувача є надійність, простота в використанні та легкість виготовлення.

Рис. 3.3 -- схема кондуктора-кантувача

Таку конструкцію дуже легко виготовити в умовах виробництва. Дана конструкція представляє собою зварений з профільних труб 20х20 прямокутник з перекладенами в центрі та ближче до лівої сторони. Ці перекладени також служать для кріплення упорів. В верхній частині встановлюються два гвинтові притискачі, а в нижній частині встановлюється спеціальний радіальний упор. Після зварювання кондуктора його можна встановити в заводський двостояковий кантувач, або виготовити простий кантувач з ручним приводом. Такий кантувач представляє собою дві стойки в яких на підшипниках закріплений кондуктор. На одній із стойок встановлюється редуктор з ручним приводом та спеціальним фіксатором положення.

При встановленні деталі в цей кондуктор-кантувач важливо слідувати послідовності. Встановлювати матеріал потрібно в вертикальному положенні кантувача. Спочатку встановлюється трубка під каретку в радіальний упор, на цю трубку встановлюється вертикальна частина рами яку необхідно обперти на упор та притиснути зверху гвинтовим притискачем. Наступним встановлюється рульова колонка, вона встановлюється на підставку та опирається на упор, зверху затискається гвинтовим притискачем. Слідом встановлюється похила частина рами вона нічим не затискається, а встановлюється опираючись на вже встановлені частини велосипеда. Горизонтальна частина рими опирається на вже установлені частини рами та на нижній упор. Задня частина рами складається з двох гоків для кріплення осі колеса та чотирьох труб, перед установкою в кондуктор гаки всувають в труби формуючи єдину конструкцію. Вона встановлюється в кондуктор наступним чином гаками встановлюється на спеціальну, а трубами на опори. Після встановлення всіх деталей в кондуктор-кантувач починається процес зварювання.



4. РОЗРАХУНОК МЕХАНІЗМУ ПОДАЧІ

Опір та зусилля подачі дроту

,

де - опір елементів пальника, шланги та касети, Н

-опір перекочування роликів по дроту, Н

,

де - опір дроту у наконечнику, Н

- опір касети з дротом, Н

- опір дроту у напрямному каналі, Н

,

де = - модуль пружності сталі

.

d = 1,2 мм - діаметр дроту

f = 0,02 м - коефіцієнт тертя ковзання

= 0,02 м - довжина струмопідводу

= 0,02 м - залишкова кривизна дроту



,

де - гальмівний момент касети

- середній радіус касети

Обираємо ролик з канавкою (µ=0,2),

де µ - коефіцієнт зчеплення

Зусилля притискання роликів до дроту

,

,

Опір перекочування роликів по дроту

,

де K=0,005 - коефіцієнт тертя качання

Потужність двигуна

,

де = 960 м/г = 0,27 м/с

= 0,72 ККД редуктора

= 0,6 ККД двигуна

Обираємо двигун КПА-561 номінальною потужністю 90 Вт з частотою обертання вала ротора nном=5000 об/хв, напругою 48 В.

Визначаємо передаточне число редуктора.



,

де dp=36 мм, діаметр ролика

VEmax=960 м/год - максимальна швидкість просування дроту



5. РОБОТА ЕЛЕКТРИЧНОЇ СХЕМИ

Рис. 5.1 -- принципіальна схема напівавтомата ПДГ 252

Живлення електричної схеми апарата забезпечується вмиканням клавішного вимикача SA1 (рис. 5.1). Далі струм подається на трансформатор Т1 який живить плату управління напівавтомату(рис. 5.2).



Рис. 5.2 -- схема плати управління ЕВГИ 687243.046

Подача газу та дроту здійснюється наступним чином. При натисканні кнопки на пальнику замикається ланцюг х7.1-х6.2. З'являється напруга на реле К1. Реле К1 управляє перемикачем К1.1. При вмиканні перемикача К1.1 подається напруга на контактор КМ1 та пневмоклапан YA1. Швидкість подачі зварювального дроту змінюється за допомогою потенціометра RP1.

Контактор КМ1 вмикає перемикачі КМ1.1, КМ1.2, КМ1.3 подаючи напруга на регулятор зварювального струму SA2. SA2 представляє собою кулачковий перемикач, діаграма стану контактів перемикача показана на рис. 5.1. Після перемикача струм подається на трансформатор Т2 та після на випрямний блок VD1. Після випрямного блоку вже постійний струм йде на пальник та струмовий роз'єм.

Подача захисного газу після закінчення зварювання здійснюється платою С3-2200мкх50В. Живлення цієї плати здійснюється через діодний міст VD2.

Всі внутрішні компоненти напівавтомата охолоджуються вентилятором М1.

Напівавтомат має термозахист від перенавантаження SK1.



6. ІНСТРУКЦІЯ З ЕКСПЛУАТАЦІЇ

Для проведення зварювальних робіт дотримуйтесь наведеної нижче послідовності:

за допомогою перемикача ступенів вихідної напруги встановіть необхідний зварювальний режим з напруги;

обертанням ручки потенціометра регулювання швидкості подачі підберіть необхідну швидкість подачі електродного дроту;

відкрийте вентиль на балоні із захисним газом та встановіть необхідну витрату захисного газу.

У процесі проведення зварювальних робіт слідкуйте за роботою обладнання:

шланг пальника не повинен мати різких перегинів, що ускладнюють подачу електричного дроту і призводять до прослизання дроту в механізмі подачі, перегріву електродвигуна механізму подачі і зниження якості зварювального шва.

дотримуйтесь тривалості включення напівавтомата (ПВ), щоб не призвести до перегріву елементів напівавтомата.

Своєчасно очищайте сопло та струмопровідний наконечник пальника від застиглих. бризок металу, що утворюються при зварюванні, що перешкоджають рівномірному проходженню захисного газу, і призводять до короткого замикання сопла з струмоведучими частинами пальника; Не допускайте попадання бризок розправленого металу на сполучні дроти та шланги, а також попаданню проводів і шлангів на розігріті частини металоконструкцій, що зварюються.

У разі припинення зварювання на тривалий період закрийте вентиль на балоні з захисним газом, відключіть напівавтомат від мережі.

При неправильній експлуатації напівавтомата з встановленим термореле, при перегріві обмоток силового трансформатора, термореле відключає ланцюг управління. Подальша робота можлива лише після остигання обмоток.



ВИСНОВКИ

Актуальність цього питання пов'язана з полегшенням та зменшені витрат виробництва зварювання плавленням за допомогою модифікації зварювального напівавтомату для зварювання в середовищ захисних газів.

В ході виконання курсового проекту було надане технічне завдання з вказанням основних вимог для модифікації напівавтомату.

В другому розділі були розписані основні компоненти напівавтомату та газового обладнання та характеристики апарату.

В третьому розділі було вказано основні модифікації та переваги що дають ці модифікації. Також було запропоновано використовувати кондуктор кантувач для полегшення збирання та зварювання деталі.

В четвертому розділі був проведений розрахунок механізму подачі.

В п'ятому розділі вказано як працює електрична схема напівавтомата

В шостому розділі вказана інструкція з експлуатації.



СПИСОК ВИКОРИСТАНОЇ ЛІТЕРАТУРИ

1. Проектування та експлуатація обладнання для дугового зварювання: Навчальний посібник. - Запоріжжя: ЗНТУ, 2010. - 304 с

2. ГОСТ 18130-79. Полуавтоматы для ручной дуговой сварки плавящимся электродом. Общие технические условия.

3. Биковський О.Г. Довідник зварника / О. Г. Биковський, І. В. Піньковський - К.: Техніка, 2002. - 336 с.

4. Лебедев В.А. Полуавтоматы единой блочно-модульной конструкции для сварки, наплавки и резки / В. А. Лебедев, В. Ф. Мошкин, В. Г. Пичак // Сварочное производство. - 1998. - №1 - С.24-28.

Размещено на Allbest.ru