Курсовая работа по теме Проектирование сварных корпусных конструкций 22. 02. 06 Сварочное производство

• Название: Курсовая работа по теме Проектирование сварных корпусных конструкций 22. 02. 06 Сварочное производство
• Дата: 10.02.2022
• Размер: 1.91 Mb.
• Имя файла: 1640423146143_1639544374061_Samokhvalov_Kursovaya.docx
• Тип: Курсовая; #357158

Г осударственное автономное профессиональное образовательное учреждение Чувашской Республики «Канашский транспортно-энергетический техникум» Министерства образования и молодежной политики Чувашской Республики

Курсовая работа по теме:

«Проектирование сварных корпусных конструкций»

22.02.06 «Сварочное производство»

Выполнил студент 4 курса, группы СП-01-18, Специальности: «Сварочное производство» Самохвалов Денис Сергеевич Руководитель Илларионов Иван Павлович

Канаш-2021

Оглавление

Введение……………………………………………………………………………...........................3

Глава 1. Основная часть………………………………………………………………………..……5

1.1 Корпус редуктора его назначение и описание……………………………..….......5

1.2 Технологичность……………………………………………………………………….........……9

Глава 2. Расчетная часть……………………………………………………………........………10

2.1Расчет силы сварочного тока………………………………………….........………….…10

2.2Расчет скорости сварки………………………………………….........…………...….......11

2.3Расчет массы наплавленного металла………………………………………….....….12

2.4Расчет времени горения дуги и полное время сварки………………….....….13

2.5Расчет расхода сварочного материала………………………………...……….....…14

2.6расчет расхода на электроэнергии………………………………..........……….....…15

2.7Определение расхода на металл………………………………..........……....….....…16

Глава 3. Технологическая часть…………………………………………………………..……17

3.1 Выбор материала, оборудования, инструментов и приспособлений.....17

3.2 Контроль качества сварки……………………………………………………....…………19

3.3 Исправление дефектов…………………………………………………………....…………21

Заключение……………………………………………………………………….....................……22

Список литературы……………………………………………………………….........……………23

Приложения……………………………………………………………………....................………24


СП0118.010 ПЗ



ГАПОУ КанТЭТ Минобразования Чувашии

Илларионов

Проектирование сварных корпусных конструкций

Самохвалов



26


Введение

Сварка является одним из основных технологических процессов изготовления и ремонта оборудования в разных отраслях промышленности, строительства и транспорта.

Без сварки невозможно производство автомобилей, кораблей, самолетов, мостов, котлов и др. Сварка позволила создать новые конструкции машин, внести коренные изменения в конструкцию и технологию производства.

Редуктор является промежуточным звеном между двигателем и рабочим механизмом машины и обычно представляет собой самостоятельный агрегат, выпускаемый заводами серийно для общего применения. Редуктор может быть встроенным в рабочую машину или двигатель, в этом случае он является составной частью машины.

Для удобства монтажа деталей корпус обычно делают разъемным. В горизонтальных редукторах плоскость разъема проходит по осям валов .В вертикальных цилиндрических одноступенчатых редукторах обычно делают разъемы по двум горизонтальным плоскостям, проходящим через оси валов, а в двухступенчатых даже по трем. Нижнюю часть корпуса с одной плоскостью разъема называют основанием или корпусом, а верхнюю крышкой корпуса. В коробках передач, в отдельных конструкциях червячных редукторов, легких зубчатых редукторах и в мотоp-редукторах применяют цельные корпуса со съемными крышками.

В машиностроении литые корпуса изготовляют двух типов: традиционные — с приливами снаружи и гладкие — с приливами внутри.

Сварные конструкции можно классифицировать:

- по способу получения заготовок (листовые, литосварные, кованосварные, штампосварные);

- целевому назначению (вагонные, судовые, авиационные и др.);

характерным особенностям их работы (балки, рамы, фермы, емкости, сосуды, работающие под давлением, трубы и трубопроводы, корпусные конструкции и т. п.).

При рассмотрении вопросов проектирования и изготовления сварных конструкций последние целесообразно классифицировать в зависимости от характерных особенностей работы.

Корпусные детали предназначены для размещения в них сборочных единиц и деталей.

Корпусные детали должны иметь хорошо развитые опорные поверхности, обеспечивающие жёсткое крепление детали в процессе механической обработки с расположением баз в одной плоскости.

Я выбрал данную тему потому что она меня привлекла своей актуальностью в современном мире для сварщиков. Также для меня представляют большой интерес корпусные конструкции.

Глава 1 Основная часть

1.1 Корпус редуктора его назначение и описание

Конструкция корпус редуктора предназначена для предохранения деталей от воздействия внешней среды. А также конструкция корпус редуктора ограждает редуктор, входящие в него детали, от постороннего влияния и защищает рабочих от травмирования. Сварная конструкция крышки редуктора относится к нестандартному оборудованию.

Все корпуса состоят из стенок, бобышек и фланцев, представляющих собой единое целое и для повышения жесткости усиленных ребрами. Корпусные детали в серийном производстве изготовляют литьем из чугуна марки не ниже СЧ15, в ответственных или тяжело нагруженных редукторах — из стального литья марки 25Л, для уменьшения массы корпусов применяют легкие сплавы (алюминиевые, магниевые). При индивидуальном изготовлении корпуса могут выполняться сварными. Сварные корпуса изготовляют из листовой, полосовой стали Ст2, СтЗ, а подшипниковые гнезда — из толстостенных труб или сплошного круглого проката.

Размеры корпусов зависят от числа и габаритов размещенных в них деталей, относительного их расположения и величины зазоров между ними. Ориентировочно размеры корпуса определяют при составлении компоновочной схемы редуктора.



Рис 1. Фото корпуса редуктора

Сварная конструкция «корпус редуктора» (габаритные размеры - 954х340х335, масса - 166 кг.) состоит из:

1.Стенка 3 шт.

2.Бонка 4 шт.

3.Фланец 2 шт.

4.Ребро 6 шт.

5.Крюк 4 шт.

6.Платик 6 шт.

7.Планка 2 шт.

8.Дно 1шт.

9.Основание 2шт.



Рис. 2 Конструктивные элементы литого корпуса одноступенчатого цилиндрического горизонтального редуктора

Рис.3

Определение конструктивных элементов: а – зубчатого редуктора; б – червячного редуктора

Для определения рабочего пространства редуктора на чертеже радиусом, равным сумме радиуса наружной поверхности колеса и зазора а, из центра колес проводят дуги, которые затем сопрягают прямыми линиями.

Зазор b между дном корпуса и венцом зубчатого колеса или червяка определяют по эмпирической зависимости b≥3δ; зазор c между поверхностями вращающихся деталей – с≥4δ; зазор е между торцовыми поверхностями вращающихся деталей – е≥(0,4 ÷ 0,6)δ.

В результате получают размеры внутреннего контура крышки и основания корпуса редуктора.

Расстояние от необработанной поверхности корпуса редуктора до обработанной поверхности предусматривают равным h=(4 ÷ 6) мм.

Расстояние от плоскости разъема крышки и корпуса до основания корпуса редуктора:H=0,5da+b+δ+h.

Фланец в основании корпуса служит для крепления корпуса к плите или раме.

Диаметры dф крепежных фундаментных болтов к раме или плите выбирают в зависимости от межцентрового расстояния А или их суммы.



Рис.4 . Определение конструктивных элементов основания редуктора

Ширина фланца k основания корпуса для крепления редуктора к плите или раме примерно равна k ≈ (4 ÷ 4,5)δ.

Конкретную ширину фланца k выбирают такой, чтобы на нем свободно размещалась гайка или шестигранная головка болта на таком расстоянии от стенки редуктора, чтобы можно было повернуть гаечный ключ на угол не мене. 30°.

Толщина фланца: δ4=(2,0…2,35)δ; δ5=1,5δ.

При сварке конструкции корпус редуктора применяем сварочный выпрямитель представляет собой аппарат, преобразующий переменный ток в постоянный (пульсирующий) при помощи полупроводниковых вентилей. Цифра в марке означает номинальный ток.

Для сварки корпуса выбираем электроды УОНИ 13/45, предназначенные для сварки конструкций из низкоуглеродистых сталей ,когда к металлу шва предъявляются повышенные требования пластичности и ударной вязкости. Вид покрытия - основное; вид тока - постоянный ток обратной полярности.
1.2 Технологичность

- Жесткость конструкции обеспечивается тем, что конструкция выполнена из цилиндрических деталей.

- При сварке соблюдать порядок и последовательность выполнения сварных швов.

- Основной материал 10ХСНД ГОСТ 4543 - 61

- Сварочные материалы подобраны близкие по химическому составу к основному материалу.

- Швы выполнять автоматической и механизированной способами сварки.

- Конструкция свободно подразделяется на раздельные узлы и под узлы.

- Подобраны оптимальные режимы сварки.

- Последовательность и способы сварки выполнения сварных швов рациональны.

- Соблюдены все мероприятия.

- Обеспечены свободные подходы сварщиков и подвод сварочного оборудования к выполнению сборки и сварки.

- Жесткость конструкции обеспечивается помощью специализированных приспособлений.

- Габариты и форма изделия позволяют изготовлять в цеховых условиях.

- Швы не пересекаются между собой.

Глава 2. Расчетная часть

2.1Расчет силы сварочного тока

Сила сварочного тока для прихваток, А, определяется по формуле:

 ,

где K-коэффициент, зависящий от диаметра электрода, А/мм;

 -диаметр электрода, мм.

_{Решение:} I=30*3=90A

Если тощина металла больше 3 мм, то значение силы сварочного тока следует увеличить на 10%, а это значит, что I=99A

Напряжение дуги для прихваток: 

Сила сварочного тока для сварки, А, определяется по формуле:

 ,

Решение:I=45*3=135 A

Если тощина металла больше 3 мм, то значение силы сварочного тока следует увеличить на 10%, а это значит, что  Iсв=190А

Напряжение дуги для сварки: 

2.2Расчет скорости сварки

Расчёт скорости сварки, м/ч, определяется по формуле:



где  -коэффициент наплавки, г/А ч;

 -площадь поперечного сечения шва,  ;

ρ-плотность металла электрода, г/ .

Решение: v_{св = 9×150 / 100×0,36×7,8 ≈} 5 м/ч (для С2)

v_{св=9×150/100×0,32×7,8≈} 6 м/ч (для H1, T1, y4)

2.3Расчет массы наплавленного металла

Масса наплавленного металла, г, определяется по формуле:

 ,

где l-длина шва, см.

Решение:

Gн=0.36*1500*7.8=4 212 г

Общая масса наплавленного металла, составит:4 212

2.4Расчет времени горения дуги и полное время сварки

Время горения дуги, ч, определяется по формуле:



Решение: t0=4 212/9*190=3,6ч.

Общее время горения дуги, составит:3,6ч.

Полное время сварки, ч, определяется по формуле:

 ,

где  -коэффициент использования сварочного поста.

Решение: Т=4.5/0,5=3,6 ч.

Общее полное время сварки, составит:3,6ч.

2.5 Расчет расхода сварочного материала

Расход электродов, кг, определяется по формуле:

 ,

где  -коэффициент, учитывающий расход электрода на 1 кг наплавленного металла; 4 212 *1.6*1.7=2,6 кг.

 -коэффициент потерь для электродов.

Решение:  =4 212

2.6расчет расхода на электроэнергии

Расход электроэнергии, кВт ч, определяется по формуле:



где  -КПД источника питания сварочной дуги, %;

 -мощность, расходуемая источником питания сварочной дуги при

холостом ходе, кВт.

Решение

Решение:

Цена 1 кВт составляет 4,2 р, следовательно можно определить расход на электроэнергию:2562,5*4,2=10762р.

Вывод: расход на электроэнергию равен – 10762 р

2.7Определение расхода на металл.

Профильная труба 120х120х3 длина 17м -530р/м=9000

Профильная труба 80х80х3 длина 19м-270р/м=5130

Профильная труба 80х40х2 длина 60м-180р/м=10800

Вывод: расход на металл равен 24 930 р

Глава 3 Технологическая часть

3.1 Выбор материала, оборудования, инструментов и приспособлений

При конструировании литого корпуса следует соблюдать допустимые минимальные значения толщины стенок, необходимые сопряжения и переходы ,литейные уклоны ,радиусы. Радиусы закруглений в литых деталях принимают по следующим данным: при толщине стенок до 25 мм — примерно равным 1/3, а при толщине стенок 25 мм — равным 1/5 средней арифметической толщины сопрягаемых стенок.

К заготовительным операциям относятся операции: очистка листового и сортового проката, их правка (при необходимости), разметка, гибка, резка, подготовка кромок, зачистка их перед сваркой.

Очистку НЛС проводить методом дробеметной очистки. Листы помещают в камеры вертикально и с двух сторон, сверху производится дробеметная очистка.

Правка необходима для выравнивания до его обработки и заготовок, после резки путем пластического изгиба или растяжением материала. Правку листового проката осуществлять на листоправильной машине 7х360х1000.Правка осуществляется между двумя рядами вращающихся валков, расположенных в шахматном порядке. Расстояние между нижним и верхним рядами валков регулируют и устанавливают в зависимости от толщины выпрямляемого листа. При прохождении между валками каждый участок листа получает многократный изгиб в противоположные стороны и выпрямляется. Правку производить за один проход.

Разметка – перенесение размеров с чертежа на деталь. Операция очень сложная, требующая очень высокой квалификации рабочего. В серийном производстве применяют так называемую фотопроекционную разметку. Чаще всего такая разметка применяется в судостроении или в авиастроении. Суть разметки в том что изготовляется чертеж-шаблон, который фотографируется на специальные пластины. Эти пластины устанавливаются в проекционных кабинах, расположенных над разметочным столом. Световое изображение чертежа проектируется в масштабе 1:1. изображение кренят. Способ точный и эффективный. Так же разметка может выполняться вручную с применением эскизного или шаблонного методов, или с применением других способов и установок, механизирующих процесс.

При всех методах и способах разметки следует прокернивать линии, необходимые для изготовления деталей и контроля точности обработки и сборки.

В данном случае разметка производится: листового проката – разметка совмещена с операцией резки на специализированной машине с программным управлением.

Резка. Производится в ручную или механизировано на различных машинах. Есть резка тепловая и с помощью ручных резаков или газо-резательных машин. Тепловая резка применяется для резки криволинейных швов. Применяется также в сочетании с разметкой. На производстве чаще всего применяется резка с помощью машин: гильотиновые ножницы, дисковые ножницы, обрезные станки, пресс ножницы.

Для резки листового проката применить портальную комбинированную машину с УЧПУ “Гранат- М” ППлКП 3,2. Резка плазменная.

Гибка заготовок выполняется в холодном и горячем состоянии. Горячую гибку применять только в случае, когда невозможна, гибка в холодном состоянии, при недостаточной мощности оборудования.

Для гибки заготовок из листового проката применять листогибочную машину (четырех валковая, гидравлическая) ИВ 2426 Ф1. предназначена для гибки цилиндрических обечаек из листового материала в холодном состоянии.

Штамповка для штамповки необходимо применять матрицу и штамп индивидуально рассчитанный для данных деталей. Пресс использовать любой имеющийся на заводе

Основание корпуса редуктора является ответственной конструкцией. Исходя из этого, основание корпуса редуктора должно соответствовать требования прочности, следовательно, сварные швы должны быть равнопрочными, с основным металлом, а значит, шов должен быть плотным без дефектов. Основание корпуса редуктора изготавливается в условиях цеха, что позволяет применять механизированные способы сварки.

Исходя из конструктивных особенностей изделия: протяженность основных швов не более 1,5 м, веса, формы, толщины свариваемого металла от 12 мм, и т. д. Целесообразно для сварки продольного, кольцевого стыков обечаек применить автоматическую сварку под флюсом, швом С9, на остающийся подкладке, с разделкой кромок. Для сварки накладок, рымов, патрубков, применить автоматическую сварку плавящимся электродом швами, У6, Н1, Т3 с катетом 3, в среде СО2.

3.2 Контроль качества сварки

Контроль качества сварочных работ и сварных соединений проводят в два этапа: в процессе монтажа и сварки и законченных сварных соединений.

В процессе монтажа и сварки проверяют: квалификацию сварщиков, исправность сварочного оборудования, аппаратуры и приборов; исправность приборов и аппаратуры для контроля качества сварки; качество сварочных материалов; правильность сборки (зазоры и контрольные размеры конструкции); чистоту свариваемых кромок: режим сварки; соблюдение очередности наложения швов, предусмотренной технологической картой; качество шва в процессе его наложения .

К выполнению ручной электродуговой сварки металлической гидроизоляции допускаются сварщики не ниже 5-го разряда, к выполнению полуавтоматической сварки в среде углекислого газа - не ниже 3-го разряда, имеющие соответствующие удостоверения на допуск к сварке ответственных металлоконструкций.

Контроль сварочного оборудования и аппаратуры заключается в проверке соответствия применяемого оборудования требуемому для каждого вида сварки, а также его исправности.

Применяемые сварочные материалы (электроды и электродная проволока) проверяют на соответствие требованиям технических условий и ГОСТов на их поставку и наличие сертификатов. Особое внимание следует обращать на качество электродов, правильность их просушки в зависимости от марки и соответствие проектным маркам.

Перед сваркой проверяют тщательность очистки стыкуемых кромок и прилегающих к ним поверхностей на ширину не менее 20 мм от окалины, ржавчины, краски, масла и т. п. и зачистки этих участков до блеска.

Контроль режима сварки заключается в проверке параметров тока, их стабильности, соответствия скорости перемещения электрода, мощности тока.

Контроль качества в процессе его наложения включает в себя проверку технологии сварки, подогрева свариваемых элементов (если он предусмотрен), качества отдельных слоев шва, количества проходок, работы аппаратуры и приборов, контроля допустимости обмена воздуха и температуры в помещении.

Контроль законченных соединений включает следующие виды контроля, определяемые требованиями ГОСТ 3242--69: контроль наружных и внутренних дефектов в сварных швах; контроль плотности швов; выборочный контроль засверливанием /7/.



Рисунок 5. - Наружные дефекты сварного шва:

а) наплывы: б) подрезы: в) не провары; г)прожог: д) трещина в основном металле.

Контроль наружных дефектов в сварных швах и около шовной зоне осуществляют путем внешнего осмотра (визуального или с применением лупы с шестикратным увеличением) и измерения их геометрических размеров. Визуальному осмотру с проведением необходимых измерений подлежат 100% сварных швов.

Размеры сварных швов согласно ГОСТ 3242--69 следует контролировать измерительным инструментом, имеющим точность измерений ±0,1 мм, или специальными шаблонами для контроли. Границы обнаруженных трещин выявляют путем шлифовки дефектного участка наждачной бумагой и травлением.

Участки швов с обнаруженными дефектами всех видов должны быть устранены и вновь заварены, после чего их повторно осматривают.

3.3 Исправление дефектов

При обнаружении недопустимых наружных или внутренних дефектов их обязательно удаляют. Удаление наружных дефектов следует производить вышлифовкой с обеспечением плавных переходов в местах выборок. Если в процессе механической обработки (вышлифовки) не удалось полностью исправить наружные дефекты, то их, как недопустимые внутренние дефекты, необходимо полностью удалить.

Исправление дефектов с заваркой выборок в сварных соединениях, подлежащих обязательной термообработки и выполненных из легированных и хромистых сталей, следует производить после высокого (450-650 С) отпуска сварного соединения (промежуточного, окончательного или предварительного), за исключением отдельных случаев оговоренных технологическими инструкциями.

При удалении дефектных мест целесообразно соблюдать определенные условия. Длина удаляемого участка должна быть равна длине дефектного места плюс 10-20 мм с каждой стороны, а ширина разделки выборки должна быть такой, чтобы ширина шва после заварки не превышала двойной ширины до заварки. Форма и размеры подготовленных под сварку выборок должны обеспечивать возможность надежного провара в любом месте. При заварке дефектного участка должно быть обеспечено перекрытие прилегающих участков основного металла.

В сварных швах со сквозными трещинами перед сваркой требуется засверлить их концы, чтобы предотвратить распространение трещин. Дефектный участок в этом случае проваривают на полную глубину.

Заварку дефектного участка производят одним из способов сварки плавлением (РДС, дуговой в среде инертных газов и т.д.).

После заварки участок необходимо зачистить до полного удаления раковин и рыхлости в кратере, выполнить на нем плавные переходы к основному металлу.
Заключение

В моей курсовой работе рассмотрено проектирование сварных корпусных конструкций.

Рассмотренный материал охватывает разные методы проектирования и сварки корпуса редуктора.

В ходе разработки проекта мною было изучено много технической и нормативной литературы, позволяющей освоить принципы проектирования.

Выполнение данной курсовой работы помогла мне закрепить и углубить полученные теоретические знания.

Список литературы

1.Гуменюк И.В. «Технология электродугового заваривания», Киев: «Грамота», 2006.

2.Думов С.И. - «Технология электрической сварки плавлением» - М: Машиностроение, 1987.

3.Китаев А.М. «Сварочная книга сварщика » - М: Машиностроение, 1985.

4.Козьяков А.Ф., Морозова Л.Л. «Охрана труда в машиностроении» - М: Машиностроение, 1990.

5.Куркин А.С. «Сварочные конструкции» - М: Машиностроение, 1991.

6.Методическое пособие по курсовому проектированию, НМТ,2003

Приложение 1.

Общий вид редуктора.



Приложение 2

Разрез по плоскости разъема редуктора.



Приложение 3

Трехмерная модель корпуса редуктора