Размещено на http://www.allbest.ru/

Вступ

За тривалої експлуатації машин зношуваність деталей супроводжується зниженням експлуатаційних показників, що зокрема викликає погіршення якості деталей, що виготовляються. Зношування робочих поверхонь деталей часто вимагає їх повної заміни. Це підвищує собівартість виробництва через великі амортизаційні відрахування.

Іноді виготовлення деталей цілком зі зносостійкої легованої сталі є нераціональним, у зв'язку зі складністю обробки і високою вартістю сталі. Тому для вирішення задач підвищення експлуатаційних показників і подовження терміну служби деталей машин використовують різні способи поверхневого зміцнення, зокрема наплавлення. Наплавлення - це процес нанесення на поверхню деталі шару розплавленого металу або сплаву. Наплавлення застосовується з метою відновлення розмірів зношених деталей, а також підвищення зносостійкості поверхонь тертя. Для наплавлення обирають економічно доцільний спосіб зварювання, за якого на поверхню основного металу наносять рівномірний шар сплаву, який характеризується високою зносостійкістю, корозійною стійкістю або жаростійкістю. Найчастіше наплавлений шар утворюється в результаті використання різних процесів зварювання плавленням, оскільки цей спосіб зварювання забезпечує: неглибоке та рівномірне проплавлення основного металу; утворення рівного валка із хорошим зовнішнім виглядом; відсутність схильності до утворення дефектів; висока технологічність процесу; висока швидкість процесу.

Поява технології наплавлення відноситься до 1896 року, коли Спенсер отримав патент на винахід. Однак промислове застосування розпочалося дещо пізніше. Зокрема, у 1922 році брати Студі вперше здійснили у США наплавлення коронок нафтового бура способом газового зварювання із використанням присадочного матеріалу у вигляді стальної трубки, заповненої хромовим сплавом. Приблизно у цей же час було здійснене наплавлення клапанів двигунів внутрішнього згорання за допомогою винайденого Хейнзом сплаву - стеліту. Спочатку для наплавлення використовували газове зварювання, але із розвитком технології зварювання стали використовувати і інші способи.

Початок автоматичного наплавлення відноситься до 1939 року, коли радянські спеціалісти Михайлов та Ларіонов виконали наплавлення за допомогою покритих електродів прямокутного перерізу.

Розвитком автоматизації зварювального обладнання при відновленні деталей займався в 50-ті роки минулого століття начальник зварювального бюро заводу «Рязсельмаш» М.С. Корольов, який впроваджував досвід роботи і застосування автоматичного та напівавтоматичного наплавлення під шаром флюсу і в середовищі вуглекислого газу.

Завдяки застосуванню механізованого наплавлення відкрилася можливість більш якісно та з меншими затратами відновлювати такі відповідальні деталі, як колінчаті вали тракторних і автомобільних двигунів. Розроблена технологія їхнього відновлення використовувалася на ряді заводів і ремонтних підприємств як нашої держави, так і за кордоном. Механізоване наплавлення також застосовувалось для відновлення зношених опорних катків гусеничних тракторів, осей катків, натяжних коліс, шатунів тощо [11].

М.Ф. Грохольський в 60-х роках ХХ ст. досліджував проблеми відновлення деталей сільськогосподарських машин і механізмів зварюванням та наплавленням, займався питаннями створення нового обладнання для автоматичного наплавлення деталей сільськогосподарських машин, реалізовував технологічні процеси наплавлення робочих поверхонь деталей.

Для ремонту вузлів сільськогосподарських машин складної конфігурації (короткі шви та інші технологічні особливості) почали застосовувати зварювання та наплавлення в середовищі вуглекислого газу. Новим видом відновлення деталей сільськогосподарської техніки, який почали використовувати в ремонтних майстернях у 1970-1974 рр. стало електрошлакове наплавлення, яке на той час було самим продуктивним з усіх відомих способів [11].

Питанням вибору способів і контролю якості відновлення деталей наплавленням зносостійкими матеріалами з використанням автоматів у кінці 70-х на початку 80-х років ХХ ст. займалися П. А. Руденко, В. А. Горохов.

Зараз наплавлення використовують для нанесення стійкого до корозії покриття на судини високого тиску атомних реакторів, для зміцнення валків прокатних станів та інших виробів.

Наплавлення відіграє важливу роль у збільшенні продуктивності праці, підвищенні якості продукції та економії сировини при виробництві промислового обладнання, його експлуатації та ремонті. Можливість відновлення є особливо важливою для вузлів тертя, оскільки до 85% відмов машин і механізмів відбувається в результаті виникнення контактних напружень та зносу поверхонь деталей, що зазнають тертя.

Переваги технології наплавлення, порівняно з іншими способами поверхневої обробки металу:

1. Можливість нанесення металевого покриття великої товщини. Це дозволяє виготовляти ємності високого тиску зі звичайної сталі із наступним наплавленням корозійно-стійкої сталі на внутрішню поверхню, що є більш економічним порівняно із технологією, яка використовувалася раніше (виготовлення ємностей із плакованої сталі, яку одержували прокаткою). Наплавлення також приносить велику користь при відновленні деталей з високим ступенем зношення.

2. Висока продуктивність. При наплавленні валків прокатних станів або ємностей високого тиску за допомогою стрічкових електродів продуктивність процесу досягає 15-25 кг/год.

3. Відносна простота конструкції і транспортабельність устаткування, пристосованого для виконання робіт поза приміщеннями. Наприклад, наплавлення покритими електродами або напівавтоматичне дозволяє ремонтувати зношені деталі землерийних та інших будівельних машин в польових умовах.

4. Відсутність обмежень за розмірами наплавлюваних поверхонь виробів.

5. Простота виконання, що не потребує високої кваліфікації зварника.

6. Можливість нанесення зносостійкого покриття на основний метал будь-якого складу. При зміцненні закалюванням, азотуванням та іншими аналогічними способами високий ефект поверхневого зміцнення досягається лише для металу певного складу, тоді як при наплавленні склад і властивості основного металу не мають великого значення. У випадках, коли основний метал має низьку зварюваність, попередньо наносять прошарок низьковуглецевої сталі, а потім наплавляють шар твердого металу. Відсутність обмежень за складом (типом) сталі для наплавлюваних виробів дозволяє знизити собівартість виробництва та спростити технології виробництва і ремонту виробів.

7. Можливість підвищення ефективності наплавлення шляхом його поєднання з іншими способами поверхневої обробки.

Недоліками технології наплавлення є:

1. Погіршення властивостей наплавленого шару через перехід у нього елементів основного металу.

2. Деформація виробу, викликана високою погонною енергією наплавлення. Неправильний вибір режиму наплавлення може призвести до надмірної деформації виробу після наплавлення і браку. Для збереження точності форми та розмірів наплавлюваного виробу доводиться застосовувати особливі заходи: наплавлення виробу вести у затисненому стані, який виключає його деформацію; створювати попередню деформацію з таким розрахунком, щоб деформація, яка викликається наплавленням, направлена у протилежний бік, забезпечувала повернення до вихідної правильної форми виробу; здійснювати послідуючу механічну обробку до остаточних розмірів.

3. Деяка нерівномірність властивостей наплавлених виробів, зумовлена тим, що наплавлений шар має характерні властивості і особливий склад, властиві металу зварювальних швів.

4. Більш обмежений, ніж, наприклад при напилюванні, вибір поєднань основного і наплавленого металів.

5. Складність наплавлення дрібних деталей складної форми. Наплавлення супроводжується оплавленням поверхневого шару основного металу і протікає в умовах неперервного переміщення зварювальної ванни, яка складається із суміші основного і наплавленого металів. При наплавленні дрібних деталей умови для формування такої ванни погіршуються.

Для успішного розвитку наплавлення промисловістю випускається вуглецевий, легований сталевий дріт 56 марок, спеціальний наплавочний дріт 28 марок, різні флюси та спеціальні наплавочні електроди.

Зараз значного поширення набуло дугове наплавлення самозахисними порошковими дротами і стрічками. Стабілізація дуги, легування і захист розплавленого металу від азоту і кисню повітря забезпечується за рахунок відповідних компонентів сердечника електродного матеріалу. При цьому газо- і шлакоутворюючі компоненти складають 10-12% маси дроту або стрічки. Таке наплавлення є перспективним при укріпленні деталей складної форми, коли наплавлення їх під шаром флюсу ускладнене. При наплавленні самозахисними порошковими дротами легуючі елементи шихти і металу оболонки переходять в шов, утворюючи наплавлений метал. Наплавлений валик покривається тонким шаром шлаку, достатнім для захисту від дії повітря та таким, що не потребує видалення при багатошаровому наплавленні.

В даному проекті розкрито сутність і послідовність монтажу, налагоджування та технічного обслуговування установки для автоматизованого наплавлення тіл обертання УДН-01, де в якості джерела зварювального струму обрано випрямляч ВДУ-506, для відновлення зношеної шийки валу коробки передач наплавленням самозахисним порошковим дротом.

В дипломному проекті підібрані режими вказаного виду наплавлення, проведені розрахунки площі перетинів кабелів для зовнішніх з'єднань, параметри заземлення, освітлення і вентиляції. Описано організаційно-економічну частину. Детально описані всі необхідні заходи техніки безпеки.



1. Загальна частина

1.1 Характеристика устаткування, що підлягає монтажу

Установка УДН-01 призначена для електродугового наплавлення тіл обертання плавким електродом самозахисним порошковим дротом.

Установка виготовляється в кліматичному виконанні УХЛ категорії 4 за ГОСТ 1515069.

Установка повинна підключатися до промислової мережі за ГОСТ 13109.

Основні технічні характеристики установки наведені в таблиці 1.1.

Таблиця 1.1 - Технічні характеристики установки УДН-01

Технічні параметри	Норма
Напруга мережі живлення за частоти 50 Гц, В	3х380
Напруга холостого ходу, В, не більше	80
Номінальний зварювальний струм за ПВ=65%, А	400
Діаметр електродного дроту, мм	2,5-3,0
Межі регулювання швидкості наплавлення, м/год.
Межі регулювання амплітуди коливання електроду: - за кільцевого наплавлення, мм - за поздовжнього наплавлення, мм	0-50 0-50
Коригування зварювального пальника по вертикалі	120
Місткість котушки для зварювального дроту, кг, не більше	35

Режим наплавлення - струм наплавлення, напруга на дузі,швидкість наплавлення, амплітуда коливань електроду уточнюються у відповідності до вимог технології до конкретного виробу.

Загальний вигляд установки УДН-01 для електродугового наплавлення тіл обертання самозахисним порошковим дротом подано на рисунку 1.1.

Рисунок 1.1 Вигляд загальний установки для автоматизованого наплавлення УДН-01

1 - рельсовий шлях; 2 - візок; 3 - ходовий механізм візка; 4 - мотор-редуктор механізму подачі зварювального дроту; 5 - вузол подачі і коливання електроду; 6 - супорт для вертикального переміщення; 7 - штанга; 8 - зварювальний пальник; 9 - тяга; 10 - котушка; 11 - пульт-шафа; 12 - пульт налагоджування; 13 - кінцеві вимикачі.

В якості джерела зварювального струму використаємо випрямляч ВДУ-506.

Випрямляч зварювальний типу ВДУ-506 УЗ призначений для комплектації зварювальних автоматів та напівавтоматів однопостового механізованого зварювання в середовищі вуглекислого газу і під флюсом, а також для зварювання порошковим дротом.

Випрямляч призначений для роботи у закритих приміщеннях з природньою вентиляцією без штучно регульованих кліматичних умов.

Не припускається використання випрямляча у вибухонебезпечному середовищі, яке містить струмопровідний пил, їдкі пари і гази, які руйнують метали та ізоляцію.

Основні технічні характеристики випрямляча ВДУ-506 УЗ наведено в таблиці 1.2.

Таблиця 1.2 - Основні технічні характеристики випрямляча ВДУ-506 УЗ

найменування параметру	норма
Номінальна напруга мережі живлення трифазного змінного струму, В	220 або 380
Номінальна частота, Гц	50
Первинна потужність, кВА, не більше	40
Первинний струм, не більше: при виконанні на 220 В при виконанні на 380 В	105 62
Напруга холостого ходу, В, не більше	85
Номінальна робоча напруга, В для жорстких зовнішніх характеристик для падаючих зовнішніх характеристик	18-50 22-46
Номінальний зварювальний струм, А	500
Межі регулювання зварювального струму, А для жорстких зовнішніх характеристик для падаючих зовнішніх характеристик	60-500 50-500
Тривалість циклу зварювання, min	10
Відношення тривалості вмикання навантаження до тривалості циклу зварювання, (ПВ), %	60
Коефіцієнт корисної дії, %, не менше	79
Рівень звуку на опорному радіусі 3 м, дБА, не більше	85
Габарити, мм, не більше	830х620х1080
Маса, кг, не більше	300

Випрямляч ВДУ-506 УЗ (рис. 1.2) складається із силового трансформатора , силового блоку тиристорів, зрівняльного реактора, дроселя у зварювальному ланцюгу, мережевого автоматичного вимикача, блоку керування, електродвигуна з вентилятором.

Рисунок 1.2. Загальний вигляд випрямляча ВДУ-506

1--колеса; 2 -- болт заземлення; 3 -- штепсельний роз'єм для підключення мережі; 4 -- автоматичний вимикач; 5 -- ручки для переміщення; 7 -- тиристори, 8 -- вентилятор; 9 -- вітрове реле; 10 -- блок керування випрямляча; 11 -- трансформатор живлення ланцюгів керування; 12 -- реактор; 13 -- дросель; 14 -- силовий трансформатор; 15, 30 -- струмові роз'єми зварювального ланцюга 16 -- роз'єм для підключення блоку керування автомата; 17 -- роз'єм для підключення підігрівача газу; 18 -- ніша для апаратури керування автоматом; 19 -- вольтметр: 20 -- амперметр; 21 -- перемикач зовнішніх характеристик; 22 -- перемикач місцевого дистанційного керування; 23 -- регулятор струму (напруги); 24 -- тумблер вмикання зварювального ланцюга; 25 -- тумблер попереднього встановлення напруги на жорстких характеристиках; 26 -- вимикач трансформатора живлення ланцюгів керування; 27 -- кнопка «Стоп» 28 -- кнопка «Пуск»; 29 -- сигнальна лампа; 31 -- шини заземлення роз'єму зворотного кабелю; 32 -- опорна скоба.

Випрямляч є універсальним і має спадні і жорсткі зовнішні характеристики. Живлення випрямляча здійснюється від промислової трифазної мережі змінного струму.

Всі складові частини випрямляча змонтовані на візку і захищені кожухом. Візок має 4 колеса і дві ручки для переміщення випрямляча в межах зварювальної дільниці цеху. Для підйому випрямляча використовуються ручки, на яких для цього передбачені спеціальні отвори.

Для зручності повороту випрямляча при переміщенні бічні та торцеві пари коліс розташовані у різних площинах і випрямляч в стаціонарному положенні має незначний нахил.

1.2 Робота вузлів та механізмів устаткування

Установка УДН-01 для електродугового наплавлення тіл обертання самозахисним порошковим дротом складається із таких конструктивних одиниць (дивись рис. 1.1): рельсовий шлях 1, візок 2, ходовий механізм візка 3, мотор-редуктор механізму подачі зварювального дроту 4, вузол подачі і коливання електроду 5, супорт вертикального переміщення 6, штанга 7, зварювальний пальник 8, тяга 9, котушка 10, пульт-шафа 11, пульт налагоджування 12, кінцеві вимикачі 13.

Рельсовий шлях 1 призначений для переміщення рухомої частини установки, як з маршовою, так і з зварювальною швидкостями. На правій бічні стінці рельси встановлена зубчата рейка, яка входить у зчеплення із шестернею ходового механізму візка 3.

Візок 2 являє собою корпус, на якому змонтовані вузли зварювальної частини установки. В нижній частині корпусу встановлені вісім регульованих роликів, які забезпечують безлюфтове з'єднання візка з рельсовим шляхом.

Ходовий механізм візка 3 складається із двигуна постійного струму, редуктора з циліндричними шестернями і редуктора з черв'ячною парою, на вихідному валу якого встановлена шестерня, що входить в зчеплення з рейкою рельсового шляху 1.

Мотор-редуктор механізму подачі зварювального дроту 4 складається із асинхронного двигуна і редуктора з циліндричними шестернями, що дозволяє змінювати швидкість подачі електродного дроту. На вихідному валу редуктора встановлена шестерня, яка входить у зачеплення з двома парами роликів подавання вузла подачі 5.

Вузол подачі і коливання електроду 5 виконує дві функції:

­ забезпечує подавання зварювального дроту в зону горіння дуги;

­ забезпечує коливання електроду із заданою частотою і амплітудою.

Вузол подачі 5 має два ведучих ролика подавання шестеренчастого типу і два ведених притискних ролика, які встановлені у плаваючій обоймі. Стабільне подавання зварювального дроту забезпечується вузлом притискання пружинного типу. На вузлі встановлений важіль відключення подавання дроту при налаштуванні амплітуди коливань. Регульований кривошипний пристрій дозволяє встановлювати коливання електроду із заданою амплітудою від 0 до 50 мм.

Супорт для вертикального 6 призначений для встановлення вильоту електроду.

Штанга 7 дозволяє виконувати наплавлення внутрішньої поверхні циліндричних виробів. Один кінець штанги закріплений на механізмі подачі, на протилежному закріплюються кронштейни коливань зварювального пальника. На штанзі також закріплені трубки підведення та відведення води до зварювального пальника і кабель підведення зварювального сруму.

Зварювальний пальник 8 складається із товстостінної мідної трубки, у верхню частину якої вставляється стальна спіраль подачі електродного дроту. У нижню частину вгвинчується мідний контактний наконечник. В середній частині є повітреохолоджувана камера.

Тяга 9 пов'язує кривошипний пристрій механізму коливань з важілями коливань пальника. Конструкція тяги дозволяє зміщувати кінець електроду відносно вісі важелів коливання пальника.

Котушка 10 закріплена на візку 2 і служить для розміщення бухти електродного дроту.

Пульт-шафа 11 служить для розміщення елементів електричної схеми. На стінці, із зовнішнього боку, розміщені органи керування налагоджуванням установки УДН-01 і виконання процесу наплавлення.

Пульт налагоджування 12 встановлений на механізмі подачі, на якому є тумблер зміни напрямку подавання електроду і кнопка вмикання двигуна.

Кінцеві вимикачі 13 встановлені га кінцях рельсового шляху 1 і служать для запобігання з'їзду візка з нього.

В якості джерела живлення зварювального струму при автоматичному наплавленні зношеної шийки валу коробки передач на установці для автоматизованого наплавлення тіл обертання УДН-01 самозахисним порошковим дротом використовується випрямляч ВДУ-506 (дивись рис.1.2). Плавне регулювання зварювальної напруги (при жорстких зовнішніх характеристиках) здійснюється резистором на блоці керування (місцеве регулювання), а також з автомата (дистанційне регулювання). Принципова електрична схема випрямляча наведена на рисунку 1.3 Перелік елементів принципової електричної схеми наведено в таблиці 1.3.

Таблиця 1.3 - Перелік елементів електричної принципової схеми випрямляча ВДУ-506

Позначення елементів	Найменування	Кількість
ТІ*	Трансформатор силовий	1
Т2	Трансформатор живлення ланцюгів керування автомату	1
ТЗ	Трансформатор допоміжний	1
VS1чVS6	Тиристор Т161-160-9-1 з охолоджувачем 0171-80-02	6
VS7чVS8	Тиристор Т122-25-9-2У2 з охолоджувачем 0221-60-02	2
QF	Вимикач АЕ-2043-100-00 УЗ-Б 380 V, 50, 60 Hz 63 А, 12 Iн	1
KM1	Пускач ПМЛ 1100 04 В. 380 V, 50 Hz	1
KM2	ПМА 3202 УХЛ .4 В, 380 V. (1з), 50 Hz, 32 А	1
KV3	Реле промежуточное РП21-003УХЛ4Б, 24 V	1
L1	Реактор	1
L2	Дроссель	1
M	Двигун вентилятора 4ААМ56А4 УЗ, 380 V, 50 Hz, И85, ІМ 3681	1
FV1	Запобіжник НПН2-60 УЗ, 10 А
FV2чFV4	Вставка плавка ВПБ6-36 (I = 2 А) з тримачем ДВП8	3
FV5	Вставка плавка ВПБ6-38 (I=4 А) з тримачем ДВП8 1	1
FV6чFV8	Вставка плавка ВПТ6-31 (I=0,5 А) з тримачем ДВП8 3	3
HL	Арматура сигнальна АМЕ 323221 У2, 380 V	1
PV	Вольтметр М42 300, 100 В-2,5	1
PA	Амперметр М42 300, 15, 1000а-2,5	1
С1,С2,С3	Конденсатори МБГЧ-1-1-500 V- 4 мF ±10%	3
C4	Конденсатори К50-20-300 В - 50 мF	1
C5чC9	Конденсатори К50-20-25 В - 500 мF	5
	Резистори:
R1чR3	МЛТ-2 200 к7±5% В	3
R4	С5-35-25-3,9 к7±10% В	1
R5	С5-35-3-39 7±10% В	1
R6чR9	МЛТ-2 150 7±5% В	4
R10	С5-35-25-360 7 ±10% В	1
R11	МЛТ-2 360 7±5% В	1
R12	МЛТ-2-27 7±10% В	1
R13	МЛТ-2 470 7±10% В	1
R14, R15	МЛТ-2 220 7±5% В	2
RP16	ППБ-15Г13 1 к7±10%	1
RS	Шунт 75 ШСМ МЗ-500-0,5	1
	Перемикачі:
SA1	ПЕ011 УХЛ 3 неп. 1 «П»	1
SA2	П2Т-5	1
SA3	ПГК 2П8Н-8А	1
SA5	П2Т-11	1
SA4	Тумблер ТВ1-2Ш	1
	Вимикачі:
SB6	КЄ011 УЗ неп. 5 красный «П»	1
SD7	КЕ011 УЗ исп. 4 черный «П»	1
SQ8	Реле контролю вентиляції з мікровимикачем МП2І01ЛУХЛЗ исп. 041 А	1
	Стабілітрони:
VD10, VD9	КС456 А	2
VD11, VD12	КС515 А	2
	Діоди:
VD14чVD17	Д243 А	4
V22чV32	Прибори випрямляючі КЦ402 Б	11
XP1	Вилка ШР40ПЗЭШ9Н	1
	Розетка ШР40ПЗНШ9Н	1
XS2	Розетка РШАГКУ-20-3-У	1
XS3	Розетка ШР55П31ЭГЗН	1
	Вилка ШР55П31НГЗН	1
XS4	Розетка ШР16П2ЭГ5Н	1
	Вилка ШР16П2НГ5Н	1
XS5, XS6	Гніздо панельне ГП600 У2	2
	Вставка магістральна ВМ-600 У2	2
XS7, XS8	Розетка РГ1Н-2-29	2
X14, X15	Блок затискачів БЗН19-2531205М00 У2	2

Заземлення корпусу випрямляча ВДУ-506 здійснюється за допомогою спеціального болту, відміченого символом «Заземлення», розміщеного на задній стінці випрямляча.

Для підключення мережі живлення зі сторони задньої стінки є роз'єм ХР1 (рис. 1.2, поз. 3) з ємнісними фільтрами С1-С3 і резисторами R1-R3 для захисту від похибок радіоприймання, які виникають при зварюванні.

Підключення випрямляча до мережі живлення і його захист від коротких замикань здійснюється автоматичним вимикачем QF (рис. 1.2, поз. 4), що міститься на задній стінці.

Для під'єднання зварювальних кабелів на передній стінці випрямляча є два роз'єми: один із них XS5 (рис. 1.2, поз. 15) позначений знаком «+», інший XS6 (рис. 1.2, поз. 30) знаком «-». Заземлення одного з кабелів здійснюється за допомогою шини (рис. 1.2, поз. 31), яка розміщена зі зворотної сторони роз'єму.

На передній стінці містяться: роз'єм XS3 (рис. 1.2, поз. 16) для підключення блоків керування автомату і роз'єм XS4 (рис. 1.2, поз. 17) для підключення підігрівача газу (36 В), який живиться від допоміжного трансформатора Т2.

У верхній частині передньої зліва міститься ніша (рис. 1.2, поз. 18) для встановлення блоку керування автомату, який вставляється в нішу і підключається до випрямляча через роз'єм XS2. Роз'єм розміщений всередині ніші.

В правій верхній частині передньої стінки встановлений блок керування випрямлячем (рис. 1.2, поз. 10). Під блоком керування випрямлячем розміщені: сигнальна лампа контролю напруги Н1 (рис. 1.2, поз. 29), вимикач A1 (рис. 1.2, поз. 26) трансформатора Т2 (рис. 1.2, поз. 11) живлення ланцюгів керування автомата і підігрівача газу, а також кнопки вмикання/вимикання випрямляча - «Пуск» SВ7 (рис. 1.2, поз. 28) і «Стоп» SВ6 (рис. 1.2, поз. 27).

Під кришкою кожуха всередині випрямляча розміщені запобіжники FV1, FV5 - для захисту трансформатора Т2 (рис. 1.2, поз. 11), FV2, FV3, FV4 - для захисту двигуна вентилятора; FV6, FV7, FV8 - для захисту допоміжного трансформатора Т3 блоку керування випрямляча.

При роботі на жорстких зовнішніх характеристиках на керуючі електроди тиристорів VS7 і VS8 постійно подана напруга від випрямлячів V31, V32. Тому тиристори відкриваються анодною напругою.

Силовий випрямляючий блок складається із шести тиристорів VS1-VS6 (рис. 1.2, поз. 7) типу Т161-Т160, зібраних за шестифазною схемою випрямлення зі зрівняльним реактором.

Вентиляція випрямляча повітряна, примусова. Вентилятор випрямляча (рис. 1.2, поз. 8) приводиться в обертання трифазним асинхронним двигуном М. Правильний напрям обертання вентилятора - лівий (проти годинникової стрілки), дивлячись зі сторони лицьової панелі. За правильного охолодження випрямляча повітря повинне засмоктуватися зі сторони вентилів. Нормальна робота системи вентиляцій контролюється вітровим реле (рис. 1.2, поз. 9), яке має контакт SQ8 в ланцюгу обмотки реле KV3. При порушенні вентиляції пускач КМ2, в ланцюгу якого знаходяться контакти реле KV3, відключає трансформатор Т1 від мережі.

Для захисту випрямляча від тривалих перенавантажень невеликої кратності пускач КМ2 оснащений тепловим реле КМ2-FP.

Захист тиристорів від перенапружень здійснюється резисторно-ємнісним ланцюгом, який складається із R5 і С4. Підключення цього ланцюга до відповідної пари тиристорів здійснюється діодним комутатором V26-V28. Конденсатор С4 шунтований розрядним резистором R4.

Блок керування (рис. 1.2, поз. 10) випрямляча включає в себе: електронні плати А1 - формування напруги керування; А2 - формування імпульсів керування тиристорами; допоміжний трансформатор Т3; випрямляючі блоки зі стабілітронами та ємнісними фільтрами. Допоміжний трансформатор Т3 трифазний.

На лицьовій панелі блоку керування випрямляча розміщені:

­ резистор-регулятор струму - напруги RP16 (рис. 1.2, поз. 23);

­ тумблер попереднього встановлення напруги на жорстких зовнішніх характеристиках SA2 (рис. 1.2, поз. 25);

­ перемикач виду зовнішніх характеристик SA3 (рис. 1.2, поз. 21);

­ перемикач місця керування (місцеве/дистанційне) SA4 (рис. 1.2, поз. 22);

­ тумблер вмикання зварювального ланцюга SA5 (рис. 1.2, поз. 24);

­ вольтметр PV (рис. 1.2, поз. 19) і амперметр РА (рис. 1.2, поз. 20) для контролю режиму наплавлення.

Крайнє ліве положення ручки резистора RP1 блоку керування відповідає мінімальному значенню випрямленої напруги і струму наплавлення. Поворот ручки за годинниковою стрілкою відповідає збільшенню зварювальної напруги і струму.

Перемикач виду зовнішніх характеристик SA3 служить для вмикання випрямляча на роботу із жорсткими зовнішніми характеристиками. Положення перемикача позначене на панелі відповідними символами.

Вимикач SA5 має фіксоване середнє положення і служить для місцевого вмикання і відключення зварювального ланцюга.

Перемикач SA4 служить для вмикання випрямляча на місцеве або дистанційне керування. При стаціонарному керуванні з пульту керування автомату резистор RP16 і вимикач SA5 відключені.

Вмикання тумблера SA2 дозволяє у поєднанні з RP16 попередньо встановити робочу напругу при роботі на жорстких зовнішніх характеристиках.

Вмиканням автомата QF подається напруга на допоміжні ланцюги, при цьому загорається сигнальна лампа Н1. Натисненням кнопки SB7 «Пуск» подається напруга на котушку пускача КМ1; вмикається двигун вентилятора М; підключається трансформатор Т3; спрацьовує вітрове реле SQ8 в ланцюгу котушки проміжного реле KV3. При натисненні вимикача SА5 замикається ланцюг котушки реле KV3, яке своїми контактами подає напругу на котушку магнітного пускача КМ2. Силовий трансформатор Т1 підключається до мережі. На виході випрямляча з'являється напруга. Вимкнення випрямляча здійснюється натисненням кнопки SВ6 «Стоп».

1.3 Матеріал для виготовлення конструкції

За завданням на даний дипломний проект виконується відновлення зношеної шийки валу коробки передач. Діаметр шийки валу D=55 мм.

Вал коробки передач виготовлений із конструкційної сталі 45.

Хімічний склад сталі 45 наведено в таблиці 1.4 [7].

Таблиця 1.4 - Хімічний склад в % сталі 45 за ГОСТ 1050-88

C	Si	Mn	Ni	S	P	Cr	Cu	As
0.42-0.5	0.17-0.37	0.5-0.8	до 0.3	до 0.04	до 0.035	до 0.25	до 0.3	до 0.08

Механічні властивості прокату зі сталі 45 наведено в таблиці 1.5 [7].

Таблиця 1.5 - Механічні властивості прокату зі сталі 45 за при Т=20⁰С

Межа плинності ут, МПа	Межа міцності ув, МПа	Відносне видовження д, %	Відносне звуження, ш, %
600	355	16	40

Сталь 45 має хорошу зварюваність без обмежень, тобто зварювання проводиться без підігрівання і без наступної термообробки.

Наплавлення без захисного середовища, у повітрі, здійснюється дротом суцільного перерізу або порошковим дротом за відсутності подавання флюсу або захисного газу в зону дуги. Наплавлення дротом суцільного перерізу виконується з досить складними практичними складнощами і поступається способу наплавлення порошковим дротом.

Наплавлення відкритою дугою порошковим дротом має ряд переваг: простота устаткування, що використовується, і технології, пов'язана із відсутністю необхідності застосування захисного газу і флюсу; можливість наплавлення в польових умовах, оскільки вітер практично не має впливу на процес наплавлення; порівняна простота введення легуючих елементів у наплавлений метал, склад якого можна регулювати.

Порошкові дроти для наплавлення вперше з'явилися як альтернатива високолегованим дротам суцільного перерізу.

Вони являють собою металеву трубку заповнену порошком - шихтою. Склад шихти визначає властивості, а отже і призначення дроту. Елементи шихти, розплавляючись в зварювальній ванні, легують наплавлений метал, додаючи йому необхідні якості: зносостійкість, жароміцність, корозійну стійкість тощо.

Трубки (оболонки) виготовляються вальцюванням із тонкої маловуглецевої стрічки. Для підвищення електропровідності шихти в неї додають до 30% залізного порошку або розділяють оболонку на частини перегородками, електрично пов'язаними з оболонкою.

За складом шихти розрізняють дроти самозахисні і такі, що потребують зовнішнього захисту. Найбільш поширені дроти діаметром 2,0…3,2 мм.

Специфіка виготовлення і складу таких дротів робить їх вартість високою.

Для відновлення зношеної шийки валу коробки передач на установці для автоматизованого наплавлення тіл обертання УДН-01 доцільно використовувати самозахисний порошковий дріт марки ПП-АН122 типу 30Х5Г2СМ за ТУ 14-4-484-74 [5].

Самозахисний порошковий дріт марки ПП-АН122 призначений для наплавлення відкритою дугою деталей, які працюють в умовах тертя металу об метал при знакозмінних і ударних навантаженнях. Рекомендується для наплавлення в нижньому положенні на постійному струмі зворотної полярності. Діаметр дроту - 2,6 мм.

Зварювально-технологічні властивості самозахисного порошкового дроту марки ПП-АН-122 за ДСТ26101-84 наведено в таблиці 1.6 [1].

Таблиця 1.6 - Зварювально-технологічні властивості дроту ПП-АН122

Формування наплавленого валка	хороше
Відокремлюваність шлакової кірки	хороша
Коефіцієнт наплавлення, г/А·год	14
Схильність наплавленого металу до утворення тріщин	помірна
Витрата дроту на 1 кг наплавленого металу	1,25

Дріт поставляється в мотках масою 3-60 кг.

Перед наплавленням порошковий дріт слід прожарювати при температурі 250-280 єС протягом 2-х годин. Це попереджає пороутворення в наплавленому металі. При дотриманні режиму термообробки дріт набуває «солом'яного» кольору.

Типовий хімічний склад наплавленого металу при автоматичному наплавленні самозахисним порошковим дротом марки ПП-АН122 наведено в таблиці 1.7.

Таблиця 1.7 - Хімічний склад наплавленого металу, %

С	Si	Mn	Cr	Mo	Ti
0,3	0,8	1,6	5	0,6	0,2

Твердість наплавленого металу після наплавлення порошковим самозахисним дротом марки ПП-АН122 - HRC 50-56.

Наплавлений метал володітиме такими властивостями: підвищена зносостійкість, задовільний опір ударам.

1.4 Вибір режимів зварювання заданого виробу

Згідно завдання на даний дипломний проект виконується відновлення зношеної шийки валу (Ст45) коробки передач на установці для автоматизованого наплавлення тіл обертання УДН-01 самозахисним порошковим дротом (ПП-АН122).

При виконанні наплавлювальних робіт однією з головних задач є забезпечення високої продуктивності процесу, яку можна підвищити двома шляхами: прямим, безпосередньо збільшуючи кількісні показники наплавлення, або непрямим, зменшуючи частку основного металу в наплавленому шарі, тим самим, зменшуючи кількість шарів, необхідних для одержання заданого складу наплавленого металу. При цьому необхідним є забезпечення необхідних показників якості відновлення: ступінь легування наплавленого металу, показники твердості та зносостійкості, що забезпечуються утворенням певних внутрішніх структур сталі.

При наплавленні порошковим дротом використовують струми меншої величини ніж для зварювання. При цьому глибина проплавлення металу виробу знижується, а наплавлюваний метал менше перемішується з основним і твердість наплавленого шару зростає.

При наплавленні використовують струм зворотної полярності («-» на виробі) напругою 18…28 В. З метою уникнення вигоряння легуючих елементів та виникнення пористості наплавляють короткою дугою. Діаметр електродного дроту обирають залежно від товщини наплавлюваного шару. Сила струму залежить від товщини електроду і приблизно дорівнює силі струму при зварюванні. При наплавлюванні перекривають сусідній валок на 30…50 %. Електрод тримають під кутом 15…20⁰ до напрямку руху. Кінець електрода коливається поперек напряму наплавлення так, щоб виник наплавлений шар товщиною в 2,5 рази більший, ніж діаметр електрода. Товщина шару складає приблизно 70% діаметра електрода. Наплавлення шийки валу виконуємо по спіралі (рис. 1.4) [4].

Рисунок 1.4. Ескіз валу коробки передач з наплавленою шийкою

За рекомендаціями [5], [13] наплавлення шару товщиною 1,5...2,5 мм на поверхню зношеної шийки валу коробки передач будемо проводили на постійному струмі при зворотній полярності. Вал виготовлений зі сталі 45. Діаметр шийки валу D=55 мм. Джерело живлення - випрямляч ВДУ-506 із жорсткою зовнішньою характеристикою. Використовуємо самозахисний порошковий дріт марки ПП-АН122, діаметр дроту 2,6 мм. Сила струму 160…180 А; напруга -- 22…24 В; швидкість наплавлення -- 30…40 м/год.

Сталь 45 наплавляємо без попереднього нагрівання. Зона термічного впливу невелика - до 0,5…0,8 мм. Напруга за холостого ходу U_х.х=20 В, швидкість подачі електродного дроту n=1,2 м/хв., кількість рідини, що витрачається Q_ж = 0,5 л/хв.

Перший і останній валики при автоматичному наплавленні мають підвищену твердість і можуть сприяти появі тріщин. При наплавленні відповідальних деталей ці валики зазвичай наплавляють без подачі рідини.



2. Спеціальна частина

2.1 Монтаж зварювального устаткування

Спершу виконують організаційно-підготовчі роботи: вивчають проектно-кошторисну документацію, виготовляють проект провадження робіт, виконують заготівельні роботи (заготівля конструкцій, вузлів, блоків, їхня укрупнена зборка), погоджують із промисловими підприємствами поставку блокових щитів, окремих конструкцій і вузлів (стенди датчиків, штативи й т.п.). Одночасно із цими роботами перевіряють наявність закладних частин і прорізів у будівельних конструкціях й елементах будинків, наявність відбірних пристроїв на технологічному устаткуванні, розмічають траси й встановлюють опорні конструкції для проводок і т.п. Як показав досвід, на цій стадії робіт доцільно залучати пусконалагоджувальний персонал для більш повного аналізу якості проектно-кошторисної документації; це дозволить уникнути можливих монтажних переробок у період пусконалагоджувальних робіт.

На другому етапі потрібно провести розконсервацію устаткування, дотримуючись такого порядку:

­ розкрити упаковочну тару;

­ зняти змазку із законсервованих поверхонь;

­ провести зовнішній огляд для виявлення видимих пошкоджень та усунення ослаблення кріплень після транспортування;

­ перевірити повноту комплектності.

Перед початком монтажу потрібно:

­ перевірити відповідність зварювального устаткування його документації;

­ перевірити стан підшипників, коробки виведень тощо;

­ очистити устаткування від пилу, продуваючи його сухим стисненим повітрям. У випадку необхідності підфарбувати пошкоджені місця, попередньо очистивши їх від іржі та знежиривши;

­ перевірити мегомметром на 1000 В опір ізоляції випрямляча відносно корпусу. Опір ізоляції первинного контуру повинен бути не нижчим, ніж 1,5 МОм і вторинного - не менше 1 МОм. При цьому фільтр радіоперешкод випрямляча ВДУ-506 повинен бути вимкненим. У випадку зниження опору ізоляції випрямляч слід просушити зовнішнім нагріванням, обдуваючи теплим повітрям. Температура обмоток при цьому повинна бути не вищою, ніж 100⁰С.

Виявлені в процесі огляду невідповідності потрібно усунути до початку монтажу. Якщо немає впевненості в тому, що під час зберігання і транспортування зварювальне устаткування залишилося непошкодженим, проводять його повне розбирання з ревізією окремих вузлів. За необхідності замінюють змазку у підшипниках і затягують болтові з'єднання.

Випрямляч ВДУ-506 поступає на місце монтажу в зібраному вигляді, потрібно лише встановити його на візок.

Зварювальний випрямляч ВДУ-506 встановлюється у тому ж приміщенні, що і установка для автоматизованого наплавлення тіл обертання УДН-01 самозахисним порошковим дротом. Випрямляч ВДУ-506 може бути встановлений у будь-якому місці в горизонтальному положенні за вільного доступу до джерела і виходу охолоджуючого повітря. Переваги спільного розміщення установки і випрямляча, порівняно із розміщенням джерела у окремому машинному залі, такі: покращуються умови роботи машин; спрощується догляд; централізоване планове живлення зварювального посту дає можливість економити електроенергію, не припускаючи холостої роботи джерела. наплавлення метал деталь зварювання

Установка для автоматизованого наплавлення тіл обертання УДН-01 постачається у розібраному стані. За відомими установочними розмірами потрібно виготовити рельсовий шлях, візок для монтажу на ньому вузлів зварювальної частини установки.

На монтажному майданчику слід розмістити і оглянути всі вузли установки для автоматизованого наплавлення тіл обертання УДН-01.

Змонтувати рельсовий шлях(дивись рис. 1.1). Встановити візок установки на рельсовий шлях і прослідкувати, щоб вісім регульованих роликів, які встановлені у нижній частині візка забезпечили безлюфтове з'єднання візка з рельсовим шляхом. Встановити супорт вертикального переміщення зі штангою установки для автоматизованого наплавлення тіл обертання УДН-01. Змонтувати вузли зварювальної частини установки УДН-01.

Заземлити випрямляч. Заземлення корпусу випрямляча ВДУ-506 здійснюється за допомогою спеціального болту, відміченого символом «Заземлення», розміщеного на задній стінці випрямляча. перевірити стан приборів та органів керування.

Кінці зварювальних кабелів підключити до випрямляча: один кінець до затискача «+», інший - до затискача «-». Зачищений зварювальний кабель, заправлений у мідну втулку, вставляється в роз'єм (дивись рис. 1.2, поз. 15, 30) і обтискається болтом. Направлений роз'єм вставляється у гніздо і повертається за годинниковою стрілкою.

Заземлити зворотній зварювальний кабель. Шина для під'єднання кабелю заземлення знаходиться за роз'ємом випрямляча. Зворотний кабель до виробу, що заземлюється, приєднують клемами заземлення типу КЗ-2 та КЗ-12.

Перевірити відповідність напруги мережі напрузі, вказаній на заводському щитку випрямляча. Ручку автоматичного вимикача випрямляча встановити у вимкнене положення.

Підключити випрямляч до мережі. Випрямляч підключається проводами відповідного перерізу до трифазної мережі через триполюсний рубильник, трубчаті запобіжники або через інший захисний пристрій для під'єднання до мережі. Рекомендований переріз приєднувальних мідних ізольованих проводів, які підключають випрямляч до мережі, 10 мм² [2].

Бухту зі зварювальним дротом розмістити на котушці, яка закріплена на візку установки УДН-01. Кінець дроту заправити у вузол подачі.

Встановити випрямляч на мінімальну напругу. Замкнути рубильник, який з'єднує випрямляч з мережею. Встановити ручку автоматичного вимикача в положення «Ввімкнено». При цьому загориться сигнальна лампа на лицьовій панелі випрямляча. Виконати пуск вентилятора натисненням на пускову кнопку, попередньо переконавшись, що кінці робочих кабелів не торкаються один одного або одночасно металевої поверхні.

Переконатися у правильному напрямі обертання вентилятора. Повітря повинне засмоктуватися зі сторони лицьової панелі. Якщо повітря має зворотній напрямок, необхідно поміняти місцями два довільні проводи безпосередньо на затискачах двигуна.

Перемикачем місця керування встановити дистанційне регулювання. Вимикачем, розміщеним на лицьовій панелі (дивись рис. 1.2), ввімкніть живлення ланцюгів керування установки для наплавлення УДН-01.

Заправити дріт до його виходу із контактного наконечника на величину вильоту.

Вимкнути випрямляч ручкою автоматичного вимикача.

Якщо випрямляч самовільно вимикається від мережі автоматичним вимикачем, необхідно розімкнути рубильник, який з'єднує випрямляч змережею, перевірити тиристори і заміряти опір ізоляції. Повторний пуск дозволяється виконувати, тільки переконавшись у справності всіх тиристорів та відсутності замикань струмопровідних частин на корпус.

Знеструмити місце встановлення устаткування.

2.2 Монтаж зовнішніх електричних ланцюгів та технологічних мереж.

Монтаж зовнішніх електричних ланцюгів та технологічних мереж проводиться згідно «Правил улаштування електроустановок» (ПУЕ), як правило, починається з підключення до промислової силової трифазної мережі. Підведення струму від підстанції до розподільчих шаф виконується трьома одиничними проводами або три-, чотирижильними кабелями в трубах та траншеях по підлозі.

У більшості випадків електричні кола, що йдуть у щитові приміщення від давачів, первинних приладів і виконавчих механізмів, повинні бути об'єднані в магістральні багатожильні кабелі, що при введенні в щитові приміщення підключаються до перебіркової (клемної) шафи, а з протилежної сторони проводки підключаються до місцевих перебіркових шаф (сполучних коробок великої ємності).

Місцеві перебіркові шафи повинні встановлюватися, як правило, на колонах або стінах будівель поблизу датчиків, первинних приладів і виконавчих механізмів, від яких йдуть місцеві проводки до даної перебіркової шафи. У перебіркових шафах передбачаються всі перемички, що виключають прокладку рівнобіжних жил електропроводок, загальних для декількох кіл електричної схеми, системи виміру і керування об'єктом. Цим досягається додаткове скорочення числа жил у магістральних кабелях і електропроводках, що йдуть від перебіркових шаф до панелей щитів і пультів в щитовому приміщенні.

При великій кількості магістральних багатожильних кабелів, для підключення жил яких потрібно кілька перебіркових шаф, їх встановлюють в окремому приміщенні, розташованому поруч із щитовим приміщенням.

При виконанні електричних проводок із застосуванням багатожильних кабелів необхідно враховувати можливість об'єднання в одному кабелі різних електричних кіл, виходячи з припустимого ступеня їхніх електричних взаємовпливів, вимог техніки безпеки і пожежної безпеки.

При проектуванні електричних і трубних проводок на об'єднаних естакадах і галереях місця прокладки проводок повинні бути погоджені з виконавцями суміжних частин проектно-кошторисної документації (сантехнічної, електричної й ін.).

У робочих кресленнях повинні бути максимально згруповані прилади на стендах, штативах, в утеплених шафах із застосуванням конструкцій, зазначених у типових кресленнях, що діють у системі зварювального виробництва.

Охолоджувальна рідина до зварювального пальника підводиться по централізованому гідропроводу.

Монтаж електропроводок виконують, користуючись кресленнями і схемою зовнішніх з'єднань, в певній послідовності:

1) Розмічення місць установлення електроарматури, установки для автоматизованого наплавлення тіл обертання УДН-01 із випрямлячем ВДУ-506 за схемою зовнішніх з'єднань, щитків, ліній прокладання проводів і кабелів тощо.

2) Пробивання гнізд, отворів, борозен.

3) Установлення кріпильних деталей і опорних конструкцій, встановлення і кріплення вузлів зварювальної частини установки УДН-01 на візку.

4) Відмірювання, відрізання, випрямлення проводів, кабелів.

5) Прокладання та кріплення проводів і кабелів.

6) З'єднання проводів, кабелів між собою (виконання відгалужень) і приєднання їх до установки УДН-01 для автоматизованого наплавлення тіл обертання, випрямляча ВДУ-506 тощо.

7) Перевірка правильності монтажу та відповідності його кресленням і схемам.

8) Випробовування електропроводки.

Насамперед розмічають місця відгалужувальних коробок, центри отворів, призначених для проходження кріпильних деталей електричних щитків, а потім ліній, по яких прокладатимуть проводи або кабелі.

Установка для автоматизованого наплавлення тіл обертання УДН-01 розрахована на роботу із постійним струмом зворотної полярності, який постачається від випрямляча типу ВДУ-506, що живиться від промислової електричної мережі трифазного змінного струму напругою 380 В частотою 50Гц.

У процесі монтажу зварювального устаткування жили проводів і кабелів з'єднують між собою, а також роблять від них відгалуження, приєднують до затискачів випрямляча та інших пристроїв. Місце з'єднання провідників повинно мати малий електричний опір і високу механічну міцність.

Контакти з'єднання бувають рознімними та нерознімними. Рознімні з'єднання виконують за допомогою болтів, гвинтів тощо. Нерознімні - зварюванням, паянням або опресуванням.

З'єднувані між собою або приєднані до затискачів жили проводів і кабелів попередньо мають бути очищені від ізоляції. З'єднування жил опресуванням використовують уже багато років, але й нині це прогресивний спосіб, який дає змогу одержати хороший електричний контакт і порівняно легко піддається механізації.

Окінцювання жил виконують або на кінці жили, або кінцю жили надають форми кільця. Наконечник закріплюють на однодротових жилах площею перерізу більшою як 10 мм² і багатодротових жилах перерізом більшим ніж 2,5 мм² за своїм матеріалом наконечник має бути однорідним з жилою.

Для того, щоб з'єднати випрямляч ВДУ-506 до установки УДН-01 потрібні кабелі як до живильної мережі, так і до кола навантаження.

Згідно літературних даних [1], [13] в якості зварювальних кабелів доцільно обрати кабелі марок ПРГ, ПРГД; в якості силового кабелю - кабелі марок КГ, РПШ.

ПРГ - провод з мідною гнучкою струмопровідною жилою, гумовою ізоляцією, у гумовій обмотці. Призначений для стаціонарного та рухомого монтажу електрозварювального устаткування на напругу 660, 1500 В. Провод застосовується для нерухомого прокладання, а також, якщо потрібна підвищена гнучкість при монтажі, при електричному дуговому зварюванні в якості зварювального проводу.

ПРГД - кабель з мідними жилами, гумовою ізоляцією, у подвійній гумовій оболонці, використовують при електричному дуговому зварюванні в якості зварювального проводу, служить для з'єднання електротримачів із електрозварювальними апаратами.

КГ - кабель з мідними струмопровідними жилами, гнучкий з гумовою ізоляцією товщиною 1,0-1,8 залежно від перерізу. Такий кабель виготовляють одножильним з пе...