Реферат на тему:
Кільцеві кантувачі
Кільцеві кантувачі відносяться до безцентрових кантувачів, тому що не
мають фізичних центрів у виді шпинделів або опорних цапф.
Кільцеві кантувачі (рис. 1.) призначені для складання і зварювання
громіздких конструкцій (станин, просторових рам, дизельних блоків,
овальних цистерн і т.п.). Вони одночасно є і складальними кондукторами.
Рис. 1. Кільцевий кантувач вантажопідйомністю 30 кН.
Кантувач складається з наступних основних частин: рами 4, механізму
повороту 2, приводного цевочного кільця 1 і неприводного кільця 3. На
рамі 4, яка виготовлена з профільного прокату, встановлені опорні ролики
5.
Механізм обертання 2 містить у собі електродвигун, гідравлічне гальмо,
циліндричний редуктор типу, відкриту зубчасту передачу і зірочку, що
знаходиться в постійному зачепленні з приводним цевочним кільцем 1.
Приводне цевочне кільце складається з півкільця, що спирається на гладкі
опорні ролики і двох відкидних секторів, що обертаються на осях. На
відкидних секторах змонтовані затискні гвинти і стяжні відкидні болти.
Цевки являють собою точно оброблені валики, запресовані в бічні диски
кільця. Неприводне кільце 3 має аналогічну конструкцію, але не має
цевок.
Кільця роблять рознімними для забезпечення можливості укладання виробу,
що зварюється, або його деталей у розкритий кантувач.
Розрізняють кантувачі з кільцями, оснащеними зубчастими або цевочними
вінцями, а також кантувачі з фрикційною передачею. Ролики, які покрити
спеціальними гумовими шинами, забезпечують надійне зчеплення з кільцями,
що дозволяє різко підвищити значення допустимого ексцентриситету
безпечне проти буксування.
Тому що кільцеві кантувачі в більшості випадків є спеціалізованим
устаткуванням, то вони не уніфіковані і не випускаються серійно в
централізованому порядку.
РОЗРАХУНОК КІЛЬЦЕВОГО КАНТУВАЧА
Конструктивна схема кантувача представлена на рис. 2.
Рис. 2. Схема кільцевого кантувача.
1 – виріб, що зварюється;
2 – рознімне кільце;
3 – замок;
4 – опорний ролик із вантажною шиною;
5 – поздовжній вал, що зв’язує роликоопори;
6 – кріпильна плита;
7 – черв’ячний редуктор;
8 – поперечний приводний вал;
9 – електропривод.
РОЗРАХУНКОВА СХЕМА КІЛЬЦЕВОГО
ФРИКЦІЙНОГО КАНТУВАЧА
G – вага виробу разом з кільцями і складальними пристосуваннями (активне
зовнішнє навантаження кантувача);
e – ексцентриситет;
R – радіус кільця.
Рис. 3. Розрахункова схема кільцевого кантувача.
Визначення силових факторів:
Вантажний момент:
, визначимо опорні реакції Q1 і Q2 і окружні зусилля T:
;
;
;
Максимальне розрахункове навантаження на поздовжній вал:
Сила власного опору обертанню роликів, приведена до їхньої окружності
(до їхнього діаметру):
де: dв – діаметр вала в підшипниках;
Dp – діаметр роликоопори;
f – коефіцієнт тертя у підшипниках;
f =0.1 для підшипників ковзання;
f = 0.02 для підшипників кочення;
? = 0.08- коефіцієнт тертя кочення для сталевих роликоопор;
? = 0.3- коефіцієнт тертя кочення для роликоопор, покритих
гумовими шинами;
Kp = 1.2 – коефіцієнт, що враховує втрати на тертя кільця о
реборди роликів.
Крутний момент, переданий кожним із двох поздовжніх валів кантувача:
Згинальний момент, що діє на поздовжній вал у районі підшипника:
де k – відстань від точки прикладення сили до підшипника.
Еквівалентний момент:
Діаметр поздовжнього валу:
Обертальний рух на поздовжні вали передається поперечним валом через
черв’ячні редуктори. Крутний момент, діючий на поперечному валові
кантувача:
де: i – передаточне відношення черв’ячної пари;
?ред – К.К.Д. черв’ячного редуктора.
Перш, ніж робити визначення необхідної потужності електропривода і
розміри передач, необхідно перевірити, чи є достатній запас зчеплення
роликоопор з кільцями, що гарантував би неможливість їхньої пробуксовки.
Запишемо рівняння рівноваги при критичному (граничному) значенні
ексцентриситету екр , при якому вантажний момент Geкр точно
врівноважується моментом сил зчеплення роликоопор з кільцями.
де: ? – коефіцієнт зчеплення роликів з кільцями:
для сталевих роликів ? = 0.15;
для роликів із гумовими шинами ? = 0.3 – 0.4.
Фактичний ексцентриситет е повинний бути менше критичного, у Ксц раз,
де Ксц – необхідний запас зчеплення.
і замінити Q1 і Q2 їх значеннями, то розглянуте вираження можна
привести до виду:
Таким чином, граничне значення відносного ексцентриситету ?кр , при
якому може наступити буксування, незалежить від ваги обертових частин і
радіуса опорних кілець, а залежить тільки від коефіцієнта зчеплення ? і
кута розпору ?.
Запас зчеплення повинний бути не менш 3, тобто
Потужність привода кантувача:
[кВт]
Роликові обертачі (кантувачі)
Роликові обертачі призначені для обертання циліндричних виробів зі
зварювальною швидкістю при зварюванні кільцевих швів, а також для
обертання виробів з маршовою швидкістю й установки їх у зручне положення
при складанні, зварюванні, обробці і контролі. На роликових обертачах
можуть зварюватися як циліндричні, так і конічні і сферичні вироби.
Типи роликових обертачів
Роликовий обертач з пересувною роликоопорою.
1 – виріб;
2 – приводна роликоопора;
3 – неприводна пересувна
роликоопора;
Роликовий обертач важкого типу.
Рис. 4. Типові схеми роликових обертачів.
У залежності від габаритів виробів, що зварюються, можливі різні
компонування роликових обертачів:
а) на загальній рамі з поздовжніми і поперечними валами.
Рис. 5. Роликовий обертач із поздовжнім валом
1 – привод з редуктором;
2 – холоста роликоопора;
3 – приводна роликоопора;
4 – поздовжній приводний вал.
Стенд має два ряди роликів: один ведучий, а інший холостий. Ведучі
ролики насаджені на загальний приводний вал і оснащені гумовими
вантажними шинами для збільшення сили зчеплення з виробом, що
обертається. Приводні роликоопори з’єднані загальним поздовжнім валом,
що забезпечує синхронне обертання всіх роликів і надійне обертання
виробу.
Неприводні (холості) роликоопори вибудовуються в ряд і між собою не
зв’язані.
Якщо центр тяжіння виробу не збігається з віссю обертання, то зчіпне
зусилля на ведучих роликах може виявитися недостатнім для обертання
виробу, унаслідок чого можлива пробуксовка роликів. Тому для виробів з
великими значеннями ексцентриситетів варто застосовувати роликові стенди
з поперечними валами.
Рис. 6. Роликовий обертач з поперечним валом
1 – електропривод;
2, 3 – роликоопори;
4 – поздовжній приводний вал;
5 – поперечний приводний вал.
У такого роликового обертача всі ролики є приводними і оснащені
гумовими вантажними шинами. Передача обертання на холості ролики
здійснюється за допомогою поперечного вала 5 і редуктора з передаточним
відношенням, рівним 1. Таким чином, усі ролики обертаються синхронно і
забезпечують плавне обертання виробу. Зчіпне окружне зусилля цього
стенда вдвічі більше, ніж у стенда, зображеного на рис. 5.
Можливе компонування роликового обертача з окремих секцій стаціонарно
або з можливістю пересування (рис. 7. а, б).
б)
Рис. 7. Роликовий обертач, скомпонований з окремих секцій:
а – стаціонарний; б – пересувний.
Роликоопори можуть розміщатися на платформах – нахилених або пересувних
(рис. 8. а, б)
Рис. 8. Роликові обертачі нахилені (а) і пересувні (б).
Для зварювання конічних барабанів, або східчастих циліндричних, набраних
з обичайок різних діаметрів, необхідно враховувати, що на різних
діаметрах окружна швидкість різна, тому роликові обертачі, скомпоновані
по рис. 5 і 6. непридатні. Для цих цілей роликові стенди виконують
відповідно до рис. 9. Такі роликові обертачі мають тільки два ведучі
ролики, розташованих в одній поперечній площини. Інші ролики – холості.
Для виключення осьового переміщення виробу в процесі обертання, обертач
оснащений упорним торцевим роликом.
Рис. 9. Роликовий обертач для конічних конструкцій.
Роликові обертачі складаються з рядів роликоопор (холостих і приводних),
змонтованих на загальній рамі. Кількість роликоопор визначається
габаритами виробу. Типова компонувальна схема роликового обертача
представлена на рис. 10.
Рис. 10. Типова компонувальна схема роликового обертача.
1 – станина;
2 – редуктор привода;
3 – приводна роликоопора;
4 – муфта;
5 – поздовжній вал;
6 – холоста роликоопора.
Для зварювання габаритних циліндричних виробів роликовий обертач
компонується відповідно до рис. 11. Усі приводні роликоопори зв’язані
поздовжнім валом.
Рис. 11. Роликовий стенд для зварювання сосудів.
Для обертання виробів із центром тяжіння, зміщеним від вісі,
застосовуються стенди з приводними опорами, розташованими по обох
сторонах від вісі обертання виробу. Якщо при цьому стенд має один
привод, то обертання на приводні опори, що розташовані з іншої сторони
від вісі стенду, передається через поперечний вал. Типові роликові
стенди компонуються з роликоопор діаметром 270 мм з допустимим
навантаженням 7000 Н іроликоопор діаметром 410 мм із навантаженням 9000
Н. На рис. 12. зображена приводна роликоопора з редуктором, що допускає
навантаження 9000 Н. Роликоопора складається з литого стояка 1, на
якому в двох підшипниках розміщений вал 2 із роликом 3. Стояк
виготовлено як одне ціле з корпусом черв’ячного редуктора 4.
Черв’ячний вал 6 з’єднаний муфтою 5 із вихідним валом приводу, а кінці
вала 2 – із сполучними валами, що передають обертання іншим приводним
опорам. Вал 2 може мати один або два вихідних кінця, залежно від
розташування приводних опор та їх кількостї . При установці приводних
опор по обидва боки від поздовжньої вісі виробу черв’ячний вал 6 має
другий вихід для з’єднання з поперечним сполучним валом. Інші приводні
опори стенда (безредукторні) відрізняються від вищеописаної відсутністю
черв’ячного редуктора і, відповідно, меншою шириною стояка. Для
збільшення зчеплення з виробом ролики обладнані гумовими шинами.
На рис. 12. представлена конструкція стандартної уніфікованої приводної
редукторної роликоопори.
Рис. 12. Приводна редукторна роликоопора.
1 – черв’ячний редуктор; 2 – вал ролика;
3 – вантажна шина (зі спецгуми); 4 – ролик; 5 – черв’як.
На рис . 13. зображена типова холоста роликоопора.
Рис. 13. Холоста роликоопора.
З міркувань уніфікації вісь холостої роликоопори робиться обертовою,
тому що в приводних роликоопорах, з’єднаних загальним валом, інша
система неможлива.
Дуже часто роликові стенди використовуються для зварювання кільцевих
швів конічних виробів. У цьому випадку опори, встановлені на великому
діаметрі виробу як правило – приводні, опори на малому діаметрі –
холості.
Для невеликих конструкцій застосовують перекидні холості роликоопори
(рис. 14.). Їхня перевага полягає в можливості швидкого перенастроювання
на інший діаметр.
Рис. 14. Холоста роликоопора перекидна.
1 – підстава;
2 – вісь ролика;
3 – гумова вантажна шина;
4 – ролик;
5 – вісь шарніра;
6 – фіксатор.
Для важких виробів використовуються роликоопори важкого типу.
2
4
c
N
*
,
0
4
:
B
H
J
T
j
l
®°AEIL
N
??k
??k
j
3Обертач забезпечує обертання виробу зі зварювальною швидкістю за
рахунок сил тертя між поверхнею виробу і приводними роликоопорами.
Роликоопори приводяться в рух за допомогою електродвигуна через редуктор
і загальний приводний вал, який з’єднує всі приводні роликоопори.
Рис. 15. Роликовий обертач (кантувач) у робочому стані.
Неприводні (холості) роликоопори виставлені в один ряд і мають
можливість переміщуватись у залежності від діаметру виробу. Вони не
з’єднуються валом і обертаються незалежно одна від одної. Для поліпшення
зчеплення з поверхнею виробу ролики оснащені вантажними шинами із
спеціальної гуми. Загальний вигляд роликового обертача представлений на
рис. 16.
Рис. 16. Загальний вигляд роликового обертача.
Для легких виробів невеликого діаметру застосовуються важільні
роликоопори. На рис. 17. зображена секція з такими роликоопорами.
Рис. 17. Важільні роликоопори.
У кожній секції є по дві опори, які закріплені на важелях, що
знаходяться на одній вісі, яка розміщена по поздовжній вісі стенда.
Важелі можна встановлювати на різну ширину залежно від діаметру виробу,
що обертається. Обертання від приводу через центральний вал передається
на обидва ролики приводної секції гнучким в’язем – ланцюговою або
клинопасовою передачею. Подібні роликоопори застосовуються для виробів
вагою до декількох кілоньютонів і діаметром 130 – 2000 мм.
Для зварювання швів циліндричних конструкцій (труб, ємностей і т.п.)
застосовують роликові стенди-кантувачі (рис. 18.). Рама стенда-кантувача
складається з поздовжніх балок 4, з’єднаних швелерами 3 із групою
отворів, на які кріпляться неприводні ролики 2.
Рис 18. Роликовий стенд-кантувач.
1 – приводний ролик;
2 – неприводний ролик;
3 – швелер;
4 – балка;
5 – редуктор;
6 – електропривод.
Приводні ролики 1 встановлені стаціонарно й обертаються електроприводом
6 через редуктор 5. Неприводні ролики встановлюють від приводних на
відстанях, обумовлених діаметром зварюваної конструкції. При зварюванні
циліндричних конструкцій на роликових стендах-кантувачах необхідно
застосовувати спеціальні флюсові подушки.
Спеціалізований роликовий обертач (рис. 19.) має чотири приводних ролики
5 із гумовими вантажними шинами, які за допомогою важільно-гвинтового
механізму сильно притискаються до барабану 4, що зварюється. Цим
забезпечується необхідна сила фрикційного зчеплення роликів з барабаном
і усувається небезпека буксування при зварюванні кільцевих швів.
Обертач змонтований комплектно з електроприводом 7 в один блок,
підвішений своїми цапфами до підйомно-важільного пристрою. Приводний
механізм (рис. 19.) складається з двох послідовно розташованих
однозаходних черв’ячних передач 1 і 2, з’єднаних між собою парою змінних
шестерень 3.
Рис. 19. Спеціалізований роликовий обертач.
1, 2 – черв’ячні передачи;
3 – змінні шестерні;
4 – виріб, що обертається;
5 – ролик із гумовою вантажною шиною;
6 – цапфа;
7 – електродвигун;
Корпус обертача має дві цапфи 6, за допомогою яких він підвішується до
спеціальних важелів піднімального механізму (рис. 9.20.). За допомогою
цих важелів і натяжного гвинта 9 із ресорою 12 весь обертач можна
підняти і притиснути з великою силою до виробу, що обертається. Обидва
важелі з’єднані між собою горизонтальним балансиром, посередині якого
діє натяжний гвинт. Завдяки наявності цапф та балансира роликовий
обертач самовстановлюється по зварюваному барабану і забезпечує однакове
притиснення усіх чотирьох роликів до барабану.
Це особливо важливо в тих випадках, коли обертання зварюваного барабана
або труби відбувається з деякими перекосами і биттями. Вертикальне биття
компенсується пружністю ресори, горизонтальне – похитуванням обертача
навколо вісі горизонтальних цапф 5. Натяг ресори, а отже, і сила
притискання роликів до барабану, може регулюватися гайками 10. Зазвичай
ця сила не перевищує половини ваги барабану, що обертається
Рис. 20. Притискний пристрій до спеціалізованого роликового обертача
1 – фундаментна рама стенду; 2 – опорна стійка; 3 – опорний шарнир
важіля; 4 – ролик обертача; 5 – цапфи роликового обертача; 6 – важілі;
7 – ключ знімний; 8 – цапфи поздовжнього баланстру, з’єднуючого два
важілі; 9 – натяжний гвинт; 10 – гайцки для регулювання натяжіння
пружини; 11 – балансир, з’єднуючий два важілі; 12 – пружина
Розрахунок роликових обертачів.
за рахунок появи окружних зусиль Т1 і Т2 , або зменшення цих опорних
реакцій. Розрахунок роликового стенда потрібно виконувати для таких
умов, коли окружні зусилля Т спрямовані вниз, тобто складаються з
опорними реакціями.
(або зворотна задача).
Допустимий діапазон діаметрів виробу для даної відстані між двома
крайніми станами виробу на стенді:
а) при надмірно великому діаметрі в порівнянні з величиною L і, отже,
при малому центральному куті ?, положення виробу може виявитися
нестійким, особливо при наявності дисбалансу;
б) при дуже малому діаметрі виробу, що обертається, у порівнянні з
величиною L кут ? буде надмірно великий і може виникнути явище
затягування барабана у простір поміж роликів з наступним заклинюванням і
навіть поломкою стенду.
Затягування барабана може відбуватися в стендах з одним рядом приводних
роликів при обертанні приводного вала убік холостих роликоопор.
Рис. 21. Розрахункова схема роликового стенда.
– вага виробу;
– опорні реакції;
– ексцентриситет;
– радіус виробу;
– кут розпору;
– відстань між роликоопорами.
По рисунку лівий ролик вважаємо приводним.
Визначення силових факторів
Вантажний момент
на роликоопорах будуть виникати опорні реакції
.
викликано окружними зусиллями Т. Для оцінки впливу окружних зусиль Т
на опорні реакції роликів Q, прикладемо до центра виробу, що
обертається, дві рівні і протилежно спрямовані сили Т1. Одна з них, у
парі з окружним зусиллям на роликах, утворить момент T1R. Іншу силу
розкладаємо по напрямках опорних реакцій на дві складові Т3 і Т4 (рис.
22.).
Рис. 22. Схема виникнення додаткових складових зусиль в опорних
реакціях.
викликає окружна сила Т2.
Сумарні опорні реакції на приводних і холостих роликоопорах будуть
відповідно:
;
;
Величина окружної сили Т1 на приводних роликах визначиться з умови
подолання (зрівноважування) вантажного моменту Мкр=Ge і опору обертанню
холостих роликоопор Т2.
– опір обертанню барабана з боку холостих опор
;
– діаметр вісі ролика в підшипнику;
– коефіцієнт тертя кочення (виникає від руху виробу, що зварюється, по
поверхні роликів)
; – для сталевих роликів
; – для обрезиненных роликів
– діаметр ролика (вибираємо з ряду стандартних значень).
;
Аналогічно для холостих роликоопор:
;
;
;
– це відношення ексцентриситету до радіусу виробу, що зварюється,
(дисбаланс).
, окружні зусилля
;
Окружні зусилля Т1 і Т2 збільшують опорні реакції роликоопор, якщо
барабан обертається проти часової стрілки, тому що сили Т1 і Т2
спрямовані вниз. Викликана цими силами додатково навантажує ролики тим
більше, чим більше кут розпору ? і чим вище коефіцієнти тертя f і ?.
Якщо барабан обертається за годинною стрілкою, то сили Т1 і Т2
спрямовані нагору й опорні реакції зменшуються.
Для визначення максимальних розрахункових сил необхідно вибирати
напрямок обертання приводного вала і положення центру тяжіння такими,
щоб окружні зусилля Т1 і Т2 були спрямовані вниз.
можемо одержати остаточні значення опорних реакцій
Повні значення опорних реакцій:
;
;
.
Визначення граничних розмірів
.
Граничний ексцентриситет
Діаметр виробу, зв’язаний з геометричними параметрами роликового
стенда:
, тоді підставляючи його значення у формулу, одержимо безпечний
діаметр. Знаючи величину окружних зусиль і реакцій в опорах, можна
визначити величину розрахункового навантаження сприйманого валами
ролика.
Для приводної роликоопори
Для холостої роликоопори
– навантаження на одну ведучу роликоопору;
– навантаження на одну холосту роликоопору;
– число роликоопор в одному ряді;
.
і крутного моменту:
– діаметр вала в підшипниках
= 50 – 60 МПа).
Потужність електродвигуна
, квт
Перевірка запасу зчеплення приводних роликів з виробом виконується по
величині коефіцієнта запасу:
.
У випадку, коли обидві роликоопори є приводними, розрахунок ведеться за
аналогією з кільцевими кантувачами.
Нашли опечатку? Выделите и нажмите CTRL+Enter
