Proiectarea dispozitivelor de prindere, rotire si sudare

    conditia de rezistenta

    pentru OLC 50 avem: s_r 870 N/mm²

s_{ai III} = 90 N/mm²

Se dimensioneaza:

T

Se adopta d = 42 mm

Celelalte dimensiuni se adopta constructive.

Calculul arborilor de legatura dintre rolele conducatoare.

Solicitarea este de torsiune figura 35.

Notam cu a distanta dintre capetele arborilor in interiorul cuplajului.

a = 5 mm

Arborele se dimensioneaza din conditia de rezistenta la torsiune:

Figura 35. Solicitarea arborelui de legatura

se adopta d = 30 mm (figura 36)

Figura 36. Dimensionarea arborelui de legatura

Se verifica daca unghiul total de torsiune nu depaseste cea admisibila.

   l - lungimea = 750 mm

G - coeficient de elasticitate transversal 8,1

Ip - moment de inertie polar

  < j_a

Calculul arborilor rotilor conducatoare.

Ele se executa din OL50 si sunt solicitate atat la incovoiere cat si la torsiune (figura 37).

Figura 37

y_B = y_A

Otelul OL50 are s_{ai III} = 55 N/mm²

Dimensionarea se face cu formula:

a

   T

Se adopta d = 50 mm

Celelalte dimensiuni se adopta constructiv.

Profile folosite pentru realizarea batiului sunt prezentate in figura 38.

Placa turnata STAS 427-88

Otel "U" STAS 564-92

 

Figura 38. Profile folosite la batiu

Alegerea cuplajului pentru transmiterea momentului de torsiune intre role. Intre rolele conducatoare se alege un cuplaj elastic cu bolturi conform STAS 5982-86 (figura 39).

Figura 39. Dimensiunile cuplajului elastic cu bolturi

Momentul de torsiune transmis:

- nominal 850 000 N mm

- maxim 1700 N mm = 1 700 000 N mm

Pentru transmiterea momentului de la motor la melc se alege cuplajul din figura 40.

Figura 40 Momentul transmis 50 daN m d = (25 62) mm

2. Proiectarea dispozitivului de centrare a virolei

Centrarea virolei necesita forte maxime in situatia in care diametrul virolei este minim (f 800 mm) iar grosimea peretelui este maxima g=8 mm.

Determinarea fortei necesare pentru stingere se face dupa schema de calcul din figura 41.

Figura 41.

Momentul incovoietor se determina astfel:   Mi = W_z s_a

Mi = 160 000 daN cm

Forta necesara pentru centrare:

Se determina diametrul surubului capabil sa transmita aceasta sarcina:

- diametrul interior al filetului:

s_at = 400600 daN/cm²

 = 12,7 mm

Se alege conform STAS 2114/3-88 filetul trapezoidal cu urmatoarele dimensiuni nominale:

- diametrul nominal 16 mm

- pasul 2 mm

- diametrul mediu 15 mm (d₂ = D₂)

- diametrul exterior D₄ = 16,500 mm

- diametrul interior: surub 13,5 mm; piulita 14,00 mm

Schema subansamblului este reprezentata in figura 42.

Figura 42. Dispozitiv de centrare

Determinarea fortei necesare P: M = P l

M_nec = M_ins + M_fr  M_ins = Q_max

Q_max = F = 636,68 daN

d₂ - diametrul mediu = 15 mm

a - unghiul de inclinare al spirelor  a

- coeficient de frecare surub-piulita

m = 0,11 . 0,12 (pentru otel pe otel)

b - jumatatea unghiului la varf al profilului filetului

b = 15^o

Forta necesara pentru deplasarea muchiilor este identica cu cea de apropiere, deci F₁ = F₂ = 800 daN.

Se considera ca forta necesara si suficienta pentru strangerea corecta a tablelor este de F₃ = 500 daN.

Conventii:

- apropierea muchiilor = aducerea muchiilor la acelasi nivel pe verticala (in plan vertical)

- deplasarea muchiilor = aducerea muchiilor la o distanta definita de rost in plan orizontal (aproximativ)

- strangerea tablelor = fixarea tablelor pentru a putea executa primele doua miscari.

Dimensionarea suruburilor.

Diametrul interior al surubului de strangere:

   F - sarcina maxima = 500 daN

z = 1; 4 pentru surub cu crapodina

z = 2 pentru surub fara crapodina

s_ac - efortul unitar admis la compresiune

s_ac = 8001000 dan/cm² = 80100 N/mm²

Se alege un filet metric cu diametrul nominal de 12 mm conform STAS 3872-86.

Diametrul interior al surubului de apropiere si deplasare a muchiilor:

    F - solicitare maxima = 800 daN

s_at - rezistenta admisibila la tractiune

s_at = 4060 N/mm²

 - momentul de frecare dintre (piulita si) surub si piesa in contact

M_nec = 7988,1+4775,1 = 12763,2 N mm

Considerand l = 200 mm

(ceea ce poate dezvolta usor un muncitor)

Diametrul exterior al piulitei:

Se adopta D_e = 22 mm

Calculul numarului necesar de spire:

  p_a - presiunea admisibila

p_a = 70 . 130 daN/cm² = 7 . 13 N/mm²

Se adopta constructiv 10 spire

Lungimea piulitei: L = z p   p - pasul L= 20 mm

Pentru realizarea strangerii placii se utilizeaza surub M10x50 conform STAS 4272-86.

3. Proiectarea dispozitivului pentru strangere, deplasare

si apropiere a muchiilor virolei

Forta de apropiere a capetelor virolei se calculeaza considerand tabla virolei ca o grinda solicitata la incovoiere.

s_ai = 1000 daN/cm² = 100 N/mm²

Sectiunea in acest caz are o latura de 8 mm si una de 1500 mm.

Momentul incovoietor:

Unde "l" este de fapt diametrul virolei = 800 mm.

Se alege un filet metric cu diametrul nominal de 16 mm (M16) conform STAS 3872-86.

Calculul diametrului exterior al piulitei pentru suruburile de apropiere si deplasare.

Se adopta constructiv piulita de sectiune patrata avand latura de 40 mm.

Toate cele trei suruburi sunt executate din OL50 conform STAS 500/2-90 avand urmatoarele rezistente admisibile:

- rezistenta la rupere s_r = 500 - 700 N/mm²

- limita de curgere s_c = 270 - 350 N/mm²

- duritatea 138 - 195 HB

- rezistenta admisibila la tractiune s_at = 40 - 60 N/mm²

- rezistenta admisibila la compresiune s_ac = 80 - 120 N/mm²

- rezistenta admisibila la forfecare t_af = 90 - 180 N/mm²

- rezistenta admisibila la torsiune t_at = 80 - 140 N/mm²

Calculul surubului de fixare dintre piulita si parghie.

Acest surub este solicitat la forfecare cu o sarcina egala cu sarcina ce trebuie sa transmita surubul principal.

Dimensionarea acestuia se face din conditia de rezistenta la forfecare.

aria sectiunii

T = F_v = 800 daN

s_af = 90140 N/mm² (construit din OL50 conform standardului STAS 500/2-90)

Se alege un surub cu cap hexagonal M8x20 conform STAS 4272-88.

Suruburile pentru apropiere sunt filetate dintr-o parte si din cealalta in sens opus (filet dreapta respectiv filet stanga).

Calculul lungimii portiunii filetate:

Lungimea filetului la suruburile de strangere este de 40 mm putandu-se realiza astfel strangerea unei game largi de grosimi a tablelor.

Lungimea filetului la surubul de apropiere este 100 mm in ambele parti.

Lungimea filetului la surubul de deplasare a muchiilor este de 120 mm in ambele parti.

Aceste dimensiuni au fost adoptate constructiv in functie de dimensiunea virolei.

Proiectarea instalatiei de sudare

Sudarea acestor virole se realizeaza manual cu un pistolet de sudare conectat la o instalatie de sudare pentru procedeul MIG.

O instalatie de sudare prin procedeul MIG se compune din partile principale prezentate in figura 43.

Figura 43. Partile componente ale unei

instalatii MIG-MAG

In functie de putere, instalatia poate sa cuprinda sau nu un sistem autonom de racire cu apa in circuit inchis a pistoletului si cablurilor acestuia. Pentru cazul alimentarii cu gaz de la butelie este prevazut un regulator de presiune si cu debitmetru.

Energia electrica necesara procesului o furnizeaza sursa de c.c. care poate fi:

- convertizor de sudura

- redresor de tensiune constanta

- sursa de curent cu reglaj electronic

Schema bloc a unui echipament pentr sudare semimecanizata MIG este prevazuta in figura 4

Retinerea vaporilor de apa este realizata de un filtru cu element absorbant (higroscopic) inclus intr-un corp denumit deshidrator de gaz DG. Accesul gazului de protectie este dirijat de un electroventil Ev, actionat temporizat in functie de ciclul de lucru. Mecanismul de avans cu motor de curent continuu M si reductor, realizeaza antrenarea sarmei electrod cu viteza impusa tehnologic. Blocul de comanda si de reglare a parametrilor contine module functionale pentru variatia turatiei motorului M si realizarea secventiala a fazelor ciclului de lucru (comanda gazului de protectie si sursei, sudare in regim continuu sau in puncte).

Figura 4 Schema bloc a unei instalatii de

sudat MIG semimecanizata

Sarma electrod este dispusa in bobina derulorului DS de unde este trasa de rolele de avans r. Blocul de comanda si reglare impreuna cu mecanismul de avans, DS si Ev sunt dispuse intr-o carcasa comuna, sub forma unui bloc compact si independent denumit dispozitiv de avans al sarmei. La acesta se conecteaza pistoletul de sudare prin intermediul unor elemente flexibile pentru ghidarea sarmei electrod, conducrea curentului de sudare, a gazului de protectie si eventual a apei de racire. Prin microintrerupatorul B dispus pe minerul pistoletului si prin firele flexibile se face o legatura electrica la blocul de comanda si reglare pentru faza de initiere si oprire a procesului de sudare. Toate elementele flexibile se pot ingloba intr-un tub cu diametrul mai mare furtun F, care confera protectie mecanica si electrica. Instalatia de racire cu apa in circuit inchis, antrenata de o pompa este folosita pentru lucrul cu intensitati mari de curent si pistolete corespunzatoare.

Pentru sudarea otelurilor inoxidabile se alege o instalatie de sudare TIP SACO 3/RSC4 produsa de intreprinderea "Electrotehnica" din Bucuresti.

Aceasta instalatie cuprinde urmatoarele parti componente:

- sursa de curent tip RSC 400

- semiautomat de avans tip SACO-3

- pistolet de sudare cu carburi de 3,0 m lungime

- incalzitor de gaz

- regulator de presiune cu debitmetru.

Sursa de curent RSC 400 are cinci trepte de reglaj grosier a tensiunii secundarului transformatorului de sudare si un sistem cu amplificator magnetic comandat prin potentiometrul ce permite reglarea fina, continua a tensiunii arcului pe fiecare din cele cinci trepte. Este prevazuta cu un releu de timp care permite reglarea intarzierii intreruperii curentului dupa terminarea sudarii. In circuitul secundar, curentul este redresat prin intermediul unei punti trifazice formate din sase diode cu siliciu montate pe radiatorul de aluminiu, racite cu un ventilator.

Iesirea curentului la borna (+) se face prin intermediul unei inductante cu valoare fixa (fara prize intermediare).

Caracteristicile acestei surse sunt:

- curentul de sudare: 400A/60%DA

- tensiunea arcului:   18 . 50 V

- puterea   22 kvA

- tensiunea de alimentare: 380V/50 Hz

- greutatea    cca 300 kg

Semiautomatul SACO-3 cuprinde urmatoarele elemente principale:

- mecanismul de avans al sarmei electrod antrenat prin intermediul unui reductor de turatie, de un motor electric de curent continuu.

- suportul pentru bobina cu sarma prevazut cu un sistem de franare.

- electroventilul pentru comanda gazului de protectie.

- blocul electronic de comanda care cuprinde circuitul de reglare a turatiei motorului de avans si circuitul de temporizare pentru sudarea prin puncte (electronituire).

Descrierea constructiva si functionala:

Dispozitivul are o constructie simpla, usor de manevrat si cu mare siguranta in exploatare. Este dispus intr-o carcasa metalica avand pe un perete frontal elemente de comanda si reglare a parametrilor regimului de lucru.

Carcasa este prevazuta cu doua compartimente accesibile prin desfacerea peretilor laterali. Unul din compartimente contine bobina pentru sarma electrod, rolele de avans si electroventilul pentru gazul de protectie, iar celalalt partea electrica de comanda si motorul electric de actionare. Forta de apasare necesara antrenarii sarmei se obtine cu un mecanism cu parghie si arc (figura 45).

Acesta este dispus pe o placa suport 1, montata in compartimentul dispozitivului prin intermediul unui element izolator.

Sarma 15 este antrenata de roata motoare 2 si cea de presare La iesirea din zona rolelor sarma este preluata de o bucsa de ghidare 3 care realizeaza legatura cu elementul flexibil al pistoletului. Forta dezvoltata de resortul 11, reglabila prin surubul cu rozeta 13 se transmite prin suportul 9 si parghia 5 articulata in A, rotii de presare Pozitia arcului este delimitata de tija 10 si bucsa 12.

Figura 45. Dispozitivul de apasare la antrenarea sarmei

Pentru decuplarea rapida a sarmei se actioneaza parghis 8 fixata de tija cilindrica 7 care are proiectat un mic canal excentric. Raza corespunzatoare punctului de contact se mareste, parghia 5 se roteste in jurul articulatiei A si rola 4 elibereaza sarma. Suportul 9 si placa 6 executate din textalit mentin sarma, evitand formarea unei sageti prea mari la o functionare defectuasa a franei derulorului.

Rola 2 este antrenata in miscare de rotatie de un motoreductor MRF-1.

Semiautomatul SACO-3 poate lucra cu sarma electrod avand diametre de 0,8; 1,2; 1,6 mm si asigura reglarea continua a vitezei de avans in intervalul de 0 . 16 m/min.

Permite sudarea continua si sudarea prin puncte si este alimentat de la sursa RSC-400 cu 42V curent alternativ. Pistoletul de sudare, poate fi racit cu aer, sau cu apa prevazut cu un gat de lebada detasabil care se poate roti cu 360^o si bloca in orice pozitie dupa necesitati (figura 46).

Figura 46. Cap de sudare (MIG-MAG)

Pistoletul este prevazut cu un gat curb 2, inclinat cu un unghi a = 45^o sau 60^o. In partea terminala a gatului se dispune duza 1 pentru dirijarea gazului de protectie si piesa de contact 8 pentru curentul de sudare.

Gatul se fixeaza la nivelul manerului 4 prin intermediul unei bucse filetate 3. Pe corpul manerului se dispune ca microintrerupator 5 prin care sunt efectuate comenzi de pornire sau oprire a procesului de sudare. Prin elementele flexibile protejate cu un tub de cauciuc exterior 6 este adus curentul de sudare, sarma electrod, tensiunea pentru comanda prin microinrerupator si apa de racire.

Pentru sudarea otelurilor inoxidabile se alege un corp de sudare avand racire cu apa.

5. Functionarea principala a schemei electrice

Schema electrica este formata din doua parti: o parte pentru alimentarea si comanda blocului cu role si cealalta pentru instalatia de sudare.

Actionarea blocului cu role incepe inchizand intrerupatorul principal a, care conecteaza transformatoarele m₂ si m₃ ce alimenteaza motorul electric de curent continuu M ₁ prin variatorul de tensiune V₁ si a circuitelor de comanda. Prin apasarea butonului b₂ se alimenteaza bobina contactorului C₂ care isi inchide contactele normal deschise 1C₂ alimentand circuitul de excitatie; 2C₂ care pregateste actionarea contactorului C₁ si 3C₂ contact de automentinere a comenzii. La apasarea butonului b₁ se alimenteaza bobina contactorului C₁ care isi inchide contactele 1C₁, care alimenteaza variatorul de tensiune si contactul 2C₁ pentru automentinerea comenzii. Variatorul V₁ alimenteaza infasurarea rotorului motorului M₁ prin traductorul de tensiune TT. In functie de tensiunea data de variator motorul actioneaza blocul cu role cu o anumita turatie variabila. Tensiunea este variata cu ajutorul potentiometrului P₁ aflat pe panoul de comanda. Pentru oprire se apasa butonul b₄ de pe panoul de comanda sau butonul b₅ de la pedala, intrerupand alimentarea contactoarelor C₁ si C₂ care isi deschid contactele normal deschise si isi inchid contactele normal inchise, deconectand motorul.

Pentru schimbarea sensului de rotatie al rolelor actionate se apasa butonul b₃, care alimenteaza contactorul C₃. Acesta isi inchide contactele 1C₁ care inverseaza polaritatea tensiunii de excitatie 2C₃ care pregateste alimentarea contactorului C₁ si 3C₃ de automentinere a comenzii.

In acelasi timp se deschide contactorul 4C₃ care face imposibila comanda contactorului C₂. Apasand pe b₁ se alimenteaza contactorul C₁ care alimenteaza prin 1C₁ variatorul de tensiune V₁ care alimenteaza rotorul motorului electric M₁, cu tensiunea variabila reglata de potentiometrul r₁.

Contactorul normal inchis 4C₂ si respectiv 4C₃ are rolul de a evita aparitia unui scurt circuit la apasarea accidentala a butoanelor b₂ si b₃ fara respectarea ordinii indicate. Lampa L indica prezenta tensiunii din circuitul de comanda. Pentru protectie schema e prevazuta cu sigurante fuzibile e₁ . e

Schema electrica a instalatiei de sudare cuprinde placa PCM prin care se realizeaza reglajul temporizarii la sudarea prin puncte si cu intreruperi. Regimurile de lucru se stabilesc cu ajutorul comutatorului k₁ care are patru pozitii: oprit, sudarea unui punct, sudarea continua si sudarea intrerupta. Pentru inceperea operatiei de sudare se fixeaza comutatorul k₁ pe una din pozitiile specificate mai inainte. Se actioneaza butonul B₁ de pe pistolet, permitand conectarea releului d₂. Prin contactul 1d₂ se pune sub tensiune contactorul C₁ care permite alimentarea motorului pentru avansul sarmei electrod (sarma se apropie de piesa si prin 2C₁ actionarea electroventilului gazului de protectie Ev. Releul d₁ conecteaza contactorul principal al sursei RSC- Pentru intreruperea procesului de sudare se elibereaza butonul B₁. In acelasi timp se opreste inaintarea sarmei electrod prin franarea brusca a motorului M₂ si se opreste gazul de protectie. Cu o intarziere de cateva secunde se va deconecta si sursa de sudare, respectiv se intrerupe alimentarea arcului electric si asfel schema revine la pozitia initiala.