5. Оболочковые конструкции (1041858), страница 4
Текст из файла (страница 4)
Механизация сборки обечайки с днищами тормозного баллона основана на использовании нахлесточного соединения, получаемого запрессовкой конусной отбортовки днища в обечайку. На рис. 18, а показана схема четырехпозиционной полуавтоматической установки для сварки таких тормозных баллонов.
На позиции I (рис. 18, а, б) оператор устанавливает в захваты 1 (рис. 18, б) и 2 обечайку и днища. Остальные операции выполняются автоматически. Захваты 1 зажимают обечайку, а пневматические цилиндры захватов 2 с магнитными улавливателями обеспечивают запрессовку днищ в обечайку. Собранный сосуд шаговым поворотом вала подается на сварочную позицию II (рис. 18, а, в) .где он освобождается от зажатия после того, как захватывается с торца деталями вращателя 4 (рис. 18, в) . Совмещение электродов сварочных головок 3 с плоскостью каждой ступеньки нахлесточного соединения осуществляется искателем, выключающим установочное движение головки в осевом направлении в момент совпадения ее со ступенькой нахлестки. Высокопроизводительный процесс сварки в углекислом газе при некотором смещении точки сварки от зенита (рис. 19) обеспечивает хорошее формирование шва при скорости сварки до 180 м/ч. Окончание сварки служит сигналом для включения захвата 1 (рис. 18, в) , освобождения от вращателя 4 и совершения шагового поворота. На позиции III (рис. 18,д) захваты раскрываются, и обечайка скатывается в приемное устройство. На рис. 20, 21 (лист 146) показана конструкция захватов рассматриваемой установки, входящих в четырехпозиционное транспортное устройство. На каждой из четырех позиций имеется две пары захватов, закрепленных на поворотной штанге 1 (рис. 20). Две подвижных губки 1 и 2 (рис. 21) одного захвата своими зубчатыми рейками 3 и 5 взаимодействуют с одним ведущим зубчатым колесом 4, что обеспечивает их симметричное сближение или расхождение. Оба зубчатых колеса двух парных захватов одной позиции находятся на общем валу, который приводится во вращение рейкой 7 на штоке пневмоцилиндра б.
Для обеспечения высокого качества круговых швов сосудов при вварке в них штуцеров и фланцев так же, как и при сварке продольных и кольцевых швов, целесообразно обеспечить хорошее прижатие кромок к подкладке с формирующей канавкой. Два варианта схем приспособлений для сварки круговых швов на сосудах из алюминиевого сплава АМгб показаны на рис. 22, а, б, причем, при сварке изнутри по схеме рис. 22, б термическое расширение кромок обеспечивает их дополнительное прижатие к подкладке, формирующей корень шва. Конструктивно прижимные устройства получаются достаточно сложными (рис. 24, а). Более эффективным для алюминиевых сплавов является прижим кромок оболочки через кромку фланца (рис. 24, б), однако такая схема может быть использована при толщине соединяемых элементов не более 2 мм. В случае большей толщины соединяемых элементов целесообразно применять фланцы с технологическим выступом (рис. 23, а, б).
При крупносерийном производстве сосудов из низкоуглеродистых сталей штуцеры вваривают дуговой или рельефной контактной сваркой (рис. 25, а, б) . Рельефная сварка обеспечивает наиболее высокую производительность. Для упрощения центровки при сборке с оболочкой штуцер должен иметь внутренний диаметр несколько больше диаметра отверстия оболочки.
Сосуды со стенкой средней толщины (листы 147 ... 149).
К сосудам со стенкой средней толщины (8 ... 40 мм) относятся: резервуары (лист 147, рис. 1), автоклавы (рис. 2), аппараты химической промышленности (рис. 3, 4), кожухи теплообменных аппаратов (рис. 5). Так же, как и у тонкостенных сосудов, здесь характерными являются продольные, кольцевые и круговые швы, однако приемы сборки, применяемое оборудование и методы сварки иные.
Цилиндрические сосуды обычно собирают из нескольких обечаек и двух полусферических или эллиптических днищ. Обечайки вальцуют из одиночного листа или из сварной карты при расположении швов вдоль образующей. Продольный стык обечайки собирают на прихватках с помощью простейших стяжных приспособлений.
Сборка кольцевого стыка между обечайками является более трудоемкой операцией. Для ее механизации роликовый стенд б (рис. 6) оборудуется скобой 7, установленной на тележке 5. Тележка передвигается вдоль стенда по рельсовому пути 7. Настройка скобы в вертикальной плоскости осуществляется тягой 4. Собираемые обечайки на роликовый стенд б подают краном. Скобу продвигают так, чтобы опора 13 гидро цилиндра 10 оказалась в плоскости собираемого стыка, и закрепляют на первой обечайке включением гидроцилиндра 11. После того, как торцовый гидроцилиндр 2, продвигая вторую обечайку к первой, установит требуемый зазор в стыке, гидро цилиндром 10 выравнивают кромки и ставят прихватку. Поворот собираемых обечаек на некоторый угол для постановки других прихваток требует отвода не только прижимов гидроцилиндров 10 и 11, но и опор 12 и 13. Последнее осуществляется путем небольшого поворота скобы 1 вокруг оси 3 под действием штока поршня гидро цилиндра 10. Шток 9 при движении вниз, встретив неподвижную регулируемую опору 8, поднимает цилиндр, поворачивая скобу 1.
Сварка продольных и кольцевых швов сосудов со стенкой средней толщины выполняется, как правило, с двух сторон. Выполнение первого слоя на весу требует тщательной сборки и ограничения величины зазора по всей длине шва. Поэтому роликовые стенды обычно оборудуют флюсовыми подушками, конструкции которых рассмотрены в главе 3 (см. листы 24, 25). Для выполнения кольцевых швов кроме обычной схемы флюсоременной подушки иногда используют иную конструкцию,показанную на рис.7. Флюсовая подушка с эластичным лотком поджимается к свариваемым кромкам пневмоцилиндром 4. При этом диск 3 с ложементом 5 поднимается до упора в изделие, а сам цилиндр, благодаря пружинной подвеске, о пускается и упирается траверсой 7 в рельсы, фиксируя, таким образом, положение тележки 1. При вращении изделие увлекает за собой диск 3 с ложементом и, поворачивая его вокруг наклонной оси 2, прижимает резиновую камеру б с флюсом к стыку.
Первый слой шва выполняют изнутри обечайки, второй слой сваривают снаружи с частичным переплавлением первого слоя. Сварочную головку для сварки наружного слоя закрепляют на подвижном портале или на консоли тележки велосипедного типа (лист 148, рис. 8) .
При автоматической сварке кольцевых швов овальных сосудов необходимо изменять положение оси сосуда относительно сварочных головок и изменять скорость вращения изделия для получения постоянной линейной скорости сварки. Этим требованиям удовлетворяет стенд, показанный на рис. 9. Копирный диск 8 имеет две беговые дорожки: наружную, по которой катится ведущий ролик приводного механизма 4, и внутреннюю — для опорного холостого ролика б. Под действием пружинящего упора 7 копирный диск 8 оказывается зажатым между ведущим и опорным роликами, а его крайние положения ограничиваются холостыми роликами J. Наружная беговая дорожка копирного диска 8 представляет собой овал, как у изделия. Цистерна, предварительно собранная на прихватках, подается на станок тележкой по рельсам 3 и закрепляется в плавающей скобе 9 зажимным центрирующим приспособлением 2, жестко связанным с копирным диском. Вес изделия уравновешивается весом противовеса 1 с помощью подвижных рычагов 10. Оба кольцевых шва свариваются одновременно.
При серийном изготовлении сосудов днища выполняют штамповкой целиком, причем исходная листовая заготовка может быть сварной. В мелкосерийном производстве днища больших размеров нередко собирают и сваривают из отдельных штампованных элементов (рис. 10). На сборочном стенде-кондукторе (позиция I) ставят прихваткии подваривают вручную с наружной стороны меридиональные швы для автоматической сварки. После установки и прихватки центрального листа собранное днище переворачивают, подают на стенд позиции II и на него устанавливают второе полусферическое днище для спаривания с первым в полную сферу, причем меридиональные швы обоих днищ совмещаются, а соединение днищ осуществляется планками-коротышами. Собранный шар переносят в кантователь (позиция III) и производят автоматическую сварку меридиональных швов трактором, сначала внутри сферы, затем снаружи. По окончании сварки коротыши удаляют, разъединяя шар на два отдельных днища (позиция IV).
Другая технология сварки шаровых днищ предусматривает использование установки, показанной на рис. 11, я, состоящей из манипулятора и велосипедной тележки с консолью. Манипулятор состоит из поворотной рамы 1, планшайбы 4 и опорной рамы 3 со стойками. Манипулятор обеспечивает вращение днища относительно двух взаимно перпендикулярных осей. При сварке швов, соединяющих лепестки днища, стол манипулятора поворачивается вокруг горизонтальной оси. Сварка швов, соединяющих лепестки со сферическим сегментом, производится при вращении планшайбы вокруг вертикальной оси. Собранное на прихватках днище закрепляют в зажимах 5, после чего производят сварку шва с внутренней стороны на флюсовой подушке 2 (рис. 11, а, б), причем трактор заводится внутрь полусферы через отверстие в поворотной раме манипулятора (см. выносной элемент II). После сварки внутренних швов к манипулятору подводят велосипедную тележку и производят сварку наружных швов. Положение днища при сварке наружных швов показано на рис. 11, в.
В серийном производстве сосудов используют поточные методы производства. На рис. 12 (лист 149) показана конструкция котла железнодорожной цистерны объемом 60 м3. Обечайка цистерны состоит из пяти листов, расположенных в направлении вдоль образующей. Два днища соединяются с обечайкой стыковым швом.
Котел цистерны изготовляют на двух поточных линиях. На первой организовано производство обечаек (рис. 13,6), на второй — сборка и сварка обечайки с днищами и испытание цистерн. Развертка обечайки котла показана на рис. 13, а. Верхние листы 1 и средние листы 2 имеют толщину 8 мм. Нижний лист 3 берется более толстым (11 мм) . Листы обечайки после правки в многовалковых вальцах собирают в пакеты толщиной до 150 мм и обрабатывают на кромкострогальных и торцефрезерных станках. Далее листы раскладывают на сборочном стенде 1 (рис. 15), стыковые швы полотнища собирают на прихватках с постановкой заходных и выходных технологических планок. Собранное полотнище с помощью подъемных роликов 2 и тяговых тележек ^, движущихся по монорельсу 5, перемещается на стенд 3 для автоматической сварки, схема которого отдельно показана на рис. 14. Кромки листов 1 прижимами 2 прижимаются к стенду, а флюсовые подушки 4 с пневмошлангами 5 обеспечивают плотное поджатие флюса к обратной стороне листов. Четыре сварочных головки 3 одновременно выполняют сварку всех продольных швов. После окончания сварки подъемные ролики 2 (рис.15) поднимают сваренное полотнище над поверхностью стенда и оно перемещается в кантователь б кассетного типа, который кантует полотнище на 180°. Далее полотнище поступает на стенд 7 для сварки швов с обратной стороны. По конструкции этот стенд аналогичен стенду, показанному на рис. 14, но не имеет пневмоприжимов и флюсовых подушек, так как сварка ведется по основному подварочному шву с другой стороны.
Окончательно сваренное полотнище по роликовому конвейеру передается в трехвалковые гибочные вальцы 8, где оно вальцуется в обечайку диаметром 2800 мм без предварительной подгибки кромок. Свальцованная обечайка мостовым краном переносится в сборочный стапель, в котором кромки продольного стыка выравнивают, стягивают и прихватывают с постановкой технологических планок для вывода начала и конца шва. Правильная цилиндрическая форма обечайки обеспечивается последующей калибровкой собранной и сваренной обечайки в гибочных вальцах. Сборка обечайки с днищем показана на рис. 16 и 17. Продольным роликовым конвейером обечайку подают в установку, в которой имеются два центратора 1 (рис. 17) , связанных продольной балкой 4. Днище к обечайке подают в вертикальном положении и первоначально закрепляют винтовыми торцовыми прижимами 3. Затем посекционным включением радиально расположенных пневмоцилиндров 2 производят выравнивание кромок, как показано на рис. 16. После постановки прихваток собранный котел цистерны поступает на сварку кольцевых швов днища с обечайкой, где сначала свариваются швы с внутренней стороны, а затем с наружной.
Сварка арматуры (листы 150, 151).
Сосуды, работающие под давлением, имеют, как правило, большое число штуцеров и люков. К сварным соединениям этих элементов с корпусом предъявляются высокие требования с тем, чтобы они не вызывали снижения прочности сосуда. Примеры конструктивного оформления люков и штуцеров в аппаратах химического производства показаны на рис. 1, а ... г. В варианте по рис. 1, а использовано дополнительное усиливающее кольцо 1, в варианте по рис. 1, б -утолщенный патрубок 2, в варианте по рис. 1, в — вытяжка горловины, в варианте по рис. 1, г — вваренный в оболочку торовый воротник 3. Если штуцер, ввариваемый в корпус сосуда, имеет фланец для болтового соединения с трубопроводом, то этот фланец заранее приваривается к штуцеру. Схемы сборки под сварку штуцера с плоским фланцем и с буртовым фланцем показаны соответственно на рис.3, а, б.
Соединение трубы со стенкой сосуда целесообразно выполнять также через штуцер, так как при этом улучшаются условия сварки угловых швов, их контроля и имеется возможность термообработки этих сварных соединений в печах одновременно с термообработкой корпуса сосуда. Варианты штуцерных соединений, применяемые в установках теплоэнергетики, показаны на рис. 2, а ... е. Соединения по типу рис. 2, а используют в барабанах низкого и среднего давления, по типу рис. 2, б, в, г — преимущественно в системах высокого давления. Наиболее технологичным по условиям выполнения сварки и благоприятным по условиям работы шва является соединение типа рис. 2, д, его применяют в элементах, работающих в наиболее тяжелых условиях. Штуцерное соединение с пропуском через стенку трубы или сосуда (рис. 2, е) применяют при большом диаметре штуцера и необходимости усиления отверстия. Из-за высокой жесткости соединения сварка и контроль требуют особой тщательности. Это соединение применимо лишь при возможности доступа к внутренней поверхности для вырубки и подварки корня шва. Качество сварного штуцерного соединения в значительной степени определяется полнотой про плавления и отсутствием дефектов в корне шва. Съемное формирующее кольцо (рис. 4, а, б) позволяет обеспечить центровку соединения при сборке и сварку с полным про плавлением. Хорошие результаты позволяет получить вариант выполнения соединения штуцера с оболочкой, показанный на рис. 5, а, б.В оболочке 2 сверлят отверстие d, которое обеспечивает центровку заготовки штуцера 1, выполненной с разделкой кромок под сварку. После сварки отверстие рассверливается до диаметра D, и соединение имеет вид, показанный на рис. 5, б. При наложении сварного шва изнутри сосуда иногда конец вставленного штуцера осаживается на меньший диаметр (рис. 7, а) , а после сварки отверстие подвергается механической обработке до требующегося диаметра D (рис. 7,б).
Отверстия под штуцеры обычно сверлятся на радиально-сверлильных станках, но могут быть и вырезаны кислородной или плазменной резкой.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
