Специальные машины заготовительных цехов, их назначение и разновидности

Для выполнения резки металла вручную  лучше выполнять газокислородной  резкой. Как уже упоминалось ранее, этот вид резки представляет собой  горение металла в струе кислорода. Перед этим обязателен предварительный  подогрев места резки до температуры  воспламенения (более точное определение - до момента начала оксидирования  металла в кислороде). Предварительный  подогрев дает пламя ацетилена или  пламя газов-заменителей. После того, как место резки будет разогрето  до температуры 300-1300°С (для каждого металла - свое конкретное значение), осуществляется пуск режущего кислорода. Кислород режет подогретый металл и одновременно удаляет образующиеся оксиды. Для того чтобы процесс был беспрерывным, надо чтобы подогревающее пламя находилось всегда впереди струи кислорода.

Различные металлы в различной  степени доступны для кислородной  резки. Лучше всего режутся низкоуглеродистые  стали с содержанием углерода не выше 0,3%. Среднеуглеродистые стали (углерод до 0,7%) режутся хуже. Резка  высокоуглеродистых сталей вообще проблематична, а при наличии в составе  углерода свыше 1% резка вообще невозможна без добавки специальных флюсов.

Лазерная резка-Технология резки и раскроя материалов, использующая лазер высокой мощности и обычно применяемая на промышленных производственных линиях. Сфокусированный лазерный луч, обычно управляемый компьютером, обеспечивает высокую концентрацию энергии и позволяет разрезать практически любые материалы независимо от их теплофизических свойств. В процессе резки, под воздействием лазерного луча материал разрезаемого участка плавится, возгорается, испаряется или выдувается струей газа. При этом можно получить узкие резы с минимальной зоной термического влияния. Лазерная резка отличается отсутствием механического воздействия на обрабатываемый материал, возникают минимальные деформации, как временные в процессе резки, так и остаточные после полного остывания. Вследствие этого лазерную резку, даже легкодеформируемых и нежестких заготовок и деталей, можно осуществлять с высокой степенью точности. Благодаря большой мощности лазерного излучения обеспечивается высокая производительность процесса в сочетании с высоким качеством поверхностей реза. Легкое и сравнительно простое управление лазерным излучением позволяет осуществлять лазерную резку по сложному контуру плоских и объемных деталей и заготовок с высокой степенью автоматизации процесса. Для лазерной резки металлов применяют технологические установки на основе твердотельных, волоконных лазеров и газовых CO2-лазеров, работающих как в непрерывном, так и в импульсно-периодическом режимах излучения. Промышленное применение газолазерной резки с каждым годом увеличивается, но этот процесс не может полностью заменить традиционные способы разделения металлов. В сопоставлении со многими из применяемых на производстве установок стоимость лазерного оборудования для резки ещё достаточно высока, хотя в последнее время наметилась тенденция к её снижению. В связи с этим процесс лазерной резки становится эффективным только при условии обоснованного и разумного выбора области применения, когда использование традиционных способов трудоемко или вообще невозможно.

Лазерная  резка осуществляется путём сквозного  прожига листовых металлов лучом лазера. Такая технология имеет ряд очевидных преимуществ перед многими другими способами раскроя:

Отсутствие  механического контакта позволяет  обрабатывать хрупкие и деформирующиеся  материалы;

Обработке поддаются материалы из твердых  сплавов;

Возможна  высокоскоростная резка тонколистовой  стали;

При выпуске  небольших партий продукции целесообразнее провести лазерный раскрой материала, чем изготавливать для этого  дорогостоящие пресс-формы или  формы для литья;

Для автоматического  раскроя материала достаточно подготовить  файл рисунка в любой чертежной  программе и перенести файл на компьютер установки, которая выдержит погрешности в очень малых  величинах;

Для лазерной резки подходит любая сталь любого состояния, алюминий и его сплавы и другие цветные металлы. Обычно применяют листы из таких металлов:

• Сталь от 0.2 мм до 25 мм
• Нержавеющая сталь от 0.2 мм до 30 мм
• Алюминиевые сплавы от 0.2 мм до 20 мм
• Латунь от 0.2 мм до 12 мм
• Медь от 0.2 мм до 15 мм

Для разных материалов применяют различные  типы лазеров.

Плазменная резка — вид плазменной обработки материалов резанием, при котором в качестве режущего инструмента вместо резца используется струя плазмы.

Между электродом и соплом аппарата, или между электродом и разрезаемым металлом зажигается электрическая дуга. В сопло подаётся газ под давлением в несколько атмосфер, превращаемый электрической дугой в струю плазмы с температурой от 5000 до 30000 градусов и скоростью от 500 до 1500 м/с. Толщина разрезаемого металла может доходить до 200 мм. Первоначальное зажигание дуги осуществляется высокочастотным импульсом или коротким замыканием между форсункой и разрезаемым металлом. Форсунки охлаждаются потоком газа (воздушное охлаждение) или жидкостным охлаждением. Воздушные форсунки как правило надежнее, форсунки с жидкостным охлаждением используются в установках большой мощности и дают лучшее качество обработки.

Используемые  для получения плазменной струи  газы делятся на активные (кислород, воздух) и неактивные (азот, аргон, водород, водяной пар). Активные газы в основном используются для резки чёрных металлов, а неактивные — цветных металлов и сплавов.

Преимущества  плазменной резки:

обрабатываются  любые металлы — черные, цветные, тугоплавкие сплавы и т. д.

скорость  резания малых и средних толщин в несколько раз выше скорости газопламенной резки

небольшой и локальный нагрев разрезаемой  заготовки, исключающий ее тепловую деформацию

высокая чистота и качество поверхности  разреза

безопасность  процесса (нет необходимости в баллонах с сжатым кислородом, горючим газом и т. д.)

возможна  сложная фигурная вырезка

отсутствие  ограничений по геометрической форме.

     Ультразвуковая резка. На обычных металлорежущих станках нельзя просверлить в металлической детали узкое отверстие сложной формы, например в виде пятиконечной звезды. С помощью ультразвука это возможно, магнитострикционный вибратор может просверлить отверстие любой формы. Ультразвуковое долото вполне заменяет фрезерный станок. При этом такое долото намного проще фрезерного станка и обрабатывать им металлические детали дешевле и быстрее, чем фрезерным станком.Ультразвуком можно делать винтовую нарезку в металлических деталях, в стекле, в рубине, в алмазе. Обычно резьба сначала делается в мягком металле, а потом уже деталь подвергают закалке. На ультразвуковом станке резьбу можно делать в уже закалённом металле и в самых твёрдых сплавах. То же и со штампами. Обычно штамп закаляют уже после его тщательной отделки. На ультразвуковом станке сложнейшую обработку производит абразив (наждак, корундовый порошок) в поле ультразвуковой волны. Беспрерывно колеблясь в поле ультразвука, частицы твёрдого порошка врезаются в обрабатываемый сплав и вырезают отверстие такой же формы, как и у долота.

Гидроабразивная резка. В основе технологии гидроабразивной резки лежит принцип эрозионного воздействия смеси высокоскоростной водяной струи и твёрдых абразивных частиц на обрабатываемый материал. Физическая суть механизма гидроабразивной резки состоит в отрыве и уносе из полости реза частиц материала скоростным потоком твердофазных частиц. Устойчивость истечения и эффективность воздействия двухфазной струи (вода и абразив) обеспечиваются оптимальным выбором целого ряда параметров резки, включая давление и расход воды, а также расход и размер частиц абразивного материала.

Достоинства гидроабразивной резки:

отсутствие  термического воздействия на материал (температура в зоне реза 60-90ºС);

существенно меньшие потери материала;

широкий спектр разрезаемых материалов и  толщин (до 150—300 мм и более);

высокая эффективность резки листовых материалов толщиной более 8 мм;

отсутствие  выгорания легирующих элементов  в легированных сталях и сплавах;

отсутствие  оплавления и пригорания материала  на кромках обработанных деталей  и в прилегающей зоне;

возможность реза тонколистовых материалов в  пакете из нескольких слоев для повышения  производительности, в том числе, за счёт уменьшения холостых ходов  режущей головки;

полная  пожаро- и взрывобезопасность процесса

экологическая чистота и полное отсутствие вредных  газовыделений;высокое качество реза (шероховатость кромки Ra 1,6);

Недостатки:

Недостаточно  высокая скорость реза тонколистовой  стали;

Ограниченный ресурс отдельных комплектующих и режущей головки.

       

 Задание№3:Произвести расчет  ленточного конвейера производительностью  Q=150т/час насыпного груза массой, или штучного груза размером A_c=130мм. Длина конвейера L=100м,угол наклона β=0⁰.Работа в отапливаемом помещении с нормальной влажностью и небольшом количестве пыли. Барабан и ролики на подшипниках качения, привод головной однообразный. Скорость движения груза V=1.4м/с.

1)Ширина ленты с учетом угла  наклона.

 

В_л=

 

Ширина ленты из проверки на кусковатость

В_л=3.3*А_с+200=3.3*150+200=695мм.

Выбираем стандартную прорезиненную  ленту В_л=800мм.                        

2)Определяем тяговое усилие конвейера:

P=10[ω(q_δ+q)*L_г+q*H]*m₁*m₂*m₃*m₄*m₅ ,где: ω=0.025,q_σ=65 кг/м

q- погонная масса движущегося на ленте материала.

q=

L_г- горизонтальная длина конвейера

L_г=L*

H- высота подъёма груза

H=L* 
m- коэффициенты учитывающие конструктивные признаки конвейера

m₁=1.1 остальные m=1

P=10*[0.025(65+29.7)*100+29.7*0]*1.1=2604.25н

3)Определяем усилие натяжения  набегающей ветви ленты на  приводном барабане при коэффициенте  трения f=0.3; угле обхвата α=210⁰ и значения e_fa=3

S_нб=P*

4)Определяем число прокладок ленты при S_max=S_нб=3906,37н; пределе прочности σ=115*10³; коэффициент запаса k=9.5 и ширине ленты В_л=0,8м

İ_{л принимаем İл}=1

5)Определяем диаметр приводного  барабана

D_п=k_б*İ_л=125*1=125мм

6)Определяем диаметр натяжного  барабана

D_н=k_б*İ_л=100*1=100мм

7)Определяем длину барабана

L_б=В_л+200=800+200=1000мм

8)Определяем КПД приводного  барабана

n_б=

ω=0.01 –коэффициент сопротивления барабана на подшипниках качения.

9)Определяем общий КПД привода

η=

10)Определяем мощность электродвигателя

N=k*

K=1.2-1.25- коэффициент запаса мощности

11)По таблице в приложении  выбираем асинхронный электродвигатель      МТ-21-6 у которого N=4.2кВт; П=950 об/мин

12)Определяем скорость вращения  приводного барабана

П_б==215.4 об/мин

13)Передаточное число

İ_n=

14)По таблице приложения выбираем  двухступенчатый редуктор ЦДШ-350 передаточным числом 10,35

15)Определяем действительную скорость  ленты

V_д=V*