ТЕМБ / ТЕМБ / Технология6

3.6. Сварка станины машины постоянного тока

Станина машины постоянного тока является частью магнитопровода, к которой прикрепляют главные и добавочные полюсы. Толщину станины оп­ределяют из электромагнитного расчета. Полученные размеры станины обес­печивают ее достаточную прочность и жесткость. При высотах оси вращения до 200 мм для изготовления монолитной станины обычно применяют отрезки цельнотянутых стальных труб, к которым приваривают опорные лапы. Такой способ изготовления станины снижает ее трудоемкость и стоимость.

При высотах оси вращения 225...315 мм цилиндрическую часть станины сваривают из загнутого толстолистового проката. Сварной шов располагают по оси одного из главных полюсов, что позволяет исключить влияние шва на распределение магнитного потока. К цилиндрической части приваривают опорные лапы.

Для повышения жесткости оболочки машин укорачивают вылеты под­шипниковых щитов за счет удлинения станины, стремясь к дисковой форме щитов. Удлинение частей станины, значительно выступающих за пределы длины сердечника якоря, позволяет выполнить их с уменьшенной толщиной, особенно в тех местах, где должны располагаться люки для обслуживания щеточно-коллекторного узла и подачи охлаждающего воздуха.

В станинах предусматривают кольцевые центрирующие заточки, рым-болты или транспортные ушки, наружные зажимы для заземления корпуса машины, крепление таблички с техническими данными машины.

Коробку выводов у машин с высотой оси вращения до 200 мм располага­ют сверху станины, а у машин с высотой оси вращения более 200 мм - обыч­но сбоку или на подшипниковом щите.

В настоящее время получили распространение станины прямоугольной (мно­гоугольной) формы. Машины такой формы лучше вписываются в интерьер произ­водственных помещений, гармонируя с прямыми линиями колонн, окон, станков и т. п. Кроме того, при прямоугольной форме станины удается лучше использовать ее внутренний объем и за счет этого уменьшить размеры машины.

Рассмотрим технологический процесс изготовления заготовки цилиндри­ческой станины машины постоянного тока серии 4П на Харьковском пред­приятии «Электромашина».

Технологический процесс состоит из следующих основных операций:

1) разметка листа толстолистового проката согласно карте раскроя;

2. порезка листа газорезательной машины на заготовки;

3. загиб заготовки по радиусу с двух сторон;

4. вальцовка заготовки на листогибочной машине в цилиндр;

5. проварка шва цилиндра;

6. вырезка окон в цилиндре по копиру;

7. установка и приварка к цилиндру укосин с лапами и транспортных ушек;

8. зачистка станины в дробеметной камере до металлического блеска;

9. грунтовка станины;

10. транспортировка станины на участок механической обработки.

Лист толстолистового проката транспортируют мостовым краном из рольганга на порезочный стенд.

С помощью линейки, мела хлопчатобумажного шнура производят размет­ку листа согласно карте раскроя.

Газорезательной машиной типа МГП-2 «Радуга» производят порезку лис­та на заготовки и на них снимают фаски. Затем заготовки снимают со стенда и транспортируют на укладочное место, на котором между каждой заготов­кой прокладывают деревянные бруски.

Заготовку с укладочного места транспортируют мостовым краном к гид­равлическому прессу, где после зачистки от грата производят загиб заготовки по радиусу с двух сторон с поворотом на 180°. От пресса заготовку транспор­тируют кран-балкой к листогибочной машине, на которой вальцеванием по­лучают цилиндр с наружным диаметром согласно эскизу.

Цилиндр транспортируют и устанавливают на поддерживающие ролики сварочной установки. Полуавтоматом сварочным типа ПДГ-508 производят проварку шва при помощи сварочной проволоки 2СВ08Г2С.

Цилиндр калибруют в размер по наружному диаметру и внешним осмот­ром проверяют шов на выявление непроваров, наплывов, подрезов и пор.

При помощи линейки, угольника и мела выполняют разметку цилиндра под вырезку окон согласно эскизу. Вырезку окон выполняют по копиру на установке для вырезки окон. Затем слесарной обработкой при помощи пневмомашинки УШР-2, а также зубила и молотка зачищают цилиндр от шлака. В случае появления вырывов в окнах, производят их подварку с последую­щей зачисткой.

Проверяют качество изготовления цилиндра и все его размеры согласно чертежу (рис. 3.35). При выявлении дефектов швов их вырубают и заваривают.

Рисунок 3.35 - Эскиз цилиндра станины машины постоянного тока типа 4ПН280М

Потом цилиндр транспортируют мостовым краном на сборочный участок, где его устанавливают так, чтобы шов цилиндра находился в нижнем поло­жении. Затем собирают укосины и прихватывают их электросваркой, а потом собирают в приспособлении укосины с лапами и прихватывают также их электросваркой. В приспособлении устанавливают транспортные ушки и прихватывают их электросваркой к цилиндру. Все места прихваток зачищают от шлака. Проверяют качество сварки и положение всех прихваченных к ци­линдру деталей согласно чертежу (рис. 3.36). Электротельфером устанавли­вают станину на манипулятор и производят сварку всех швов станины сва­рочным полуавтоматом с использованием сварочной проволоки.

Внешним осмотром проводят контроль сварных швов с целью выявления непроваров, пористости, трещин и пр. Станину электротельфером транспор­тируют на стол дробеметной камеры, где станину зачищают до металличе­ского блеска дробью чугунной диаметром 0,8... 1,5 мм. Транспортируют ста­нину на слесарный участок, где ее зачищают от брызг и притупляют острые кромки, используя пневмомашинку, зубило и молоток.

1 - цилиндр, 2 - ушко транспортное, 3 - укосина, 4 - лапа

Рисунок 3.36 - Эскиз заготовки станины машины постоянного тока

типа 4ПН280М перед механической обработкой.

После слесарного участка станину транспортируют в грунтовочную каме­ру, где проводят ее грунтование. Обработанную грунтом станину электрока­рой транспортируют на участок механической обработки.

3.7. Сварка корпуса статора крупной электрической машины

Статор крупной электрической машины переменного тока представляет собой сварной корпус, усиленный ребрами жесткости, в котором закреплен сердечник, разделенный на пакеты. Сварной корпус изготовляют из листово­го проката. Основными элементами корпуса являются (рис. 3.37): обшивка (7, 8, 12), торцевые стенки (1,6), поперечные стенки (3, 4, 5), продольные ребра (2) и лапы (11). Все элементы корпуса вырезают из листового проката, а не­которые стыковые поверхности деталей подвергают механической обработ­ке.

Сборку деталей корпуса и их сварку выполняют на сборочной плите. На­чинают сборку с разметки сборочной плиты, на которую наносят контур тор­цевой стенки (1), осевые линии и положение упоров. После установки и за­крепления упоров в виде угольников по контрольным линиям плиты собира­ют внутренние стенки корпуса, состоящие из отдельных сегментов. Собран­ные стенки сваривают порошковой проволокой полуавтоматической сваркой. Корпус начинают собирать с установки лап (11) и крепления их скобами к упорам. Затем устанавливают торцевую стенку (1) по осевым линиям и при­хватывают ее к лапам. От установленной торцевой стенки на лапах (11) раз­мечаются риски на высоте, соответствующие положению первой стенки (3). Для фиксирования положения стенки (3) на торцевую стенку (1) устанавли­вают и прихватывают две временные распорки, а на лапы - две планки.

На распорку устанавливают стенку (3) и после совмещения осевых линий прихватывают стенку к распоркам и лапам. Аналогично устанавливают сле­дующие стенки. Торцевую стенку (6) выверяют по осевым линиям и прихва­тывают к лапам. На стенке (5) по шаблону размечают пазы под ребра (2). С помощью отвеса этот же шаблон устанавливается на нижнюю стенку (3), на которой также размечаются пазы под ребра. По меткам вырезают пазы газо­вой резкой. После зачистки пазов в них устанавливают ребра (2) и прихваты­вают их к стенкам (3 и 5). К стенке (4) ребра снизу и сверху прихватывают угольниками (14).

1,6 – торцевые стенки, 2 – продольные ребра, 3, 4, 5 –поперечные стенки,

7, 8, 12 - листы обшивки, 9 – рым, 10 - усилительная подкладка,

11 – лапа, 13-брусок, 14-угольник

Рисунок 3.37 – Эскиз сварного корпуса статора крупной

электрической машины переменного тока:

Собранный каркас корпуса сваривают порошковой проволокой полуавто­матической сваркой. В первую очередь приваривают угольники (14) к ребрам (2), затем все ребра к стенкам, а стенки к лапам. Для сварки с другой стороны каркас корпуса открепляют от угольников и кантуют на 180°. Затем каркас закрывают листами обшивки (7, 8 и 12) и приваривают к стенкам и лапам. Предварительно устанавливают в соответствующие гнезда усилительные подкладки (10) рымов (9). Для установки рамки, состоящей из брусков (13), обшитый корпус кантуют на 90° и устанавливают на сборочной плите дни­щем вверх. После прихватки рамки в обшивке вырезают отверстия для уста­новки рымов (9), вставляемых в заранее расточенные отверстия подкладок (10) и привариваемых к обшивке и подкладкам.

Приварка листов обшивки к стенкам корпуса изнутри производят преры­вистым швом.

В обшивке сваренного корпуса размечаются и вырезаются окна. Сварка корпуса статора заканчивается зачисткой швов и контролем всех геометриче­ских размеров. После этого сваренный статор транспортируют на участок механической обработки.

3.8. Сварка валов с ребрами

Валы с приваренными ребрами (рис. 3.38) находят широкое применение в электрических машинах средних мощностей. Приваренные ребра увеличи­вают жесткость вала, что позволяет уменьшить диаметр его сплошного тела. Для снижения концентрации местных напряжений и снятия внутренних на­пряжений в этих валах необходимо выполнить плавный переход от цилинд­рической поверхности к ребрам и производить их термическую обработку после приварки ребер.

1 - ребро, 2 - вал

Рисунок 3.38 - Вал с приваренными ребрами

Сварная конструкция вала позволяет изготовлять его из круглого сортово­го проката, что значительно экономичнее, чем изготовление их из поковок. Сварные валы изготовляют из малоуглеродистой стали марки 20. Ребра (1), привариваемые к валу, вырезают из толстолистовой стали марки СтЗ. Обычно применяемая для изготовления валов сталь марки 35 не может быть использова­на, так как из-за повышенного содержания углерода она обладает ограниченной свариваемостью. Сборка вала под сварку начинается с разметки. Вал устанавли­вается на ролики. На обработанную его поверхность наносится продольная риска параллельно оси вала и кольцевая риска, по которой в дальнейшем будут уста­навливаться ребра. На вырезанных из толстолистового проката и механически обработанных ребрах наносятся риски, делящие их пополам по длине.

На вал с обеих сторон надевают специальные шаблоны (рис. 3.39) с про­резями для ребер (2) и совмещают радиальные риски (1) на шаблонах с про­дольной риской на валу. В таком положении шаблоны закрепляют стопор­ными винтами (3). На вал (2) (рис. 3.38) устанавливают по шаблонам ребра (1) и прихватывают их в двух точках с каждой стороны. Для уменьшения де­формаций ребер при сварке между ними устанавливают и прихватывают тех­нологические распорки, образующие замкнутый контур.

1 - радиальная риска, 2 - прорезь для ребра, 3 - стопорный винт

Рисунок 3.39 - Шаблон для установки ребер вала

Приварка ребер к валу должна производиться в строгой последо­вательности, так как в противном случае может произойти чрезмер­но большая деформация вала. Шов необходимо накладывать посте­пенно, в несколько проходов. Первый валик шва накладывают с одной стороны какого-либо ребра, а следующий - обязательно у диа­метрально противоположного ребра тоже с одной стороны. В таком порядке накладывают по одному валику у каждого ребра. Сварка ведется от середины ребра к его концам. Затем в той же по­следовательности накладывают валики с другой стороны ребер. Число про­ходов зависит от катета шва. Так, например, шов, показанный на рис. 3.38 (катет 12 мм), выполняется за шесть проходов.

В процессе сварки нельзя допускать перегрева вала. Поэтому сварка ча­ще всего выполняется вручную. В качестве присадки применяются элек­троды с толстой обмазкой марки УОНИИ 13/45 диаметром 4 мм. Не допус­кается приварка ребер по торцу, так как шов, наложенный по окружности вала, является сильным концентратором внутренних напряжений, что мо­жет привести к появлению усталостных трещин и поломке вала при экс­плуатации машины. Вал с приваренными ребрами должен обязательно от­жигаться для снятия внутренних напряжений. Рекомендуется следующий режим отжига: нагрев до 640...660°С со скоростью не более 100°С в час, выдержка при этой температуре в течение 4 ч и охлаждение вместе с печью до окружающей температуры.

Контрольные вопросы:

1. По каким направлениям может идти разработка процесса изготовления детали?

2. Какие могут быть основные виды заготовок в зависимости от назначения легален?

3. Что необходимо учитывать при выборе технологических методов и процессов полу­чения заготовок?

4. Какие основные операции включает технологический процесс получения отливки из металла?

5. Получение литых заготовок способом литья в песчано-глинистые формы.

6. Какие существуют наиболее распространенные специальные виды литья?

7. Как получают отливки способом литья в кокиль?

8. Как получают отливки центробежным литьем?

9. Получение отливок способом литья под давлением металлов.

10. Как отливают ребристый корпус асинхронного двигателя?

11. Как работает машина для литья под давлением?

12. Как при помощи алюминиевого литья скрепляют сердечник статора и ротора в машинах малой мощности?

13. Получение деталей из пластмасс способом литья под давлением полимерных материалов.

14. Получение отливок способом литья в оболочковые формы.

15. Получение фасонных отливок из металлических сплавов способом литья по выплавляемым моделям.

16. Как выполняют заливку ручным способом?

17. Как получают заготовки из металлокерамики?

18. Как получают заготовки обработкой металлов давлением?

19. В чем заключается метод прессования и метод волочения?

20. В чем заключается способ ковки?

21. В чем заключается технологический процесс сварки?

22. Какие могут быть сварные швы в зависимости от положения в пространстве?

23. На какие виды делятся сварные соединения по взаимному расположению соединяе­мых элементов?

24. Какие могут быть источники питания сварочной дуги?

25. Что представляет собой дуговая сварка в среде защитных швов?

26. Что представляет собой контактная сварка?

27. Какие операции включает технологический процесс изготовления сварных соединений?

28. В чем заключается газовая резка по копир-щитам?

29. В чем заключается подготовка кромок под сварку?

30. Каким способом снимают внутренние напряжения в сварных конструкциях?

31) В чем заключается внешний контрольный осмотр сварных швов?

32) Какие основные операции включает технологический процесс изготовления заготовки цилиндрической станины машины постоянного тока?

33. Как выполняется операция вальцовки заготовки в цилиндр на листогибочной машине?

34) Какие основные операции включает технологический процесс сварки корпуса статора крупной электрической машины''

35) Какие основные операции включает технологический процесс сварки вала с ребрами?

36. Какая последовательность наложения швов при приварке ребер к валу?

Глава 4 МЕХАНИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА ДЕТАЛЕЙ

4.1. Общие сведения

Большинство деталей электрических машин - валы, станины, подшипни­ковые шиты, крышки, детали коллектора и якоря - подвергаются механиче­ской обработке на металлорежущих станках.

Основными производственными факторами, влияющими на качество из­готовления деталей электрических машин, являются правильный выбор обо­рудования и инструмента, физико-химические, механические и другие свой­ства исходных материалов и заготовок, совершенство разработанного техно­логического процесса и качество выполнения обработки и контроля.

В общей трудоемкости изготовления электрических машин механическая обработка деталей занимает пока еще значительную долю. Так, при произ­водстве машин переменного тока мощностью от 1 до 100 кВт она равна 10.. .25 %, а машин постоянного тока мощностью до 200 кВт - 25.. .40 %.

С целью повышения коэффициента использования металла, который оп­ределяется как отношение веса готовой детали к весу заготовки, необходимо стремиться к получению заготовки, по форме и размерам приближающейся к форме и размерам готовой детали. Кроме этого, сокращается время обработ­ки и уменьшается износ оборудования и инструмента.

Процесс обработки, трудоемкость и себестоимость детали зависят от ма­териала заготовки. Необходимо учитывать, что режимы резания при обра­ботке чугуна в 1,2... 1,3 раза выше, чем при обработке стали, а при обработке алюминия в 3...5 раз выше, чем при обработке чугуна.

Оборудование для получения деталей из металла можно разделить на три группы:

1) для получения заготовок;

2. для обработки со снятием стружки;

3. для финишной обработки.

Необходимо отметить, что в последнее время доля оборудования со сня­тием стружки в общем парке станков на предприятиях постоянно уменьшает­ся и увеличивается доля оборудования для получения заготовок и финишной обработки. Это вызвано стремлением повысить коэффициент использования металла, снизить трудоемкость и получать детали высокой точности. Для обеспечения этого повышают точность литья или замену литья коваными и сварными конструкциями, а также увеличивают производительность метал­лообрабатывающего оборудования внедрением автоматических поточных линий.

На электромашиностроительных предприятиях используются практиче­ски все виды механической обработки: резание, сверление, фрезерование, шлифование и др. Выбор оборудования зависит от программы выпуска и требуемой точности обработки.

Так, при единичном и мелкосерийном производстве электрических машин детали обрабатывают на универсальных станках, имеющих специальную ос­настку или на станках с числовым программным управлением (ЧПУ).

В средне- и крупносерийном производстве станки ЧПУ оснащают транс­портной системой для автоматической смены деталей и инструмента, нако­пителями деталей и микропроцессорной системой управления. Это позволяет создать гибкую производственную ячейку, обеспечивающую обработку большого числа однотипных деталей в автоматическом режиме. На базе гиб­ких производственных ячеек создают гибкие производственные системы и линии, имеющие общее управление процессом.

В массовом производстве обработка выполняется на специализированных автоматических линиях и агрегатных станках.

Обработка на станках с ЧПУ характеризуется: ростом производительно­сти труда оператора станочника благодаря сокращению основного и вспомо­гательного времени (переналадки); возможностью применения многостаноч­ного обслуживания; повышенной точностью; снижением затрат на специаль­ные приспособления; сокращением и полной ликвидацией разметочных и слесарно-подгоночных работ.

Большое преимущество обработки на станках с ЧПУ заключается также в том, что значительно уменьшается доля тяжелого ручного труда рабочих, сокращаются потребности в квалифицированных станочниках-универсалах, изменяется состав работников металлообрабатывающих цехов.

Выпуск станков с ЧПУ во всем мире непрерывно растет, быстрыми тем­пами развивается и видоизменяется само числовое программное управление, что позволяет расширить технологические возможности оснащенного им оборудования, повысить точность обработки, сократить время обработки управляющих программ.

Применение ЧПУ не только изменило характер организации производства в металлообрабатывающих цехах, но и коренным образом повлияло на кон­струкцию самих станков.

Изменился принцип построения кинематических схем и компоновок станков с ЧПУ. Более полно и эффективно стали использовать" агрегатизаиию и унифи­кацию. возникли предпосылки для создания станков для комплексной обработки (многооперационных) и интернированных систем комплексной автоматизации на основе станков с ЧПУ и централизованного управления от ЭВМ.

В настоящее время снижение трудоемкости в крупносерийном и массовом производстве происходит также за счет создания автоматизированных техно­логических комплексов (АТК), объединяемых в единый технологический поток. АТК в электромашиностроении представляет собой ряд автоматизи­рованных станков, объединенных общей транспортной системой и управле­нием. Используют АТК для механической обработки, изготовление обмоток in круглого провода, пропитки обмоток, сборке машин и т. д. В механиче­ской обработке используют АТК обработки корпусов, валов, подшипниковых щитов и других деталей.

На АТК для механической обработки корпусов производят обработку внутренней поверхности для посадки сердечников, торцов для надевания подшипниковых щитов, лап для установки двигателя, поверхности для креп­ления коробки выводов, сверления всех отверстий и нарезания резьб. Он снабжен аппаратурой контроля обрабатываемых поверхностей, целостности и исправности инструмента, учета обрабатываемых деталей и т. п.

4.2. Металлорежущие станки

Металлорежущим станком называется машина, предназначенная для обработки, заготовки определенной формы в соответствии с рабочим черте­жом путем снятия стружки с помощью инструмента.

Для получения на обрабатываемой заготовке заданной чертежом поверх­ности должны быть согласованы между собой движения инструмента и заго­товки. Снятие стружки на станках осуществляется так называемыми рабочи­ми движениями, к которым относят главное движение и движение подачи. Первое определяет скорость резания, скорость второго обусловливает вели­чину подачи.

Главное движение может быть вращательным (в токарных, сверлильных, фрезерных и других станках) и возвратно-поступательным (в строгальных, долбежных, хонинговальных станках). Оно сообщается либо инструменту, например во фрезерных, сверлильных, долбежных станках, либо заготовке - в токарных, продольно-строгальных станках.

Движение подачи сообщается или инструменту, например в токарных, сверлильных, расточных станках, или заготовке - во фрезерных, строгальных и других станках.

При работе на станках помимо рабочих имеются и вспомогательные движения. К ним относят движения элементов станка, связанные с транс­портировкой и закреплением заготовки, подводом и отводом инструмента, включением, выключением, переключением скоростей и подач и т. д.

Рабочие движения автоматизированы, а вспомогательные могут осущест­вляться как автоматически, так и вручную.

Все металлорежущие станки в зависимости от вида обработки делятся на 10 групп. Каждая группа, в свою очередь, подразделяется на 10 типов (под­групп), а каждый тип на 10 типоразмеров.

В основу деления станков на типы приняты следующие основные призна­ки: технологическое назначение станка (круглошлифовальные, внутришлифовальные и т.д.); расположение их главных рабочих органов (вертикально- фрезерные, горизонтально-фрезерные и т. д.); количество главных рабочих органов (одношпиндельные, многошпиндельные); степень автоматизации (автомат, полуавтомат).

По степени специализации металлорежущие станки подразделяются на универсальные, специализированные, специальные; по массе и габаритным размерам - на обычные, крупные, тяжелые и уникальные; по точности — на станки нормальной точности (Н), повышенной точности (П), высокой точно­сти (В), особо высокой точности (А) и особо точные (прецизионные) (С).

По типоразмерам станки различают по основным параметрам для каждой группы: токарные - по наибольшему размеру обрабатываемой детали над станиной; сверлильные - по наибольшему диаметру сверления в сплошном материале средней твердости; фрезерные - по размерам стола; токари- ав­томаты - по максимальному диаметру обрабатываемых прутков и т. д.

Обозначение модели станка состоит из сочетания трех и четырех цифр и букв. Первая цифра обозначает номер группы, вторая - номер подгруппы (тип станка), а последние "одна или две цифры - наиболее характерные тех­нологические параметры станка. Например, 2H125 означает вертикально-сверлильный станок с наибольшим условным диаметром сверления 25 мм. Буква, стоящая после первой цифры, указывает на различное исполнение и модернизацию основной базовой модели станка. Буква в конце цифровой части означает модификацию базовой модели, класс точности станка или его особенности.

Индексация моделей станков с программным управлением принята сле­дующая: Ц — с цикловым управлением; Ф1 - с цифровой индексацией поло­жения, а также с предварительным набором координат; Ф2 — с позиционной системой ЧПУ; ФЗ — с контурной системой ЧПУ; Ф4 — с комбинированной системой ЧПУ. Например, 16Д20П - токарно-винторезный станок повышен­ной точности; 6Р13К-1 - вертикально-фрезерный консольный станок с копи­ровальным устройством; 2455АФ1 - координатно-расточный двухстоечный станок особо высокой точности с предварительным набором координат и цифровой индексацией; 2202ВМФ4 - многоцелевой (сверлильно-фрезерно-расточный) горизонтальный станок высокой точности с инструментальным магазином и с комбинированной системой ЧПУ (буква М означает, что ста­нок имеет магазин с инструментами).