Технические характеристики редукторов

ВВЕДЕНИЕ

 

Лабораторный практикум является составной частью изучения дисциплины «Газотермическая обработка металлов». В практикум включены вопросы, способствующие углублению и закреплению теоретических знаний, приобщению студентов к научно-исследовательской работе, развитию инициативы, самостоятель­ности и инженерного мышления. Практикум является учебным пособием для самостоятельного изучения вопросов разработки технологии газовой сварки и резки различных конструкционных материалов. Для луч­шего усвоения материала в методическом пособии даются в сжа­том виде основные сведения о механизме изучаемых процессов и некоторые теоретические предпосылки, на которых основываются лабораторные работы. Лабораторный практикум выдается каждо­му студенту в начале семестра. Только предварительное изучение материала по лабораторной работе обеспечит ее успешное вы­полнение во время занятий.

С целью более глубокого знакомства с теоретическими во­просами, затронутыми в лабораторных работах, рекомендуется специальная литература.

 

ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ

 

1. Организация выполнения лабораторных работ

 

Программой дисциплины «Газотермическая обработка металлов» предусмотрено выполнение лабораторных работ для закрепления теоретических знаний и получения практиче­ских навыков по самостоятельному решению технологических во­просов по газовой сварке и резке. Лабораторные ра­боты выполняются самостоятельно студентами в составе подгруп­пы в строгом соответствии с инструкциями, в отведенные по рас­писанию часы занятий. Перед началом лабораторного практикума все студенты проходят инструктаж по технике безопасности с ре­гистрацией в специальном журнале.

 

2. Выполнение и оформление лабораторных работ

 

Перед выполнением работ необходимо повторить теорети­ческий материал и подробно ознакомиться с методикой проведе­ния лабораторной работы. Выполнение работы должно начинаться со знакомства с инструкцией по технике безопасности и инструкцией по выполнению данной лабораторной работы. Перед нача­лом выполнения работы студенты должны усвоить основные пра­вила безопасной работы на данном рабочем месте, а также общую методику проведения эксперимента, основные приемы обращения с оборудованием, приборами и инструментом. По выполненной работе представляют отчет, который должен содержать:

- наиме­нование работы и ее цель;

- теоретический материал;

- используемое оборудование;

- описание методики проведения эксперимента;

- обработку результатов эксперимента в виде таблиц;

- заключение по работе.

После окончания работы каждая группа представляет препо­давателю для проверки черновик отчета с результатами опытов. От­четы о проделанной работе каждый студент представляет для окон­чательной проверки преподавателю на следующем занятии. После выполнения лабораторных работ каждый студент сдает зачет.

 

Работа № 1

 

ИЗУЧЕНИЕ КОНСТРУКЦИИ И ИССЛЕДОВАНИЕ РАБОЧИХ ХАРАКТЕРИСТИК ГАЗВОЙ АППАРАТУРЫ

 

Цель работы:

1. Изучить устройство, конструктивные особенности и работу основных типов газовых редукторов, горелок и резаков.
2. Исследовать основные рабочие характеристики изучаемой аппаратуры.

 

Содержание работы

 

Основной аппаратурой, входящей в состав постов газопламенной обработки металлов являются газовые редукторы, горелки и резаки.

Редукторы служат для понижения давления сжатого газа до ра­бочего, автоматического поддержания постоянства величины заданного давления, а также регулирования давления и расхода редуцируемого газа.

Редукторы классифицируются следующим образом:

1. По назначению - кислородные, ацетиленовые, водородные, пропанобутановые, метановые и т.п.
2. По пропускной способности - баллонные(постовые), рамповые(центральные) и сетевые.
3. По принципу действия - прямого и обратного действия.
4. По конструкции - пружинные и рычажные.
5. По числу камер редуцирования - однокамерные и двухкамерные.

Редукторы выпускаются по ГОСТ 6268-68 и в зависимости от назначения отличаются цветом окраски корпуса и присоединительными устройствами для крепления их к баллону или трубопроводу.

Устройство, принцип действия и техническая характеристика редукторов приведены в соответствующих инструкциях по их эксплуатации и паспортах.

Для правильного выбора редуктора нужно знать его характеристики или уметь их определить. К числу основных характеристик редукторов относятся: рабочее давление, пропускная способность, чувствительность регулировки, перепад давления и предел редуцирования.

Пропускная способность характеризуется количеством газа, которое может быть пропущено через редуктор в единицу времени. Рамповые редукторы имеют пропускную способность до , а постовые – не более .

Чувствительность регулировки характеризуется изменением рабочего давления газа при повороте регулировочного винта на ¼ оборота. Она определяется по формуле:

 

, (1.1)

 

где - показание манометра при первоначальном рабочем давлении, МПа;

- показание манометра после поворота регулировочного винта на ¼ оборота, МПа.

Для постовых кислородных редукторов чувствительность регулировки обычно составляет 0,05…0,15 МПа, а ацетиленовые 0,025…0,05 МПа.

Перепад давления представляет собой относительную величину изменения рабочего давления в камере рабочего давления редуктора при прекращении отбора газа.

 

, (1.2)

где - рабочее давление в камере низкого давления при отборе газа, МПа;

- давление в камере низкого давления после прекращения отбора газа, МПа.

Для постовых редукторов перепад давления обычно составляет 15 …30%.

Пределом редуцирования называется наименьшее давление газа в баллоне или сети, при котором рабочее давление в редукторе начинает быстро падать. Это вынуждает заменить баллон. Обычно пре­дел редуцирования равен 2-2,5 рабочим давлениям.

Сварочная горелка предназначена для смешивания горючего газа или жидкости с кислородом в требуемом соотношении и получения устойчивого горения сварочного пламени требуемой мощности, размеров и формы.

Горелки классифицируются, по следующим признакам:

1. По способу подачи горючего газа и кислорода и образова­ния горючей смеси - инжекторные, безынжекторные, а также внешнего смешения.
2. По числу пламен - однопламенные и многопламенные.
3. По назначению - универсальные и специализированные.
4. По роду горючего - ацетиленовые, керосиновые, пропанобутановые и др.
5. По способу применения - ручные и машинные.

Наибольшее распространение имеют инжекторные однопламенные универсальные ацетилено-кислородные горелки. Они снабжены несколькими сменными наконечниками и позволяют сваривать черные и цветные металлы, а также производить другие виды газопламенной обработки металлов.

Инжекторные горелки работают на ацетилене низкого и сред­него давления. Подача ацетилена в смесительную камеру осуществляется за счет подсоса его струей кислорода выходящего с большой скоростью из отверстия инжектора.

Для нормальной работы их давление поступающего кислорода должно быть равным 0,3…0,4 МПа, а давление ацетилена может быть значительно ниже - 0,01…0,02 МПа.

Конструкции, принцип действия и технические характеристики различных типов горелок приведены в их техническом описании.

Кислородные резаки служат для смешения горючего с кислородом, образования подогревающего пламени и подачи к разрезаемому металлу струи чистого кислорода.

Резаки классифицируются по следующим признакам:

1. По роду горючего – ацетилено-кислородные, работающие на газах – заменителях ацетилена, работающие на жидких горючих.
2. По назначению - универсальные, предназначенные для разделительной резки, и резак специального назначения(для резки сталей больших толщин, для подводной резки, вырезки отверстий, срезки заклепок, поверхностной резки и т.д.).

Так же, как и сварочные горелки, резаки имеют инжекторное устройство, обеспечивающее их нормальную работу при любом давлении горючего газа. По устройству они отличаются от обычных сварочных горелок тем, что имеют отдельный канал для подачи режущего кислорода, а также специальным устройством головки. Более подробно конструкция, принцип действия, а также технические характеристики различных типов резаков рассмотрены в технических инструкциях и паспортах на эту аппаратуру.

Качество и производительность газовой сварки и резки в значительной степени зависят от нормальной работы горелок или резаков. При контрольной проверке качества указанной аппаратуры производят целый ряд испытаний.

Проверка работы инжекторного узла производится путем определения величины разрежения в ацетиленовом канале горелки или резака с помощью ртутного или водяного манометра. Для этого на кислородный ниппель надевают кислородный шланг и в горелку или резак подают кислород под давлением 0,2…0,4 МПа. На ацетиленовый ниппель надевают шланг, соединенный с ртутным или водяным манометром. При открывании обоих вентилей разрежение определяют по разности уровней жидкости в манометре. Если при работе прибора свободный ко­нец U образной закрыт пробкой(что часто делается при работе с водяными манометрами в случае измерения значительных величин разрежения), то прибор не дает истинных значений показаний. Для определения истинной величины разрежения следует применять формулу:

 

, (1.3)

 

где - первоначальное давление воздуха в объеме под пробкой над нулевым уровнем жидкости, мм вод. ст.;

- первоначальный объем того же пространства, определяемый по шкале прибора, ;

- вторичный объем после понижения уровня жидкости, определяемый по шкале прибора, ;

- вторичное давление, мм водяного столба.

 

 

Рис.1.1

 

Определенное значение величины разрежения должно соответствовать паспортным данным горелки (резака).

Запас ацетилена в горелке. Для устранения возможности образования пламени с избытком кислорода в горелке всегда должен быть запас ацетилена. Это значит, что нормальное пламя регулируется при неполном открывании ацетиленового вентиля. При полном открывании его в пламени должен быть избыток ацетилена. Для определения запаса ацетилена в горелке устанавливают давление кислорода 0,2…0,4 МПа, зажигают горелку, регулируют нормальное пламя и по ротаметру замеряют расход ацетилена по формуле:

 

; (1.5)

 

где - расход измеряемого газ(приведенный к 20°С и 760 мм рт. ст.);

- расход газа по градуировочной кривой ротаметра;

- плотность измеряемого газа ;

- плотность газа, на котором производилась градуировка ротаметра, ;

- соответственно абсолютные давления измеряемого и градуировочного газов, МПа;

- соответственно абсолютные температуры измеряемого и градуировочного газов, К.

После этого ацетиленовый вентиль открывают полностью и вновь определяют расход ацетилена.

Запас ацетилена определяют по формуле:

, (1.6)

 

где - расход ацетилена при полностью открытом вентиле;

- расход ацетилена соответствующий нормальной регулировке пламени.

 

Оборудование и материалы:

1. Кислородные и ацетиленовые редукторы различных марок.
2. Сварочные горелки различных марок.
3. Газовые резаки различных марок.
4. Водяной манометр 1 шт.
5. Ротаметры РС-3 и РС-5.
6. Кислород - 2 баллона.
7. Ацетилен - 1 баллон.
8. Шланги.
9. Инструмент для сборки газовой аппаратуры.

 

Порядок выполнения работы

 

Работа выполняется звеньями по З-4 человека на трех рабочих местах. Одно звено изучает конструкцию редукторов и определяет их рабочие характеристики; второе - конструкцию горелок и опре­деляет запас горючего, третье — конструкцию резаков и определяет величину разрежения в каналах ацетилена. По завершении работы звенья меняются рабочими местами.

 

А. Изучение конструкции и определение рабочих характеристик газовых редукторов

1. Изучить конструкцию и принцип действия редуктора по инструкции.

2. Разобрать редуктор, найти основные его части и уяснить взаимодействие их во время работы.

3. Определить способ присоединения редуктора к источнику газа.

4. Вычертить принципиальную схему редуктора и составить его техническую характеристику (табл.1.1).

 

 

Таблица 1.1

 

Технические характеристики редукторов

 

Показатели	Марки редукторов
Редуцируемый газ
Окраска корпуса
Число ступеней редуцирования
Пропускная способность,
Максимальное давление по шкале манометров: высокого давления, МПа низкого давления, МПа
Пределы регулирования рабочего давления, МПа
Предел редуцирования, МПа
Перепад давления, %
Способ крепления

 

5. Продуть кислородный баллон и присоединить к нему редуктор, кислородный шланг и горелку(резак).

6. При открытом кислородном вентиле на горелке отрегулировать по манометру низкого давления первоначальное рабочее давление 0,4 МПа.

7. Повернуть по часовой стрелке регулировочный винт редуктора на ¼ оборота и снова снять показания манометра().

8. Резко перекрыть кислородный вентиль на горелке и снять новое показание манометра().

9. Опыты повторить три раза и подсчитать среднее значение

10. Результаты опытов записать в табл. 1.2.

 

Таблица 1.2

 

Показатели	Показания манометра низкого давления, МПа
1-й замер	2-й замер	3-й замер	среднее значение
Первоначальное рабочее давление,
Давление после поворота регулировочного винта на ¼ оборота,
Давление после перекрытия вентиля на горелке,
Чувствительность регу­лировки
Перепад давления, %

 

11. По результатам опытов рассчитать чувствительность регулировки(1.1) и перепад давления (1.2).

 

Б. Изучение конструкции различных типов горелок и резаков

1. Изучить конструкции различных типов горелок и резаков по инструкциям.

2. Определить типы аппаратуры на натуре, разобрать их, найти основные узлы и уяснить их взаимодействие.

3. Вычертить принципиальные схемы горелок, резаков, работающих на газообразном и жидком топливе.

4. Составить технические характеристики изученной аппаратуры.

 

В. Проведение испытаний горелок и резаков

1. Определить запас горючего в горелке, для чего:

- собрать сварочный пост с включением в магистраль ацетилена ротаметра;

- установить давление кислорода 0,3…0,4 МПа, ацетилена 0,05...0,07 МПа, зажечь горючую смесь и отрегулировать пламя нормальным;

- определить расход ацетилена по ротаметру ();

- полностью открыть ацетиленовый вентиль не горелке (при этом пламя станет науглероживающим) и снова определить расход аце­тилена();

- опыты повторить для всех имеющихся номеров наконечников;

- результаты опытов записать в табл. 1.3;

- определить запас горючего по формуле (1.6);

- сравнить полученные данные с паспортными и сделать выводы.

 

Таблица 1.3

 

Марка горелки	Номер наконечника	Давление кислорода, МПа	Показание ротаметра, л/ч	Запас ацетилена
Пламя нормальное	Пламя науглеро- живающее

 

2. Определить величину разрежения в ацетиленовых каналах горелки:

- собрать схему, для чего на кислородный баллон установить редуктор, который соединить шлангом с инжекторной горелкой;

- ацетиленовый канал горелки соединить с водяным манометром;

- установить рабочее давление кислорода 0,2…0,4 МПа;

- проверить величину разрежения в ацетиленовом канале горелки при полностью ввернутом инжекторе по разности уровней воды в манометре;

- опыты повторить при вывернутом инжекторе на 1,2,3,4,5 мм;

- результаты опытов занести в табл. 1.4.

 

Таблица 1.4

 

Положение инжектора	Разрежение, мм вод.ст.	Истинная величина разрежения, мм вод.ст.
0 (полностью ввернуть) 1 (вывернуть на 1 мм) ........... ........... ...........

 

- определить истинную величину разрежения по формулам (1.3) и (1.4) и занести в табл. 1.4

- построить график изменения величины разрежения в зависимости от положения инжектора;

- сделать выводы о проделанной работе.

 

Работа № 2

 

ВЫБОР РЕЖИМОВ И ОПРЕДЕЛЕНИЕ

ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ГАЗОВОЙ СВАРКИ

 

Цель работы:

1. Освоить методику выбора режимов газовой сварки сталей.

2. Исследовать влияние режимов газовой сварки на технико-экономические показатели процесса и геометрические размеры шва.

 

Содержание работы

 

Производительность процесса сварки и качество получаемого сварного соединения, прежде всего, определяется правильным выбо­ром основных параметров режима сварки: способа сварки, мощности пламени и коэффициента его регулировки, диаметра присадки.

Различают левый и правый способы ручной газовой сварки. При левом способе сварку ведут справа налево таким образом, что пламя направляется вперед на еще не сваренные кромки основного металла и располагается между сваренным участком шва и присадоч­ным прутком (рис. 2.1). При правом способе сварку ведут слева направо, направляя пламя в сторону уже сваренного участка шва и располагая присадочный пруток между пламенем и сваренным участком шва (рис. 2.2).

 

 

Рис.2.1

 

 

Рис.2.2

 

При правом способе сварки достигается лучшее качество шва, поскольку последний лучше защищен пламенем от окружающего воздуха и медленно остывает. Однако, с точки зрения обеспечения наивысшей производительности процесса, при сварке сталей толщиной до 5 мм применяют левый, а при больших толщинах - правый способ сварки.

На качество и производительность процесса существенно влия­яет мощность пламени, определяемая количеством горючего, сжигаемого в единицу времени(обычно л/ч). Практикой установлено, что необходимая для сварки мощность пламени пропорциональна толщине свариваемого металла.

, л/ч (2.1)

где - толщина свариваемого металла, мм;

- коэффициент пропорциональности, равный в случае сварки углеродистой стали левым способом 100÷130, а для правого способа - 120÷150 л/ч мм.

Каждому номеру сменного наконечника горелки соответствует свой расход ацетилена, т.е. своя мощность пламени. Вычислив по формуле (2.1) расход ацетилена, по таблицам подбирают соответствующий этому расходу номер наконечника.

По характеру сварочное пламя может быть нормальным, окислительным и науглероживающим.

Нормальное пламя получается тогда, когда соотношение смеси . При значении пламя становится окислительным. Избыточный кислород в этом случае окисляет железо, а также примеси, находящиеся в стали. Ядро пламени укорочено и застроено и приобретает менее резкие очертания. При сварке таким пламенем интенсивно выгорает углерод, что приводит к образованию газовых пор в шве. Выгорание марганца и кремния способствует образованию шлаковых включений и снижению механических свойств шва.

При значении пламя становится науглероживающим. Ядро пламени увеличивается, приобретает расплывчатые очертания, размеры факела возрастают, что объясняется неполным сгоранием ацетилена. Применение науглероживающего пламени снижает производительность сварки, способствует науглероживанию и обогащению сварочной ванны водородом. При этом жидкий металл кипит, образуя в шве газовые поры.

Диаметр присадочной проволоки при сварке левым способом приближенно определяют по формуле:

 

, мм (2.2)

 

а при правом способе

 

, мм (2.3)

 

Эффективность процесса сварки оценивается производительностью процесса (), потерей металла на угар и разбрызгивание (), к.п.д. наплавки () и к.п.д. проплавления (), определяемым по следующим формулам:

 

; (2.4)

 

; (2.5)

 

; (2.6)

 

, (2.7)

где - количество наплавленного металла, г;

- количество расплавленного присадочного металла, г;

- время сварки, с;

- скорость сварки, см/с;

- длина шва, см;

- удельный вес металла (принимается 7,8 г/см³);

- удельное теплосодержание расплавленного металла (принимается равным 1440 Дж/г);

, - площадь наплавки и проплавления соответственно, см²;

 

При сварке встык без разделки кромок

. (2.8)

При сварке с -образной подготовкой кромок

, (2.9)

где - ширина шва, см;

- высота усиления шва, см;

- толщина свариваемого метала, см;

- величина притупления, см;

- угол раскрытия кромок, град.

 

Оборудование и материалы:

 

1. Пост газовой сварки (горелка с полным комплектом наконечников).

2. Ротаметры РС-3 или РС-5 (2 шт.).

3. Весы с разновесами (1 шт.).

4. Термометр комнатный (1 шт.).

5. Секундомер (1 шт.).

6. Линейка металлическая (1 шт.).

7. Механическая пила по металлу (1 шт.).

8. Наждачный круг (1 шт.).

9. Наждачная бумага.

10. Реактивы для травления шлифов.

11. Пластины из низкоуглеродистой стали

размером 50х250 мм (2 шт.).

100х100 мм толщиной 3-6 мм (4 шт.).

12. Присадочная проволока Св-08А м.

 

Порядок выполнения работы

 

Работа выполняется двумя звеньями по 5-6 человек на двух рабочих местах. Одно звено изучает влияние мощности пламени на технико-экономические показатели процесса и размеры, свойства швов. Второе – влияние способа сварки на эти же характеристики, а также состава пламени на свойства шва. По завершении работы звенья меняются местами.

 

12Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: