Проектирование и внедрение средств механизации в заготовительных цехах заводов энергомашиностроения
Одним из основных направлений технического прогресса в энергомашиностроении является развитие и совершенствование производства заготовок для сварных металлоконструкций паровых, газовых и гидравлических турбин. Изготовление этих заготовок характеризуется большой номенклатурой деталей разнообразной конфигурации и типоразмеров, причем основная масса заготовок выполняется из листового металлопроката.
Интенсивное развитие заготовительной базы на заводах турбостроения началось в 70-х годах, когда были введены в эксплуатацию централизованные раскройно-заготовительные цехи, организованные для выпуска заготовок по предметно-замкнутому поточному принципу.
Механизированные линии кислородной резки листового проката, внедренные на судостроительных заводах, нельзя было применить в турбостроении из-за невозможности обработки листов толщиной до 160 мм (лист, применяемый в судостроении, имеет толщину до 40 мм). Листовой прокат в этих линиях подается на раскройных рамах к газо-резательным машинам, установленных в линии по рольгангам, подъем осуществляется местными гидроподъемниками, возврат раскройных рам на позицию загрузки листового проката — рольгангами, установленными сбоку линии.
Применение подобных линий для заводов отрасли энергомашиностроения не представлялось возможным также из-за ограниченных площадей заготовительных цехов заводов энергомашиностроения; единичного и мелкосерийного производства заготовок; повышенных нагрузок на механизмы от больших масс листового проката.
Используя положительные качества механизированных линий кислородной резки, применяемых на заводах судостроения, специалисты института предложили новый тип линии — тележечный [2]. Разработаны типовые проекты механизированных линий кислородной резки листового проката для ПО «Харьковский турбинный завод» и Сызранского турбостроительного завода.
Линия, спроектированная для ПО «Харьковский турбинный завод», состоит из двух, а для СТЗ — из трех параллельных идентичных ветвей, каждая из которых имеет по одной позиции загрузки, по три позиции резки и по две позиции разборки вырезанных деталей.
Техническая характеристика одной ветви
Производительность, т заготовок в год.................До 9000
Размеры разрезаемого листа, м:
толщина............................................ 6 — 130
Ширина.............................................До 2500
длина..............................................До 8000
Газорезательиые машины типа «Одесса-Юг»............
Грузоподъемность тележки, т............................... 20
Грузоподъемность разгрузчика, ............................ 1
Длина линии, м............................................ 66
Количество рам раскройных, шт.............................. 5 Работа линии
Листовой прокат со складского места захватывается мостовым краном и укладывается на раскройную раму, предварительно установленную на блоках опор позиции загрузки. Лист фиксируется по технологическим откидным базовым упорам. Об укладке листа на раскройную раму с кнопочной станции подается сигнал на центральный пульт управления. Оператор, получив сигнал, адресует самоходную подъемно-транспортную тележку (ТСПТ) на позицию загрузки. Тележка движется со скоростью 0,6 м/с. За 0,5 м до остановки скорость автоматически снижается до 0,2 м/с, включается тормоз, ТСПТ останавливается. Домкраты ТСПТ движутся вверх, приподнимают раскройную раму с листом на 100 мм над опорными поверхностями блоков опор, подвижные кулачки блоков занимают вертикальное положение, домкраты с рамой и листом опускаются в нижнее положение.
Оператор, контролируя нижнее положение домкратов, адресует ТСПТ на свободную позицию газовой резки. Происходит подъем рамы с листом и установка ее на кулачки блоков опор.
Газорезчик контролирует положение рамы, производит настройку газо-режущей машины на режим работы и производит резку листа по групповому копир-чертежу. По завершению цикла резки газорезчик посылает сигнал на пульт управления, оператор адресует ТСПТ к позиции резки. Происходит съем рамы с заготовками с блоков опор и адресование тележки на свободную позицию разборки деталей. Вырезанные заготовки размером до 800Х 1000 мм и массой до 1 т разбираются и сортируются в поддоны по технологическим маршрутам специальным электромагнитным разрузчиком. Заготовки массой и размером, превышающие указанные величины, разбираются с помощью крана. Обрезь убирается в специальные контейнеры.
После окончания разборки заготовок электромагнит разгрузчика устанавливается на специальные площадки раскройной рамы, включается ток, поднимается вверх, при этом поворотные днищи рамы занимают вертикальное положение — продукты сгорания ссыпаются в траншею, после этого скреперное устройство ТСПТ собирает их в контейнер, установленный в конце линии.
Накопленный положительный опыт эксплуатации подобных линий и дальнейшее расширение объема производства заготовок на заводах энергомашиностроения выдвинули целый ряд дополнительных требований к технологическому циклу заготовительного производства, т. е. назрела необходимость перехода от создания локальных средств механизации отдельных операций-к комплексной механизации всего цикла производства заготовок. Технологический маршрут изготовления заготовок определил рациональную схему и структуру производственных участков, взаимосвязанных между собой по предметно-замкнутому принципу.
Организационно-технологические проекты ПО «Ленинградский металлический завод», Атоммаша предусматривают средства механизации, автоматизации и не стандартизированное оборудование, начиная со склада металла и кончая складом комплектации, которые обеспечивают максимальную степень механизации и автоматизации вспомогательных и основных операций при производстве заготовок. Специалисты ВПТИэнергомаша разрабатывают для таких заготовительных производств комплексно-механизированные линии изготовления заготовок, в состав которых входят: участки с погрузчиками листового проката; линии маркировочных машин; линии термической резки листового проката с применением машин с ЧПУ; участки с перегружателями разрезанных листов; линии сортировки вырезанных заготовок и деталей.
Участки с погрузчиками листового проката предназначены для передачи листов с выходных позиций линий подготовки металла или со складочных мест на приемные позиции линий маркировочных машин и линии термической резки с предварительной ориентацией листов по осям или продольной кромке. На линиях маркировочных машин производится маркировка водоэмульсионной краской деталей и заготовок в целом листе до его разрезки. На линиях термической резки предусматривается резка листов на детали-заготовки на машинах с ЧПУ.
Участки с перегружателями (магнитными или вакуумными) предназначены для передачи разрезанных листов с выходных позиций линий термической резки на приемные позиции линий сортировочных машин. На линиях сортировки производят разборку и сортировку деталей, заготовок по технологическим маршрутам в специальные поддоны, которые передаются на склад комплектации.
Создание централизованного заготовительного производства и применение большого количества машин в линиях для термической резки листового проката потребовало разработки высокоэффективных средств местной вытяжной вентиляции. Объем удаляемого от линий загрязненного воздуха исчисляется сотнями тысяч м3; он зависит от площадей, с которых производится отсос вредных газов, поэтому конструкция раскройной рамы была выполнена секционной с открывающимися днищами. Местная вытяжная вентиляционная система каждой рабочей позиции резки состоит из пыле-газо-приемников, перемещающихся вместе с газо-резательной машиной по специальным направляющим относительно боковых поверхностей с окнами раскройной рамы, приемного и отводящего воздуховодов.
Для подтверждения теоретических расчетов и работоспособности вентиляционной системы в целом специалисты ВПТИэнергомаша и ВНИИавтогенмаша совместно проводят опытные работы по изготовлению, испытанию, исследованию и отработке конструкции системы местной вытяжной вентиляции.
На заводах отрасли применяются в большом количестве круглые фланцы диаметром 50... 100 мм. Изготовление их на механизированных линиях нецелесообразно из-за малых габаритных размеров, а вырезка фланцев на газо-резательных машинах АСЩ-70 не эффективна, так как требуются металлические копиры.
В институте разработан проект двухрезаковой газо-резательной машины для вырезки дисковых и кольцевых фланцев. Машина успешно внедрена в ПО «Харьковский турбинный завод», на Сызранском турбостроительном заводе, Хабаровском заводе энергетического машиностроения. Годовая экономическая эффективность от внедрения одной машины составляет более 15 тыс. рублей.
В заготовительном производстве работы на подъемно-транспортных операциях с заготовками и деталями трудоемки и мало-механизированы. Для решения этой задачи предназначено грузозахватное устройство с постоянными магнитами. Грузозахватные устройства успешно эксплуатируются в ПО «Ленинградский металлический завод», на СТЗ и многих других заводах страны. Специалисты института создали проекты грузозахватных устройств грузоподъемностью до 400 и до 1500 кг. Годовой экономический эффект от применения одного грузозахватного устройства составляет 8... 10 тыс. руб.
Программа развития паро-турбостроения и увеличение единичных мощностей турбин предъявляют высокие требования к качеству сварных диаграмм паровых турбин, точности изготовления бандажных лент, обеспечивающих аксиальные навалы, базовые поверхности, точное расположение лопаток в сопловых решетках, исключение клиновых зазоров, увеличение жесткости диафрагм, что позволяет повысить КПД ступеней и турбины в целом.
В результате совместного труда конструкторов, технологов ВПТИэнергомаша и специалистов ПО «Ленинградский металлический завод» была спроектирована и изготовлена специализированная установка для вырубки профильных отверстий в гнутых бандажных лентах сварных диаграмм паровых турбин. Внедрение установки позволило успешно справиться с изготовлением по новым чертежам и новому технологическому процессу бандажных лент для паровых турбин К-200-130, К-800-240—3 и уникальной головной турбины К-1200-240.
В ВПТИэнергомаше разработан для Невского машиностроительного завода имени В. И. Ленина рабочий проект автоматической линии для сборки, сварки элементов пакетов воздухоподогревателей газовых турбин ГТК-Ю и ГТК-25. Внедрение линии позволит в автоматическом режиме выполнять следующие операции: поштучное отделение правого и левого листов из пачек; выравнивание листов по кромкам и подачу их под электроды контактно-точечной машины для соединения листов в четырех точках; подачу комплекта листов на поворотный стол и зажим; сварку продольных и поперечных кромок с радиусными закруглениями; вальцовку сварных швов; выдачу готовых элементов в накопитель.
Время изготовления одного элемента 2,26 мин. Линию будет обслуживать один человек.
Большинство разработок, описанных в статье, вызывает интерес у специалистов заводов и проектных организаций других министерств, о чем свидетельствует большое число запросов на техническую документацию.