РАЗРАБОТКА СВАРОЧНОГО ПОЗИЦИОНЕРА МАЛОЙ ГРУЗОПОДЪЕМНОСТИ Текст научной статьи по специальности «Техника и технологии»

УДК 621.791

М.Д. Сгибнев, А.С. Корж, А.Ю. Семененко, Д.П. Ястребов, В.А. Швецов

Камчатский государственный технический университет, Петропавловск-Камчатский, 683003 e-mail: maksim1.0.1mail.ru

РАЗРАБОТКА СВАРОЧНОГО ПОЗИЦИОНЕРА МАЛОЙ ГРУЗОПОДЪЕМНОСТИ

В данной статье проанализирована проблема сварки круговых швов и рассмотрена возможность создания сварочного вращателя, способного быть конкурентным по сравнению более дорогостоящим аналогам. Разработан сварочный позиционер (манипулятор изделия), который представляет собой устройство, фиксирующее и вращающее деталь в удобном положении. Разработанный сварочный позиционер обеспечивает удобство эксплуатации при ручной сварке, и тем самым можно добиться более качественной работы. Устройство может быть использовано непосредственно на судах и кораблях при сварочных работах.

Ключевые слова: сварочный позиционер, сварочный вращатель, сварка, круговой шов, безопасность сварки, оборудование для сварки, оптимизация работ.

M.D. Sgibnev, A.S. Korzh, A.Yu. Semenenko, D.P. Yastrebov, V.A. Shvetsov

Kamchatka State Technical University, Petropavlovsk-Kamchatsky, 683003 e-mail: maksim1.0.1mail.ru

DEVELOPMENT OF A LOW-LOAD WELDING POSITIONER

This article analyzes the problem of welding circular seams and considers the possibility of creating a welding rotator that can be competitive in comparison with more expensive analogues. A welding positioner (manipulator product) has been developed, which is a device that fixes and rotates the part in a convenient position. The developed welding positioner ensures ease of use during manual welding and thus, higher quality work can be achieved. The device can be used directly on ships and ships during welding work.

Key words: Welding positioner, welding rotator, welding, circular seam, welding safet, welding equipment, optimization of work.

В экономике и развитии Камчатского края большую роль играет рыбодобывающий, транспортный и военно-морской флот [1]. Обилие судов и кораблей в регионе ставит перед судоремонтными заводами и верфями задачи повышения эффективности проведения ремонтных работ [2]. Необходимость обеспечения заводов устройствами для сварки является важной и актуальной проблемой, так как именно сварные работы играют ключевую роль в судоремонте и судостроении.

Применение сварочного вращателя значительно упрощает сварку цилиндрических изделий, т. к. вращательное движение обеспечивает планшайба, соединенная с электрическим приводом. На приведенном ниже рис. 1 можно увидеть, что крепление детали делает сварку проще.

Основная проблема, с которой столкнулся автор, - это отсутствие на рынке широкого выбора сварочных позиционеров малой грузоподъемности по доступной цене.

Рассмотрим характеристики и возможности позиционера Handa CNC-100. Данный аппарат предназначен для сварки круговых швов. Позиционер рассчитан на детали весом до 80 кг, оснащен шаговым двигателем и блоком управления, который можно запрограммировать. Угол поворота планшайбы составляет от 0° до 360°, точность угла поворота стола составляет до 1°, есть возможность настраивать время задержки начала вращения стола и регулировать скорость вращения планшайбы. Стоимость аппарата составляет 180 тыс. руб.

Рис. 1. Крепление детали в сварочном позиционере

Другим вариантом является позиционер ATTA HD-50, имеющий грузоподъемность до 50 кг в вертикальном положении и до 30 кг в горизонтальном положении. Диаметр планшайбы составляет 315 мм, а ее поворот осуществляется вручную с помощью маховика. Имеется возможность регулировки скорости вращения планшайбы. Стоимость данного аппарата составляет 90 тыс. руб.

Проанализировав стоимость и характеристики сварочных позиционеров, имеющихся в продаже [3, 4], авторы статьи совместно с командой пришли к выводу, что можно разработать позиционер, который может стать альтернативой дорогим аналогам. Проектом могут заинтересоваться судоремонтные и металлообрабатывающие мастерские; частные лица, занимающиеся металлообработкой; средние и высшие учебные заведения технического направления.

Так, например, потенциальным потребителем могут быть «Северо-Восточный ремонтный центр», «Вилючинская верфь», «Варяг Техсервис», «Камчатский морской энергетический техникум», КамчатГТУ.

На базе КамчатГТУ был создан прототип аппарата, фото которого представлено на рис. 2.

Рис. 2. Прототип сварочного позиционера

Разработанный сварочный позиционер рассчитан на вес изделий до 50 кг. Угол наклона планшайбы составляет 90°, что позволяет производить сварку труб (длинных тел вращения), используя роликовую опору, диаметр планшайбы 350 мм. Как и у аналогов, угол поворота планшайбы составляет от 0° до 360°, точность угла поворота стола составляет до 1°. Блок управления

позволяет задавать скорость и угол вращения с помощью удобных органов управления. Блок управления основан на управляющей плате А^шпо, которая легко программируется. Структурная схема блока представлена на рис. 3.

Органы управления

-н-

БП 24 V

Рис. 3. Структурная схема блока управления

Плата АМшпо обрабатывает сигналы от органов управления и подает сигналы на драйвер шагового двигателя, который формирует напряжение питания обмоток двигателя.

Перечень расходов на приобретенное оборудование и комплектующие по проекту представлен в таблице. Потенциальная итоговая стоимость составила 57 238 руб. Стоит отметить, что это расчет штучного изделия в условиях камчатских цен, и если поставить изготовку устройства на серийное производство, то цену можно будет уменьшить.

Закупленное оборудование и комплектующие

Название расходов Цена, руб.

Планетарный редуктор 2 000

Шаговый двигатель 6 800

Шкив алюминиевый и ремень зубчатый 3 386

Подшипники 3 710

Штурвал с ручкой и опора ШВП 1 365

Блок питания 1 527

Драйвер шагового двигателя 1 560

Обработка деталей и заготовки 8 800

Угломер 1 000

Лазерная резка вместе с металлом 14 100

Токарно-фрезерные работы 6 000

Сборка блока питания 7 000

Разработка оборудования для сварки является важной и актуальной задачей, и в данной статье показано, что на базе университета возможно создавать альтернативу покупке дорогих аппаратов.

Литература

1. О результатах внедрения научных исследований на рыбопромысловых судах Камчатского края / Д.П. Ястребов, К.И. Ершова, А.С. Летунов, Д.Е. Дуров // Техническая эксплуатация водного транспорта: проблемы и пути развития: Материалы Четвертой междунар. науч.-техн. конф. (25-26 ноября 2021 г.) // Петропавловск-Камчатский: Изд-во КамчатГТУ, 2022. -С.32-35.

2. К вопросу совершенствования судоремонта и технического обслуживания морских судов Камчатского края / Д.П. Ястребов, О.А. Белов, В.А. Швецов, А.О. Рогожников, Ю.В. Крутень // Природные ресурсы, их современное состояние, охрана, промысловое и техническое использование: Материалы XIV Нац. (всерос.) науч.-практ. конф. (21-22 марта 2023 г.). - Петропавловск-Камчатский: Изд-во КамчатГТУ, 2023. - С. 109-111.

3. Магазин nauticexpo [Электронный ресурс]. - URL: https://www.nauticexpo.com/ boat-manufacturer/electric-engine-35892.html (дата обращения: 13.10.2023).

4. Магазин СнабКомплект [Электронный ресурс]. - URL: http://snabkomplekt41.ru/ contacts (дата обращения: 13.10.2023).