А. П. ЕРОХИН, И. П. САМОХИН

МЕХАНИЗАЦИЯ
И АВТОМАТИЗАЦИЯ
В ТЕРМИЧЕСКИХ
ЦЕХАХ


гц и 
* С 4
>а л ' .«я	*'<г
МАШГИЗ
ГОСУДАРСТВЕННОЕ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ИЗДАТЕЛЬСТВО
МАШИНОСТРОИТЕЛЬНОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
Москва 1953
В книге изложены принципы применения механизации
и автоматизации в термических цехах машиностроительных
заводов, приводятся расчетные характеристики специальных
механизмов и конструкции их, описываются особые условия
работы некоторых устройств механизации и применяемые
для них материалы, дается описание средств автоматизации,
описание и характеристики механизированного оборудования
и механизированных термических цехов, даются технико-
экономические принципы организации цехов и технико-
экономические показатели.
Книга предназначена для конструкторов-механизаторов но
оборудованию термических цехов, инженеров-термистов,
проектантов и цеховых работников, а также студентов
втузов.
Рецензент инж. 3. Л. Регирер
Редактор пнж. А. Д. Томашов
Редакция литературы по металлообработке и станкостроению'
Зав. редакцией инж. Р. Д. БЕЙЗЕЛЬМАН
ПРЕДИСЛОВИЕ
Успешное выполнение послевоенного пятилетнего плана восстановления:
и развития народного хозяйства СССР означает подъем и дальнейший техни-
ческий прогресс народного хозяйства нашей страны.
Громадное значение для прогресса в области машиностроения, как и в дру-
гих областях промышленности, имеет усовершенствование производственных
процессов в направлении их механизации и автоматизации.
Темой настоящей книги являются современные методы осуществления про-
цессов термической обработки металла в машиностроительной промышленности,
рассматриваемые с точки зрения использования в них средств механизации и
автоматизации.
Тема эта охватывает значительную область техники при современном уровне
ее развития, однако до настоящего времени ей не было посвящено отдельной
самостоятельной книги.
Основой для составления книги послужил длительный опыт работы авто-
ров в области термической обработки металла, проектирования термических
цехов и конструирования оборудования для них в среднем машиностроении
и системе Министерства автомобильной и тракторной промышленности СССР.
Иллюстративный материал книги в большей части представляет некоторые
из работ, выполненных в Гипроавтотракторопроме под руководством авторов.
Преимущественное применение механизации и автоматизации в термиче-
ских цехах массового производства и, в частности, на заводах автомобиль-
ной и тракторной промышленности с их наиболее сложной технологией терми-
ческой обработки, естественно, нашло преимущественное отражение в насто-
ящей книге.
В книге отсутствует описание стандартных грузоподъемных и транспорт-
ных устройств, а также расчеты механизмов на прочность, так как по данному
вопросу имеются исчерпывающие материалы в специальных трудах.
Не затронуты особенности применения механизации и автоматизации в тер-
мических цехах тяжелого машиностроения, что не было предусмотрено пла-
ном книги и могло бы потребовать увеличения ее объема.
В книге изложены принципы применения механизации и автоматизации
в термических цехах машиностроительных заводов, даются основные кине-
матические и динамические характеристики возможных перемещений при меха-
низации процессов термической обработки, приводится описание специальных
механизмов и средств автоматизации, описываются некоторые устройства меха-
низации, работающие в специфических условиях, требующих применения спе-
циальных материалов, даются описание и характеристики механизированного
оборудования и механизированных термических цехов, излагаются технико-
экономические принципы организации цехов и технико-экономические пока-
затели их работы.
Используя материалы книги, можно выбрать те или иные механизмы, соот-
ветствующие имеющимся условиям технологического процесса, рассчитать
усилия их и мощность, разработать систему автоматизации процесса.
С помощью материалов книги можно выбрать эффективный вид механизи-
рованного оборудования для данного процесса, рассчитать его параметры, опре-
делить экономику, спланировать оборудование цеха на заданную программу
определенного вида деталей.
Введение, первый раздел и гл. V второго раздела написаны А. П. Еро-
хиным, второй раздел за исключением гл. V, а также третий раздел —
И. П. Самохиным.
ВВЕДЕНИЕ
МЕХАНИЗАЦИЯ И АВТОМАТИЗАЦИЯ^—
МЕТОДЫ УСОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ ТЕХНОЛОГИИ
ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ МЕТАЛЛОВ
Термическая обработка металлов в машиностроении наибольшее разви-
тие получила за последние тридцать лет, охватив самые разнообразные виды
производства.
Термической обработке подвергаются как детали, имеющие значительный
вес — продукция тяжелой индустрии, так и весьма мелкие детали точного
приборостроения.
За последнее время в области термической обработки, как и во всех других
отраслях производства, начато широкое внедрение механизации и автоматиза-
ции технологических процессов в целях облегчения условий труда, уменьшения
численности рабочих, занятых в термических цехах, и обеспечения высокого
качества продукции при снижении затрат на производство.
Механизация в термических цехах машиностроительных заводов, предста-
вляя одну из сторон рационализации производственных процессов термической
обработки металла, в той или иной степени исключает применение ручного труда.
Полная механизация производственных процессов, включая контроль и упра-
вление этими процессами, приводит к наиболее совершенной форме организации
производства — к автоматизации. В автоматизированных производственных
процессах совершенно исключается использование физической силы рабочих,
и их участие в этих процессах сводится лишь к наблюдению за действием
механизмов и машин, выполняющих отдельные производственные операции,
и к предварительной наладке этих механизмов. Автоматизация производства
в социалистических условиях обеспечивает стирание существенных различий
между умственным и физическим трудом.
Анализируя производственные методы в современных термических цехах,
необходимо констатировать громадное значение и эффективность механизации
и автоматизации этого вида производства. Более того, проведение многих терми-
ческих процессов в современном машиностроении стало возможным только
благодаря использованию средств механизации и автоматизации.
В настоящее время нельзя представить осуществление процессов терми-
ческой обработки в тяжелом машиностроении без механизации: применение
грузоподъемных или загрузочных машин является здесь абсолютно необходи-
мым. Также необходима механизация процессов термической обработки в совре-
менном массовом производстве, где без этого невозможно обеспечить получе-
ние продукции в соответствии с предъявляемыми к ней техническими условиями
при рентабельности производства.
Механизация и автоматизация термических процессов позволяют включить
эти процессы обработки деталей в общий производственный поток машинострои-
тельного завода.
Имея в виду цели, которые преследуются при внедрении механизации и
автоматизации, следует подчеркнуть особо важное значение этого мероприятия
для прогресса отечественной промышленности.
5
а>
•Фиг. 1. Процессы периодического и непрерывного
действия в координатах „температура — время*.
1 — температура садки; 2 — температура рабочего пространства
печи; 3 — температура зон печи.
Руководством к действию в направлении усовершенствования технологии
служит указание товарища И. В. Сталина о том, что «...механизация процессов
труда является той новой для нас и решающей силой, без которой невозможно
выдержать ни наших темпов, ни новых масштабов производства» х.
Все процессы термической или химико-термической обработки металла харак-
теризуются одним общим условием, заключающимся в том, что нагрев, охла-
ждение или выдержка при заданной температуре должны проводиться в тече-
ние определенного времени, т. е. процессы должны осуществляться согласно
заданному графику «температура — время».
Осуществление этого условия может быть достигнуто в различных случаях
различными средствами.
^[Нагревательные средства, применяемые для термической обработки металла,
отличаются большим разнообразием. Сюда относятся печи различных систем
и конструкций — пламенные и
электрические, установки для
индукционного нагрева, уста-
новки для скоростного газо-
вого нагрева.
Использование всех этих на-
гревательных устройств в той
или иной степени предусматри-
вает внедрение средств меха-
низации и автоматизации.
Каждый процесс термиче-
ской обработки в настоящее
время может быть осуществлен
посредством метода либо пе-
риодического, либо непрерыв-
ного действия.
Особенно важное значение
для использования средств ме-
ханизации и автоматизации в
процессах термической обра-
ботки металла имеет примене-
ние метода непрерывного действия как одного из основных средств меха-
низации и автоматизации.
Для сравнения процессов нагрева и охлаждения металла при непрерывном
или периодическом действии представим их в координатах «температура —
время». Например, при отжиге — одной из операций термической обработки—
условиям того и другого метода соответствуют кривые/, 2иЗ, на фиг. 1. Пример
применяемого оборудования: для периодического процесса — печь с выдвижным
подом, для непрерывного — проходная печь с толкателем.
При периодическом методе с течением времени наблюдается изменение темпе-
ратур как садки, так и рабочего пространства печи. В начальный период вре-
мени, после загрузки холодной садки, обычно имеющей относительно большую
массу, при наличии высокого температурного перепада между поверхностью
садки и рабочим пространством происходит интенсивный теплообмен. А так как
тепловая мощность печи ограничена и не может компенсировать отдаваемое ме-
таллу тепло и имеющиеся тепловые потери, температура рабочего пространства
снижается до некоторого уровня, соответствующего тепловому равновесию
(точка Е на кривой 2 а). После этого температура рабочего пространства и садки
повышается и достигает заданных величин, соответствующих окончанию периода
нагрева (1-й период) и началу выдержки—.выравнивания температуры по
толщине садки (2-й период). Для осуществления операции охлаждения садки
в процессе отжига (3-й период) подача тепла в рабочее пространство печи сокра-
щается и температура его снижается до уровня более низкого по сравнению
с температурой охлаждаемой садки. Эта операция в процессе периодического
!. И. В. Стали н. Вопросы ленинизма. Изд. 11, 1946, стр. 333.
6
действия является самой нерациональной, так как снижение температуры рабо-
чего пространства влечет за собой тепловые потери; в дальнейшем при повто-
рении цикла отжига температура рабочего пространства должна быть снова
доведена до более высокого уровня. Тепловые потери здесь значительны, так
как теплосодержание стен рабочего пространства представляет значительную
величину. Последний период (4-й период) в цикле необходим для выравнивания
температуры по толщине садки.
В процессе непрерывного действия температура рабочего пространства
печи в течение цикла отжига не изменяется; здесь имеются лишь зоны с различ-
ными, но постоянными температурами. Кривая 3 (фиг. 1, б) в отличие от кривой '2
(фиг. 1, а) представляет не изменение температуры рабочего пространства печи
в течение времени цикла, а кривую постоянных зональных температур печи,
воздействующих на садку в течение времени всего цикла операции.
Благодаря тому что садка в процессе непрерывного действия имеет меньшую
толщину по сравнению с применяемой в процессе периодического действия,
все операции данного цикла — нагрев, выдержка и охлаждение — естественно,
имеют меньшую продолжительность: цикл по кривой 16 короче цикла по
кривой 1а.
Кроме экономии тепла и сокращения продолжительности цикла, метод не-
прерывного действия имеет и другие важные преимущества в сравнении с перио-
дическим методом: 1) высокое качество продукции, получаемое благодаря более
легкому достижению равномерности прогрева и охлаждения обрабатываемых
деталей; 2) возможность осуществления автоматизации процесса наиболее
простыми средствами; 3) возможность включения процесса в общий производ-
ственный поток автоматических линий; 4) уменьшение числа занятых рабочих;
5) сокращение производственной площади; 6) снижение стоимости технологи-
ческого процесса.
В термических цехах современных машиностроительных заводов широко
используется механизация и автоматизация как для операций непосредственной
термической обработки, так и операций, связанных с ней (правка деталей,
очистка их от окалины, промывка и др.).
В процессах собственно термической обработки механизируются и автома-
тизируются:
1)	операции загрузки и разгрузки деталей в нагревательные и охладительные
устройства;
2)	операции перемещения деталей во время их обработки при непрерывном
процессе;
3)	операции перемещения различных вспомогательных устройств и приспо-
соблений оборудования, применяемого для термической обработки (подъем
и опускание заслонок рабочих окон печей, возврат поддонов или башмаков, на
которых обрабатываемые детали транспортируются в процессе обработки,
передвижение крышек шахтных печей и колоколов в колокольных печах
и т. д.);
4)	операции перемещения технологического топлива различных видов, зака-
лочных и других специальных жидкостей и газов.
Механизация и автоматизация в термических цехах может охватывать как
отдельные процессы обработки, так и их комплексы. Расширение области при-
менения механизации и автоматизации приводит к созданию комплексных меха-
низированных и автоматизированных агрегатов и поточных линий, состоящих
из отдельных механизированных установок, связанных между собой механизи-
рованными транспортными устройствами. Полная автоматизация действия этих
агрегатов и линий достигается:
I)	полной механизацией всех операций, требующих механического воздей-
ствия того или другого порядка на обрабатываемые детали и вспомогательные
устройства;
2)	автоматической системой управления этими механизмами;
3)	автоматическим регулированием тепловых режимов в термических уста-
новках;
4)	автоматическим контролем атмосферы;
7
5)	автоматическим контролем давления в рабочих пространствах термических
агрегатов.
Автоматизация в соединении с методом непрерывного действия агрегатов
создает наиболее совершенную форму организации производства в социалиста»
ческом машиностроении.
Эффективность механизации и автоматизации процессов термической обра»
ботки может быть проиллюстрирована некоторыми характерными примерами
из производственной практики.
Для отжига отливок из белого чугуна на ковкий чугун применяются электри-
ческие печи элеваторного типа 1.
Садка в подобной печи распространенного типо-размера имеет толщину
(высоту) около 1,5 м и вес приблизительно 25 т. Продолжительность режима
отжига в этих печах 60—70 час.
Для той же цели могут быть использованы печи непрерывного действия.
В печах этого типа садка имеет толщину не более 0,4 м. Более благоприятные
условия теплопередачи обрабатываемым отливкам в этих печах позволяют сокра-
тить продолжительность отжига в 2 раза (30—35 час.) по сравнению с продол-
жительностью отжига в элеваторных печах.
Вследствие неравномерного прогрева садки при большой ее толщине в эле-
ваторных печах не удается обеспечить однородность качества термической обра-
ботки отливок. Большая толщина садки, а следовательно, большое давление
в ее нижних слоях вызывают образование деформаций обрабатываемых отли-
вок, для устранения которых в дальнейшем необходимо введение трудоемкого
процесса правки.
Указанные недостатки осуществления термической обработки в элеватор-
ных печах совершенно исключаются при применении печей непрерывного дей-
ствия. Здесь наблюдается и однородность качества обработанных отливок,
и отсутствие их деформации.
Кроме того, расход энергии в печах непрерывного действия на 20—25%
меньше, чем в элеваторных печах.
Другой пример эффективности перехода па более механизированный и авто-
матизированный процесс заимствуется из практики работы подшипниковой
промышленности.
На одном заводе массового производства поковки подшипниковых колец
отжигались в шахтных электрических печах. Продолжительность отжига со-
ставляла 30 — 40 час. Кольца загружались в печи в специальных стальных
цилиндрических коробах. Вес садки составлял в среднем 2,5 т. Загрузка садки
в печь производилась мостовым краном. Суточная производительность блока
из шести шахтных печей в комплексе с охладительными колодцами составляла
около 15 т.
Для той же цели был спроектирован механизированный агрегат непрерыв-
ного действия, состоящий из двух последовательно расположенных пламенных
печей и камеры охлаждения. Поковки, загруженные на поддоны, перемещаются
в процессе обработки через агрегат специальными механизмами (толкателями
и перегружателями) по роликовым направляющим. Производительность агре-
гата составляет 15 т в сутки. На площади, ранее занимаемой блоком из шести
шахтных печей, размещаются три таких агрегата.
Переход от периодического процесса- термической обработки поковок колец
к процессу непрерывного действия дает большую экономию средств и улучшает
качество обработанных поковок. С площади, занимаемой агрегатами периоди-
ческого действия, представилось возможным получить в 3 раза больше продук-
ции. Кроме того, отпала необходимость обслуживания загрузки и разгрузки
мостовыми кранами. Стоимость обработки поковок только благодаря сокращению
расхода энергии и тары снизилась приблизительно на 30 руб. на 1 т обрабо-
танных колец.
Приведем еще один пример. Термическая обработка колец точных шариковых
подшипников диаметром до 75 мм и толщиной 2—3 мм, состоящая из закалки
1 См. второй раздел.
8
и отпуска, производилась с нагревом в камерных печах периодического дей-
ствия без механизации.
При этом методе обработки колец получался брак не менее 10%, стоимость
термической обработки была очень высокой. Вследствие того, что кольца при
нагреве и охлаждении коробились, технологический процесс предусматривал
закалку колец в специальных прессах. Кроме того, был введен стопроцентный
контроль твердости.
Применявшийся метод закалки и отпуска колец с использованием для их
нагрева обычных садочных печей заменен новым методом изотермической обра-
ботки в механизированном и автоматизированном агрегате, состоящем из соля-
ных электродных ванн. Загрузка и разгрузка агрегата производятся с одной
стороны агрегата и обслуживаются одним рабочим.
С переходом на новый метод общая стоимость обработки колец уменьшилась
приблизительно в 7 раз. Идентичность условий обработки колец, получающаяся
при новом методе с применением непрерывного процесса механизации и автома-
тизации, позволила снизить стоимость контроля в 8 раз и обслуживания обору-
дования приблизительно в 5 раз.
Приведенные примеры являются показательными в отношении использо-
вания в производстве непрерывного метода термической обработки деталей.
При больших преимуществах этого метода он, однако, может найти применение
лишь при наличии определенных условий.
Основным критерием для применения непрерывного метода является его
экономическая целесообразность. В массовом производстве непрерывный метод
всегда может обеспечить низкую себестоимость продукции и лучшее ее качество,
В серийном или мелкосерийном производстве затраты на оборудование для
непрерывного процесса не всегда могут оправдываться, так как оборудование
для непрерывного процесса имеет более высокую стоимость, чем для процесса
периодического действия, и значительные первоначальные капитальные затраты
при этом масштабе производства могут сказаться на себестоимости весьма не-
благоприятно. Серьезной помехой в применении непрерывного процесса терми-
ческой обработки в условиях серийного и мелкосерийного производства
являются значительные потери времени и энергии при переналадке режимов
обработки.
Возможности применения механизации в серийном и мелкосерийном про-
изводстве более ограничены. Целесообразность применения механизации может
контролироваться здесь сокращением трудоемкости производственного про-
цесса и количества потребного оборудования. Важным фактором в результате
использования средств механизации является повышение производительности
труда обслуживающего персонала за счет облегчения условий работы и улуч-
шения санитарно-гигиенических условий труда.
РАЗДЕЛ ПЕРВЫЙ
СРЕДСТВА МЕХАНИЗАЦИИ И АВТОМАТИЗАЦИИ
Глава I
ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
КЛАССИФИКАЦИЯ И ОСНОВНЫЕ РАСЧЕТЫ
Средства механизации термических цехов могут быть подразделены на три
основные категории:
1)	специальные устройства механизации термических агрегатов;
2)	механизированный транспорт;
3)	устройства механизации процессов, связанных с термической обработкой.
Первая категория средств механизации — устройства механиза-
ции термических агрегатов — в свою очередь, могут быть разделены по их назна-
чению на три группы:
1)	устройства для загрузки обрабатываемых деталей в агрегаты для терми-
ческой обработки и выгрузки из них после окончания процесса обработки;
2)	устройства для перемещения деталей в процессе их термической обработки;
3)	вспомогательные механизмы для перемещения различных устройств и
приспособлений термического оборудования.
В первую группу устройств входят: простейшие механизмы без приме-
нения какого-либо механического привода, например, загрузочные тележки
или толкатели для горизонтальных печей; устройства с приводами для гори-
зонтальных термических агрегатов — шаржир-машины, встроенные в мостовые,
консольные или портальные краны; манипуляторы, имеющие свободное пере-
движение по полу цеха или передвижение по рельсам от электродвигателей;
механизмы передвижных подов; трансбордерные устройства для загрузки и раз-
грузки выдвижных подов; различных типов толкатели и разгружатели (выта-
скиватели); специальные загрузочные механизмы, предназначенные для опре-
деленного вида обрабатываемых деталей.
В эту же группу средств механизации входят также грузоподъемные устрой-
ства для загрузки и разгрузки вертикальных термических агрегатов. Эти
устройства представляют собой стандартные краны различных типов для круп-
ного термического оборудования и соответствующие специальные приспо-
собления для небольших термических агрегатов.
Все эти устройства могут выполнять роль вспомогательных механизмов и,
таким образом, относиться и к третьей группе устройств механизации. Например,
грузоподъемные устройства могут быть использованы для подъема и опускания
сводов печей со съемными сводами или колоколов камер печей колокольного
типа.
Стандартные грузоподъемные и транспортные устройства в настоящей
книге не рассматриваются.
Ко второй группе устройств относятся толкатели, конвейеры, механизмы
вращающихся и роликовых подов, механизмы пульсирующих подов и подов
с шагающими балками, а также другие механизмы для перемещения обрабаты-
ваемых деталей в процессе термической обработки.
Следует отметить, что толкатели относятся к обеим первым группам, выпол-
няя как загрузочные операции, так и операции по перемещению деталей в про-
цессе термической обработки.
10
Другие устройства второй группы в тех случаях, когда они выходят за пре-
делы данного термического агрегата со стороны загрузки или разгрузки,
также могут выполнять загрузочные и разгрузочные операции, совмещая их
с операцией перемещения деталей через термический агрегат, и, следовательно,
могут быть отнесены к обеим первым группам устройств механизации.
Особенностью устройств второй группы является их преимущественное при-
менение в агрегатах для процессов непрерывного действия.
Третью группу устройств механизации составляют различные вспомо-
гательные механизмы оборудования для термической обработки. Сюда относятся
механизмы подъема и опускания заслонок загрузочных и разгрузочных окон
в горизонтальных термических агрегатах, механизмы перемещения крышек
в шахтных агрегатах и т. п.
Вторая категория средств механизации — механизированный
транспорт — предназначается для перемещения как изделий в пределах терми-
ческих цехов, так и оборудования или частей его при монтаже и демонтаже.
Ко второй категории средств механизации относятся краны различных
систем, крановые балки, монорельсы с тельферами, конвейеры различных
типов, рольганги, самодвижущиеся тележки.
К третьей категории относятся средства механизации, приме-
няемые в оборудовании термических цехов, предназначенные для различных
процессов термической обработки, в которых используются весьма разнообраз-
ные механизмы, а также виды энергии и системы приводов. Транспортеры раз-
нообразных видов применяются для перемещения деталей в процессе обработки
их поверхности, например, в моечных машинах, в установках для травления,
дробеструйной очистки или наклепа. Для выполнения определенных операций
в этих процессах используется пар, сжатый воздух, используются установки
для подачи под давлением к поверхности обрабатываемых деталей других раз-
личных агентов. С помощью различных видов энергии производятся операции
механического воздействия на детали с целью получения изменения их формы,
например, в закалочных прессах, правильных прессах и молотах.
Особую группу механизированных устройств в термических цехах пред-
ставляют установки для транспортирования и подачи к термическому обору-
дованию технологического топлива, закалочных жидкостей и специальных газов.
Рассмотрим различные виды перемещения деталей в механизированных
устройствах.
Перемещение обрабатываемых деталей и различных вспомогательных
устройств термических агрегатов может производиться в горизонтальном,
наклонном и вертикальном направлениях.
В качестве примеров этих видов перемещения укажем на следующие:
1)	перемещение деталей в горизонтальном направлении посредством толка-
телей, вытаскивателей, конвейеров, карусельных механизмов, шнеков и пр.;
перемещение вспомогательных устройств — крышек шахтных печей или ванн;
2)	перемещение деталей по наклонному направлению в печах с наклонным
подом, на конвейерах, шнеках и пр.;
3)	подъем и опускание деталей по вертикали посредством конвейеров (эле-
ваторов), шнеков или подъемных устройств в виде платформ, передвигающихся
вверх и вниз с помощью различных приводных механизмов; сюда же относится
также перемещение различных устройств в термических агрегатах — заслонок,
затворов, шиберов и пр.
Необходимая для этих перемещений мощность определяется общим урав-
нением
N --- —кет,	' (О
G-D0-102
где Р— усилие для перемещения, приложенное в направлении перемещения,
в кг-
v — скорость перемещения в м!мин\
тд — к. п. д. (общий) механизма.
Усилие Р (основное, приложенное в направлении перемещения) для случая
перемещения груза Q по горизонтальной плоскости SS (или направляющим)
с трением скольжения по схеме, представленной на фиг. 2, определяется выра-
жением
Р~ Q-u. («г),
(2)
где [л — коэфициент трения скольжения, зависящий от материала трущихся
поверхностей, их состояния, скорости движения, удельного давления, смазки
и температуры.
Значения коэфициентов трения скольжения для различных материалов при
нормальной температуре приводятся в табл. 1.
Фиг. 2. Схема перемещения груза
со скольжением по горизонталь-
ной плоскости.
Фиг. 3. Нарушение процесса перемещения
ряда деталей на горизонтальной плоскости.
Перемещение последовательного ряда деталей по горизонтальной плоскости
может производиться при соблюдении определенных условий. В случае неров-
ности на поверхности, по которой перемещаются детали, или неровности на
их соприкасающихся поверхностях может наблюдаться некоторое искривление
линии ряда перемещаемых деталей (фиг. 3).
Таблица I
Приближенные значения коэфициентов трения скольжения
Материалы трущихся тел	Коэфициситы трения			
	покоя		движения	
	Насухо	Со смазкой	Насухо	Со смазкой
Металл по металлу				
Сталь — сталь		0,15	0,1-0,12	0,15	0,05—0,1
Сталь—мягкая сталь		.—	—	0,2	0,1-0,2
Сталь —чу>ун 		0.3	—.	0,18	0,0 >—0.15
Мят кая сталь —чугун		0,2	—	0,18	0,05-0,15
Сталь—бронза		0,15	0,1-0,15	0,15	0,1-0,15
Чугун—чугун		—	0,15	0,15	0,07-0,12
Ч) гун —бронза		—	—	0,15-0,2	0,07-0,15
Бронза — бронза		—	0,1	0,2	0,07—0,1
Металл по дереву				
Мягкая сталь — дуб		0,6	0,12	0,4-0,6	0,1
Мягкая сталь — вяз 		-—	—	0,2-5	
Чугун —дуб 		0,65	—	0,3-0,5	0,2
Чугун — вяз, тополь		—	——	0,4	0,1
Бронза — дуб		0,6	——	0,3	—"
Прочие пары				
Дерево — дерево 		0,4-0,6	0,1	0,2—0,5	0,7—0,15
Кожа лицевой стороной — дуб ....	0,6	—	0,3-0,5	—-
Кожа бахтармой — дуб		0,4	—	0,3-0,4	—
Кожа — чугун		0,3—0,5	0,15	0,6	0,15
Резина —чугун 		—	—	0,8	0,5
Пеньковый канат — дуб		0,8	—	0,5	—
12
---—-
—ы—
Фиг. 4. Перемещение деталей по горизонтали
на свободных катках.
В зависимости от веса отдельных деталей, составляющих ряд, их высоты,
длины ряда и величины имеющихся неровностей на деталях или опорной поверх-
ности SS, получившееся вначале искривление линии ряда может увеличиться
или уменьшиться, и в соответствии с этим или произойдет нарушение ряда и
процесса перемещения, или линия ряда выпрямится и восстановится нормаль-
ный процесс перемещения деталей.
На фиг. 3 для случая, при котором одна из деталей приподнята в числе
других вследствие искривления линии ряда, дана статика основных действую-
щих сил. Сила Q, воздействует на деталь от приложенного усилия Р для пере-
мещения ряда. Сила Q3 является сопротивлением ряда деталей и действует
в направлении, обратном направлению силы Р. Равнодействующая Q3 и вес
детали q могут дать в зависимости от их соотношения тот или иной результат,
т. е. привести к нарушению ряда или его восстановлению.
Условия перемещения деталей в рабочих пространствах нагревательных
устройств, т. е. при нагретых до различных температур деталях и приспособле-
ниях, на которых детали располо-
жены, а также нагретых направляю-
щих, по которым детали передви-
гаются, резко отличаются от условий
перемещения при нормальной темпе-
ратуре. При высокой температуре
нагрева в различных процессах тер-
мической обработки твердость ме-
талла снижается, он становится пла-
стичным и под нагрузкой претерпевает упругие и остаточные деформации.
В результате этого при относительном перемещении находящихся в контакте
нагретых металлических тел между их поверхностями возникает повышенное
сопротивление трения, ввиду образования более глубоких неровностей на этих
поверхностях, чем это наблюдается при нормальной температуре.
Практические значения коэфициента трения скольжения металла по ме-
таллу принимаются равными: при температуре от 400 до 700° — приблизительно
0,5—0,6; при температуре от 700 до 1000°—0,6—0,8.
В ряде случаев для горизонтального перемещения обрабатываемых деталей
или устройств термических агрегатов используются тела качения. Конструк-
тивно это осуществляется в,различных формах, но расчеты их могут быть све-
дены к пяти основным схемам.
Схема 1. Груз Q (фиг. 4) перемещается на катках или шарах радиуса /?,
свободно расположенных на опорной поверхности SS.
Примеры применения данной схемы: устройство «шарового пода» в печах,
устройство продольного перемещения шагающих балок, опирающихся на сво-
бодно лежащие катки.
Уравнение моментов усилия перемещения груза и сил сопротивления (тре-
ния) по этой схеме:
P-2₽ = (Q
где Q — вес груза;
G — вес катков;
Р — усилие, необходимое для перемещения груза Q;
f — коэфициент трения качения катков об опору;
Д — коэфициент трения качения груза о катки.
Толкающее или тяговое усилие Р определяется из приведенного выше урав-
нения:
р__ (Q + б),/ + Q'i	(3^
При незначительном весе катков или шаров в сравнении с весом перемещае-
мого груза величиной G можно пренебречь.
Тогда
р - Q ft)	/44
2₽	v
’3
Значения коэфициентов трения качения для различных материалов и усло-
вий, но при нормальной температуре приводятся в табл. 2.
По аналогии с коэфициентами трения скольжения по мере нагрева катков
и перемещаемого груза значения коэфициентов трения качения также возра-
стают. Для температур от 400 до 700° коэфициенты принимаются равными при-
Таблица 2
Приближенные значения коэфициентов
трения качения
Материалы трущихся тел	Кофициеит ' трения i
Мягкая сталь — мягкая сталь . . Закаленная сталь — закаленная	0,005
сталь 		0,001	1
Чугун — чугун		0,005
Дерево — сталь		0,03—0,04
Дерево — дерево .	.....	0,05—0,08 |
_ 	 	-			 _ .
близительнр 0,3—0,4; для темпе-
ратур от 700 до 1000° — 0,4—0,6.
В дальнейшем при рассмотре-
нии схем перемещения груза на
вращающихся опорах имеется в
виду, что вдоль оси вращения
опоры имеют достаточную длину,
обеспечивающую устойчивое поло-
жение груза. Конструктивно это
может оформляться в виде не-
скольких отдельных роликов или
катков, расположенных в ряд по
оси их вращения.
Схема 2. Груз Q (фиг. 5)
перемещается усилием Р по роли-
кам, вращающимся на своих цап-
фах в неподвижных опорах.
Уравнение моментов усилия перемещения груза и сил сопротивления
(трения) при одном обороте роликов
P-2r.R = 2т. (fQ -uQr),
где R — радиус ролика;
г — радиус шейки ролика;
/— коэфициент трения качения груза по каткам;
— коэфициент трения скольжения шейки ролика в подшипнике.
Из уравнения определяем
(5)
Схема 3. Груз Q (фир. 6) расположен на конструкции, имеющей ролики
радиуса R, вращающиеся на осях радиуса г или на своих шейках того же ради-
Фиг. 5. Схема перемещения деталей на кат-
ках, вращающихся в неподвижных опорах.
Фиг. 6. Перемещение деталей на вращаю-
щихся катках, имеющих поступательное
движение.
уса в подшипниках. Для перемещения груза по горизонтальной опорной поверх^
ности SS прилагается усилие. Р.
Уравнение моментов усилия перемещения груза и сил сопротивления
(трения) для одного оборота роликов тележки
2т. R • Р =	+ )irQ,
откуда
р___ / (Q + G) + p/'Q
Пренебрегая весом роликов G, получим значение усилия для перемещения
груза Q:
/> q	(7>
к
Обозначения / и р те же, что и в предыдущем примере.
14
Схема 4. Груз Q (фиг. 7), расположений на двух роликах, при их вра-
щении в неподвижных подшипниках перемещается в горизонтальном напра-
влении.
Уравнение моментов усилия Р и сил сопротивления (трения) для одного-
оборота роликов
2Р -	= 2и [2 X R ( | G ) + 2цг ф G ) |,
откуда
Если весом роликов G пренебречь, то
р	.	(8)
Обозначения г, / и р. те же, что и в предыдущем примере.
Величина Р обратно пропорциональна количеству роликов, приходящихся
на длину груза.
В случае установки роликов на подшипниках качения необходимое усилие
на окружности ролика определяется
где Д — коэфициент трения качения шеек
роликов в подшипниках.
Из формул (3) — (9) следует, что для
всех случаев перемещения груза Q посред-
ством роликов, шаров или катков при уве-
личении радиуса последних сопротивление
трения качения и необходимое усилие для
перемещения уменьшаются.
Для обеспечения вращения катков или шаров по схеме 1 (см. фиг. 4) необ-
ходимо, чтобы сумма коэфициентов трения скольжения между катками и
опорной поверхностью SS была больше суммы коэфициентов трения качения
между теми же поверхностями, деленной на диаметр катков или шаров, т. е.
Направление перемещения
Q
Фиг. 7. Схема перемещения деталей,,
опирающихся на катки, посредством
вращения катков.
где р — коэфициент трения скольжения между поверхностями груза и катков;
(4— коэфициент трения скольжения между поверхностью груза и опорной
поверхностью.
Из приведенного выражения (10) следует, что при постоянстве коэфициен-
тов трения качения и недостаточной величине'коэфициентов трения скольжения
вращение катков можно обеспечить увеличением их диаметра.
Для передвижения груза по роликам (по схеме 2) с вращением последних
необходимо соблюдение условия, при котором
где р0 — коэфициент трения скольжения груза по роликам.
По приведенной формуле может быть определен наименьший допустимый
для данного механизма радиус R роликов.
Следует иметь в виду, что при
У
(12)
ролики не будут вращаться, и груз, перемещаясь, будет скользить по роликам.
15
То же условие, что и для схемы 2, является обязательным для перемещения
груза по схеме 3 (см. фиг. 6), но коэфициент трения скольжения р относится
к контакту между поверхностью роликов и опорной поверхностью.
Возможность перемещения груза Q вращающимися роликами по схеме 4
(фиг. 7) обусловливается так же, как и в предыдущем случае:
В случае, если
/ + к
2Я
(14)
перемещения груза не будет наблюдаться вследствие проскальзывания роликов.
Так же как и при схемах 1 и 2, возможность вращения роликов по схемам 3
и 4 находится в зависимости от их радиусов.
Схема 5. Данная схема (фиг. 8) характеризует способ перемещения
деталей, представляющих тела вращения (цилиндры) или имеющие цилиндри-
ческие части, которые могут обеспечить перекатывание деталей в направлении,
перпендикулярном осям вращения. Необходимыми условиями перемещения
ряда таких деталей от усилия, приложен-
ного к концу ряда в направлении, парал-
лельном опорной плоскости, являются ров-
ная поверхность последней и одинаковый
размер диаметров цилиндров.
При перемещении указанного ряда дета-
лей возникает сопротивление трения каче-
ния между цилиндрическими поверхностями
деталей и опорной плоскостью, а также со-
•Фиг. 8. Перемещение ряда деталей
цилиндрической формы по горизон-
тали.
противление трения скольжения в местах
контакта цилиндрических поверхностей деталей. Последнее является результа-
том того, что цилиндры тормозят друг друга вследствие противоположного
направления вращения в местах контакта (фиг. 8).
Необходимое усилие Р для перемещения ряда деталей по схеме 5 опреде-
ляется выражением
Р =:	+ Р^
(15)
где п — количество деталей в ряду;
q — вес одной детали;
Р — радиус катящегося цилиндра детали;
f — коэфициент трения качения детали по опорной поверхности SS;
р — коэфициент трения скольжения между деталями в местах контакта.
Величина nq -[ представляет общее сопротивление трения качения, а Рц —
Л
трения скольжения.
Выражение (15) может быть преобразовано:
Р _ Ра — nq Л.,
Гх
откуда
p^nq-^.^~.
(16)
Качение деталей в ряду по схеме фиг. 8 обеспечивается, если
P^nq-^.
т. е. при сопротивлении трения скольжения, большем сопротивления трения
качения, перекатывания деталей не будет наблюдаться, и они будут скользить
по опорной поверхности, причем потребуется большее усилие, чем Р по выра-
жению (16).
16
Из того же выражения (16) следует, что перемещаемые в ряду детали испы-
тывают давление, которое изменяется по длине ряда, убывая от конца, к кото-
рому приложено усилие перемещения пропорционально количеству деталей.
При наличии неровности на опорной поверхности (фиг. 9) возникают силы
и Q2 с равнодействующей Qg, которая стремится выдавить деталь из ряда кверху.
Силы Q3, q (вес детали) и Q4 (сопротивления трения при выдавливании) обра-
зуют новую равнодействующую, от величины которой и зависит окончательное
положение детали с поднятой по сравнению с другими деталями осью. Не-
большая неровность при сравнительно большом весе детали может и не вызвать
нарушения в перемещаемом ряде деталей.
Применяя описанную схему, можно расчетным путем решить практическую
задачу определения длины перемещаемого ряда данных деталей.
Для этого при заданной длине ряда следует допустить положение оси одной
детали, расположенной ближе к концу, где прилагается перемещающее уси-
лие, на некоторую величину выше осей других деталей.
<h
ряда деталей цилиндрической формы по
горизонтали.
Фиг. 10. Схема перемещения дета-
лей со скольжением по наклонной
плоскости.
Необходимо иметь в виду, что именно в этом месте ряда наиболее вероятно
выдавливание деталей вследствие неровностей опорной поверхности.
В общем случае необходимое усилие Р для перемещения груза по наклон-
ной плоскости определяется в зависимости от следующих условий:
1) сопротивление трения уменьшается по сравнению с сопротивлением
по горизонтали пропорционально значению cos а (а — угол между направлением
силы Q и нормалью к наклонной плоскости);
2) при подъеме усилие, требующееся для перемещения груза по наклонной
плоскости, больше, а при спуске — меньше усилия, требующегося для переме-
щения того же груза по горизонтали на величину произведения Q sin а.
В частном случае усилие для перемещения груза по наклонной плоскости
определяется (фиг. 10):
Р = Q cos apt + Q sin а
или
Р -= Q (cos apt + sin а).
Для условий перемещения груза по роликам в соответствии со схемой на
фиг. 4 и формулой (4) усилие Р определяется:
Р =	cos a i Q sin а
или
Р = Q c°s а + sin .
2 Ерохин и Самохин 2957	'	.
-.ич-vs > .am
17
Усилие Р для условий перемещения груза Q по роликам в соответствии со
схемами на фиг. 5 и 6 и формулами (5) и (7), но по наклонной плоскости:
Р — Q cos а + Q sin а
< ' или
Р - Q cos а + sin «У
Для перемещения груза Q по наклонной плоскости на вращающихся роли-
ках требуется усилие [см. формулу (8)]:
рQ cos а i Qsin а
или
р --	C()S а ±sin •
Фиг.11. Схема перемещения деталей цилин-
дрической формы по наклонной плоскости.
Усилие Р в приведенном случае перемещения груза Q, расположенного на
вращающихся роликах, является одной из двух касательных, приложенных
к окружности роликов. Величина Р в общем случае представляет одно из сла-
гаемых суммы сил, перемещающих
груз Q.
Для сохранения направления при
перемещении груза, расположенного на
роликах, последний должен опираться
не менее чем на два ролика. Это условие
одинаково обязательно как при пере-
мещении груза по горизонтали, так
и по наклонной плоскости.
Необходимым условием для переме-
щения груза на вращающихся роликах
по наклонной плоскости является достаточность величины коэфициента тре-
ния скольжения между роликами и поверхностью груза [см. выражения (12)
и (13), относящиеся к определениям условий перемещения груза на вращаю-
щихся роликах по горизонтальному пути].
Ряд деталей — тел вращения, имеющих цилиндрические поверхности каче-
ния и удовлетворяющих условиям перемещения посредством перекатывания,
может передвигаться вниз и вверх по наклонной поверхности по схеме, пред-
ставленной на фиг. 11.
Усилие Р для перемещения такого ряда деталей, направленное параллельно
опорной поверхности, определяется:
f
Р =- nq cos а — с Рр. + nq Sin а.
(17)
(Обозначения те же, что и в предыдущих примерах).
Из выражения (17) следует
Р — Рп 4- Р sin а — nq cos -~-
}\
откуда
Р nq cos(/ • ,----------------—.
7 R 1— ,u + sin а
При некоторой величине угла а ряд деталей может перемещаться вниз по
наклонной плоскости без приложения какой-либо внешней силы. Следовательно,
начало этого движения может рассматриваться при значении Р = 0. При этом
значении Р из выражения (17) следует, что
nq cos -4- —. nqsin a,
К
т. е. движение ряда деталей под действием гравитации начинается при условии
cos а—sin а.
Отсюда же очевидно, чао увеличению угла наклона опорной плоскости и
увеличению радиуса цилиндрической поверхности деталей, а также уменьшению
коэфициента трения соответствует возрастание движущей силы гравитации..
Использование гравитации для перемещения тел вращения становится
выгодным по сравнению с принудительным способом перемещения, если
имеются условия для безаварийного проведения процесса.
Фиг. 12. Перемещение деталей посредством пульсирующего лотка.
Время
Фиг. 13. Изменение усилия
импульса и скорости дви-
жения лотка.
Как указывалось ранее, гравитация применима к случаям перемещения
деталей, имеющих цилиндрические ровные поверхности качения. Цилиндри-
ческие спиральные пружины не могут правильно перемещаться при перекаты-
вании посредством гравитации. Витки таких пружин при наличии трения
между ними и опорной поверхностью вызывают появление движущей силы,
перемещающей пружины в направлении, перпендикулярном направлению
перемещения. Равнодействующая этой силы и силы,
действующей в направлении движения, будет откло-
нять перемещаемую пружину^ вправо или влево,
в зависимости от направления витков спирали.
Для перемещения конических [деталей гравита-
ция неприемлема, так как конус при этом может
перемещаться качением на плоскости только вокруг
его вершины.
Особый вид перемещения деталей представлен
на схеме фиг. 12. По этой схеме детали переме-
щаются по лотку, установленному с небольшим
уклоном на свободно вращающихся роликах. Лоток
с расположенными на нем деталями получает
импульс в направлении их [перемещения, в резуль-
тате которого через промежуток времени t он дости-
гает скорости V. Затем лоток останавливается и де-
тали под действием сил инерции перемещаются по
лотку. Двигательный импульс лоток получает от пружин, которые, будучи
растянуты, освобождаются от натяжения в начальный момент импульса.
На фиг. 13 кривая 1 представляет скорость движения лотка в направлении
перемещения деталей, кривая 2 — изменение усилия пружин по времени.
Ордината и — максимальная скорость, которая достигается лотком в момент
разгона в течение времени t. В промежуток времени, следующий за t, скорость
лотка уменьшается. В некоторый момент времени, когда израсходуется все
усилие пружин, лоток переместится еще на некоторое расстояние по инерции
и остановится.
Для того чтобы наиболее эффективно использовать получаемый лотком им-
пульс от пружин для перемещения деталей, следует остановить его в момент
достижения максимальной скорости, т. е. при скорости v (фиг. 13).
Максимальный импульс, который лоток получает при достижении скорости v
при разгоне в течение времени f.
Р' =	cos “ f-ir- >
zg	к
необходимое усилие для этого
Р = Q tG -Р + (Q + G) cos a —У-,	(18.)
где Q — суммарный вес деталей (каждой с весом q), расположенных на лотке;
G — вес лотка;
f — коэфициент трения качения между лотком и роликами, на которые
он опирается;
2? — радиус роликов;
г — радиус шеек роликов;
р. — коэфициент трения скольжения шеек роликов в опорных подшип-
никах;
а — угол наклона лотка.
Живая сила, приобретенная деталями после остановки лотка, является
импульсом для перемещения их по лотку на расстояние S. Этот импульс рас-
ходуется как работа на преодоление сопротивления трения перемещению
деталей по лотку. Величина этого сопротивления
7?' = jxQ cos aS.
Таким образом,
Я v2 = p-Q cos aS.
Из этого уравнения	__________
v — У 2g cos apS.	(19)
При выяснении основных параметров по схеме, приведенной на фиг. 12,
по заданной величине перемещения S деталей за один толчок лотка прежде
всего определяется по уравнению (19) скорость перемещения деталей в началь-
ный момент. Необходимое усилие импульса, которое должно сообщаться лотру,
определяется по уравнению (18).
Из уравнения
__ vt
определяется время перемещения деталей
t =	(20)
Для перемещения груза Q по вертикали усилие Р определяется в вариантах
подъема или опускания. В свою очередь, эти варианты применительно к кон-
струкциям термических агрегатов могут быть в некоторых случаях исполь-
зованы в устройствах без контргруза или с контргрузом.
В первом варианте, пример которого представлен на фиг. 14, а, усилие Р,
очевидно, равно (без потерь в механизмах) грузу Q, во втором варианте
(фиг. 14, б) Р = Q — Q1( где Qi — вес контргруза. Последний может быть
равен весу груза. Тогда усилие Р = 0.
Усилие Р для подъема груза в начальный момент равно весу груза Q плюс
усилие Ра, необходимое для преодоления инерции массы груза:
P = Q + PU,
Р = А .£
“ g t ’
где g —ускорение силы тяжести;
и — скорость подъема (установившаяся);
t — продолжительность разгона (т. е. достижения установившейся
скорости).
20
Путь разгона
Q _ vt
г>— 2 .
При одинаковой продолжительности перемещения груза от начала движения
до достижения установившейся скорости подъема и времени замедления от
установившейся скорости подъема до нуля усилие в начале движения и усилие
торможения также одинаковы.
Опускание груза может происходить под действием собственного веса.
При этом может быть достигнута скорость, в пределе равная скорости свобод-
ного падения, т. е.
v = gt или v — У2gh,
где v — конечная скорость без учета сопротивления воздуха;
g — ускорение силы тяжести (9,81 м/сек2)-,
t — время падения;
h — высота падения.
Так как опускание грузов обычно производится со скоростью, меньшей
скорости свободного падения, то применяется регулирование скорости посред-
ством торможения.
В начальный момент опускания груза,
т. е. при скорости, равной нулю, необхо-
димое усилие торможения, очевидно, равно
весу груза
Некоторая максимальная скорость v
опускания груза Q потребует для оста-
новки его в течение времени t усилия
торможения
+	(21)
6 4
Фиг. 14. Вертикальное перемещение
грузов.
Определение потребного усилия в начале движения груза или усилия тормо-
жения при остановке для условий перемещения по горизонтали или наклон-
ному пути производится, как и в предыдущем случае, по формуле (21).
В усилие Р [см. формулу (2) ], которое должно быть приложено в направле-
нии перемещения груза в некоторых устройствах механизации термических
агрегатов, входят как слагаемые усилия для преодолениядополнительных сопро-
тивлений. К ним относятся сопротивление жесткости канатов и цепей
на блоках и звездочках подъемных механизмов, сопротивление жесткости вер-
тикальных и горизонтальных конвейеров на ведущих звездочках и барабанах.
В устройствах толкателей таким дополнительным сопротивлением является
сопротивление трения в горизонтальных направляющих кареток различных
конструкций.
Усилие для преодоления сопротивления жесткости стального каната
на блоке определяется по формуле
P1 = 26Q^,	(22)
где Q — вес поднимаемого груза;
R — радиус блока;
d — диаметр каната.
В случае определения усилия Рх для преодоления сопротивления жесткости
цепи на ведущей звездочке применяется приближенная формула
<23>
где р. — коэфициент трения скольжения поверхностей цепи и звездочки;
21
d — толщина звена цепи;
D — диаметр звездочки;
Р — усилие для перемещения груза Q посредством блока и цепи без учета
сопротивления жесткости последней.
Все рассмотренные виды перемещений деталей и вспомогательных устройств
применяются в термических агрегатах в различных конструктивных формах.
Перемещение деталей в той или Иной плоскости может производиться по прямой
линии или кривой, например, по окружности. Виды перемещений могут ком-
бинироваться, например «шагающие балки» могут иметь последовательное
передвижение в горизонтальном и вертикальном направлениях, в другом вари-
анте условий они могут перемещаться по траектории эллипса.
В зависимости от условий перемещение может быть непрерывным, например,
посредством конвейера при непрерывном его движении. При прерывистом
движении конвейера можно получить периодическое, ритмичное перемещение
деталей. Это достигается применением различных устройств, например хра-
пового механизма, механизма мальтийского креста и др. в механизмах с
электрическим приводом. Периодическое действие в гидравлических и пнев-
матических механизмах осуществляется путем периодического их включения
посредством различных схем блокировки.
Имеется другой вид периодического перемещения, в котором периоды по
времени отличаются большой продолжительностью. Приведение в действие
механизмов при этом может производиться и вручную, следствием чего выдержка
периодов по времени не является такой точкой, как при автоматическом упра-
влении механизмами.
При расчетах на прочность различных устройств для перемещения деталей
необходимо учитывать особенности нагрузок при непрерывном или прерыви-
стом движении. Прерывистое движение характеризуется переменной нагруз-
кой от нуля до максимума. Величина максимума включает усилие, необходи-
мое для преодоления сопротивления инерции масс перемещаемого груза
и механизмов.
СИСТЕМЫ ПРИВОДА И ПРИВОДНЫЕ МЕХАНИЗМЫ
Для осуществления разнообразных видов перемещений в различных тер-
мических агрегатах потребовалось создание многих конструкций устройств
механизации как с применением привода, так и без него.
В этих устройствах большое значение имеют системы привода, которые
нашли отражение в кинематических схемах и конструкциях всех устройств
механизации.
В настоящее время в устройствах механизации термических агрегатов при-
меняются электрические, пневматические и гидравлические системы привода.
Конечно, все эти системы привода не могут быть одинаково рационально
использованы в отношении любого из устройств механизации. Например,
в настоящее время нет конструкций мостовых кранов с гидравлическим или
пневматическим приводом.Но конструкции подъемного механизма для заслонки
рабочего окна печи или толкателя имеются с применением всех трех вариантов
привода.
Каждая система привода имеет свои особенности, преимущества и недо-
статки в зависимости от того или другого вида устройств механизации.
Электрический привод широко применяется для механизации термических
агрегатов. Любой машиностроительный завод располагает силовой электро-
энергией, и присоединение механизма с электроприводом к силовой сети
является простым.
Но кинематическая схема любого устройства механизации с электропри-
водом осложняется вследствие необходимости редуцировать скорость движения
от электродвигателя к исполнительному механизму устройства. При относи-
тельно малых скоростях перемещений отдельных элементов термического обо-
рудования приводные механизмы устройств механизации обычно имеют боль-
шие передаточные числа, что конструктивно оформляется в виде нескольких
пар передач.
22
Механизмы передач при малых скоростях и больших усилиях получаются
тяжелыми и громоздкими, отчего и весь комплекс устройства обычно предста-
вляет относительно громоздкую, сложную и дорогую конструкцию.
Применение пневматического или гидравлического привода в этом отно-
шении дает большое преимущество. Скорость движения регулируется подачей
•воздуха или жидкости в рабочие цилиндры. Следовательно, здесь отпадает
надобность в каких-либо редуцирующих механизмах. Устройства механизации
представляют простые и компактные конструкции.
Устройства с пневматическим приводом обычно снабжаются сжатым воз-
духом под давлением от 3 до 7 атм от центральных компрессорных установок,
имеющих основным назначением снабжение других более мощных потребителей.
Постройка компрессорной станции исключительно для снабжения воздухом
пневматических механизмов термического оборудования, конечно, является
нерациональной.
Во многих случаях на машиностроительных заводах компрессорные стан-
ции работают в две смены. Поэтому при непрерывной работе термического
оборудования в этих условиях применение пневматики для механизмов является
-совершенно нецелесообразным.
К недостаткам пневматического привода следует отнести низкое да-
вление воздуха, вследствие чего получаются большие размеры цилиндров;
-сооружение механизмов большой мощности при этом затруднено, так как раз-
меры цилиндров становятся неконструктивными.
Гидравлический приводе самостоятельной насосной установкой для отдель-
ного термического агрегата или для нескольких агрегатов, имея в виду отно-
сительно высокое давление рабочей жидкости (от 20 до 70 атм), имеет большое
преимущество перед пневматическим приводом. Насосные установки являются
несложными и недорогими агрегатами.
Однако гидравлическая система трубопроводов с аппаратурой для регули-
рования и насосная силовая установка требуют более тщательного и квали-
фицированного обслуживания по сравнению с пневматическим приводом.
Учитывая особенности различных систем привода, можно рекомендовать
применение той или другой из них для устройств механизации в термических
агрегатах, руководствуясь следующими основными соображениями:
1)	в случае отсутствия сжатого воздуха и при небольшом количестве меха-
низмов (от одного до трех) может быть принята система электропривода;
2)	при большем количестве механизмов желательно применение гидравлики;
3)	применение пневматического привода может быть принято лишь при тех
условиях, когда имеется совпадение во времени работы компрессорной стан-
ции и термического агрегата, когда не требуется транспортирования сжатого
воздуха на слишком большие расстояния (например, для термических агрегатов,
расположенных в цехах, где применяется сжатый воздух) и когда не требуется
больших мощностей в устройствах механизации.
Однако частные условия в отдельных случаях (например, условия изготовлен
ния, наличие материалов) могут внести коррективы в приведенные рекомен-
дации.
Преимущественное применение в электрическом приводе в устройствах
механизации термических агрегатов имеют асинхронные электродвигатели
в различных исполнениях (открытые, защищенные, закрытые и взрывобезо*
паевые), в зависимости от требований, которые могут предъявляться к ним
специфическими условиями работы. Асинхронные электродвигатели с коротко-
замкнутым ротором могут удовлетворить требования, предъявляемые к двига-
телям во всех случаях применения электропривода в устройствах механизации
термических агрегатов.
Пусковой минимальный момент короткозамкнутого двигателя составляет
не менее 0,6 номинального момента.
В механизированных агрегатах используются все характерные режимы
работы электродвигателей:
1)	продолжительный режим, определяемый условием большой продолжи-
тельности или непрерывности работы, при котором явление преобразования
23
электрической энергии в механическую характеризуется установившимся
состоянием (конвейеры с непрерывным движением, насосные установки и др.);
2)	повторно-кратковременный режим с общей продолжительностью периода
работы и перерыва не более 10 мин. (работа загрузочного толкателя у печей
непрерывного действия);
3)	кратковременный режим—при значительной продолжительности перерыва
между включениями двигателя, в течение которого электродвигатель после
периода работы, продолжающегося не более 60 мин., приобретает нормальную
температуру (выдвигание или задвигание пода в печах с выдвижным подом,
загрузка садки в шахтных печах и др.).
В устройствах механизации термических цехов используются электро-
двигатели с различными числами оборотов: 3000, 1500, 1000 и 750. Первые два
типа двигателей применяются преимущественно в установках для подачи различ-
ных жидкостей и газов — насосных, вентиляторных установках; последние
два — в приводных механизмах.
Двигатели с большим числом оборотов менее габаритны и имеют меньший вес,
однако, применение их в тех случаях, когда требуются малые скорости испол-
нительных механизмов, осложняется необходимостью введения в приводные
механизмы дополнительных редуцирующих передач.
Поскольку число оборотов асинхронных двигателей является постоянным,
изменение скоростей движения производится посредством введения в приводные
механизмы специальных регулирующих устройств.
Передаточные приводные механизмы, служащие для редуцирования ско-
рости от электродвигателя к рабочему исполнительному механизму, а также
для преобразования видов движения, например, вращательного в поступатель-
ное, являются необходимыми в электрических устройствах механизации.
Исключение составляют насосные или вентиляторные установки, в которых
в большинстве случаев представляется возможным непосредственное соедине-
ние рабочей машины с двигателем.
Для редуцирования скорости в приводных механизмах с большим переда-
точным числом используются разнообразные виды передач; широкое примене-
ние имеют цилиндрические зубчатые передачи. При высоком коэфициенте полез-
ного действия этих передач их использование, однако, не рекомендуется при
высоких скоростях ввиду возникновения сильного шума. Применение этих пере-
дач ограничивается окружными скоростями до 4—5 м/мин. Зубчатые передачи
требуют точной установки и хорошей смазки. Допустимые передаточные числа
7—8.
В приводных механизмах является всегда желательным использование
редукторов, особенно если иметь в виду применение стандартных редукторов,
изготовляемых на специализированных заводах. Износ зубчатых колес в таких
редукторах благодаря более точному изготовлению, точной установке в одном
корпусе и хорошей смазке на много меньше, чем в отдельно устанавливаемых
передачах.
При использовании передач с косыми или шевронными зубьями возможны
большие передаточные числа; работа передач сопровождается значительно
меньшим шумом по сравнению с прямозубыми передачами. В одноступенчатых
редукторах с шевронными зубьями допускаются передаточные числа до 18,
в двухступенчатых —до 50. Редукторы имеют к. п. д. до 98% для одной сту-
пени, 95% — для двух ступеней. Так как изготовление таких редукторов яв-
ляется более сложным по сравнению с обычными редукторами с прямозубыми
колесами, применение их целесообразно только в условиях тяжелой работы и
больших мощностей приводных механизмов.
Широкое распространение в приводных механизмах получили червячные
редукторы, которые отличаются простотой конструкции и компактностью
при значительных передаточных числах. Одноступенчатые редукторы изгото-
вляются с передаточными числами до 80, двухступенчатые — до 5000.
Коэфициент полезного действия червячных редукторов с углами винтовой
линии больше 25° может достигать 85—95%, редукторов с самотормозящим
червяком — 65—80%.
24
В приводных механизмах наряду с жесткими передачами применяются
и передачи гибкой связью — ременные и цепные. Если ременные передачи
(в последнее время нашли применение клиновидные ремни) имеют сравнительно
ограниченное использование в механизмах термических агрегатов в условиях
повышенных температур, то передачи с бесшумными и ролико-втулочными
цепями используются в этих механизмах весьма широко.
Цепные передачи не имеют недостатков ременных, т. е. скольжения, и их
к. п. д. достигает 95—98%. Применение цепных передач всегда оказывается
Фиг. 15. Схема электрического приводного механизма.
выгодным, если передаточное звено должно иметь большую длину. При малых
скоростях передачи преимущественно используются ролико-втулочные цепи,
при больших — до 25 м/сек — бесшумные цепи. Применение последних осо-
бенно целесообразно в передачах от вала электродвигателя. Рекомендуемые-
максимальные передаточные числа в цепных пе-
редачах: для бесшумных цепей 5—7, для ролико-
втулочных —4—5.
Цепные передачи располагаются горизонтально
или наклонно (угол до 45°). Вертикального распо-
ложения цепных передач следует избегать.
Весьма распространенные схемы электрических
приводных механизмов приведены на фиг. 15
и 16. В первой из них приводной механизм со-
стоит из одной гибкой передачи (цепной или ре-
менной) с передаточным числом и трех пар ци-
линдрических передач, передаточные числа кото-
рых 1г, i3, Ц.
По второй схеме в приводном механизме при-
Электродвигатель
меняется червячный редуктор с передаточным фиг 16 Схема электрическот
числом Zj и две пары цилиндрических передач приводного механизма.
с передаточными числами /2 и /а.
Если по схеме фиг. 15 вращающий момент на валу последнего колеса должен
быть равен Мр, то момент на валу электродвигателя определяется по формуле
Мр^-.--------,
И'2'3‘4 1|1WH
(24>
где rh, vj2, vj3, ти — к. п. д. передач механизма.
При числе оборотов электродвигателя п его мощность N определяется:
N==‘Md7W2 Л- С'	(25)
Аналогичный метод применяется для расчета и по схеме фиг. 16.
Нередки случаи, когда перемещение деталей в одних и тех же агрегатах
при переменах режимов обработки необходимо производить с различными ско-
ростями. В этих случаях для изменения скорости в приводных механизмах
предусматривают специальные звенья. Изменение скорости может быть ступен-
чатым, т. е. соответствовать определенному ряду скоростей, кратному исходной
скорости, или непрерывным с возможным осуществлением в определенных
пределах любой скорости, не зависимой от исходной.
25
Простейшим устройством для ступенчатого изменения скорости являются
сменные пары зубчатых колес, устанавливаемые в каждом отдельном случае
.перемены режима. Однако это связано с необходимостью частой разборки меха-
низмов. Более усовершенствованными механизмами для регулирования ско,-
•Фиг. 17. Принципиальная схема
вариатора скорости:
1 — ведущий вал; 2 — ведомый вал; 3 и
4—конусы; 5—гибкая связь (ремень, цепь).
вистое движение рабочего
роста являются так называемые коробки пере-
мены скоростей; однако ввиду сравнительной
сложности изготовления и ограниченности пре-
делов регулирования скорости они не нашли
применения в устройствах механизации терми-
ческих цехов.
«Широкое распространение в этих устрой-
ствах получили различные типы вариаторов
для непрерывного плавного регулирования
скорости.
Конструктивная идея вариатора скорости,
показанная на фиг. 17, является общей для
всех типов этого вида механизмов.
В некоторых случаях механизации терми-
ческих агрегатов требуется ритмичное преры-
м.еханизма, например, в конвейерной печи для
нагрева под закалку, где обрабатываемые детали, перемещаемые в процессе
нагрева к желобу, должны сбрасываться в него. Лучшим конструктивным
.решением при значительных размерах деталей будет применение периодиче-
Узел- рычаг и храповик
Фиг. 18. Электропривод с хра-
повым механизмом.
.ского прерывистого движения конвейера, так как при непрерывном, обычно
медленном движении конвейера детали могли бы охлаждаться, нависая над
.желобом перед падением в него и находясь, таким образом, некоторое время под
.действием излучения его относительно холодных поверхностей.
На фиг. 18 приводится пример применения храпового механизма для полу-
чения прерывистого движения конвейера. В механизме привода электродви-
26
гатель 2 соединен с червячным редуктором <3 бесшумной цепью 4. От редук-
тора движение передается цилиндрическими зубчатыми колесами 5 а 6 валу 7,
Имеющему кривошип 8. На пальце кривошипа шарнирно посажен один конец
тяги (шатуна) 9, другой конец которой соединен с рычагом 10 храпового меха-
низма. Тяга 9 своей вилкой надевается на пальцы 11 специальной гайки, пере-
мещаемой вдоль рычага винтом 12. Перемещением этой гайки достигается
изменение длины рычага, воздействующего через собачку 13 и храповое колесо 14
на ведущий вал конвейера 1. С изменением длины рычага увеличивается или
уменьшается угол его
Поворота, а следова-
тельно, и величина угла,
на которую поворачи-
вается ведущий ; вал
конвейера. Таким обра-
зом, посредством опи-
санного кривошипно-
шатунного и храпового
механизма, с одной сто-
роны, достигается пре-
рывистоеритмичноедви-
жение рабочего меха-
низма, с другой — обес-
печивается возможность
с помощью простого
устройства регулиро-
вать скорость его дви-
жения.
Оригинальная и про-
стая конструкция хра-
пового редуктора пред-
ставлена нафиг. 19. На
валу 1 неподвижно на
шпонке посажено зуб-
чатое колесо 2 и сво-
бодно—зубчатое колесо
3 с привернутым венцом
4. Колеса 2 и 3 имеют
одинаковое число зубь-
ев. На валу 1 свободно
посажен рычаг 5 с собач-
ками 6 и 7. Рычаг 5
Фиг. 19. Храповой редуктор.
Получает качательное движение от шарнирно связанной с ним тяги 8. Венец 4
имеет больший наружный диаметр по сравнению с зубчатыми колесами 2
и 3, и в зависимости от того, сколько он имеет нарезанных впадин, совпадающих
с впадинами зубьев на колесах 2 и 3, столько будет осуществлено поворотов
вала 1 на определенный угол. Таким образом, если на венце имеется одна впа-
дина, то передаточное число редуктора будет определяться числом зубьев на
колесах 2 и 3. Собачка 6, поворачивающая колесо 2, входит с ним в зацепление
лишь в том случае, если совпадут впадины колеса и венца 4, который повора-
чивается с каждым качанием рычага 5 собачкой 7. Собачка 9, расположенная
вверху редуктора, предназначена для удержания колеса 2 от вращения в обрат-
ную сторону.
Скорости движения рабочих механизмов, применяемых в термических агре-
гатах, весьма малы, вследствие чего не развивается больших инерционных мо-
ментов. Поэтому в большинстве случаев приводные механизмы не имеют тор-
мозных устройств. Однако, когда требуются точно фиксированные положения,
например при остановке, тормозные механизмы в электроприводах становятся
необходимыми. Обычно применяют ленточные или колодочные тормоза с элек-
тромагнитами.
27
Фиг. 20. Электропривод к конвейерам электропечи
и закалочного бака.
-423-
Фиг. 21. Приводной механизм для подъема печной двери
весом 5 т.
В качестве примера на фиг. 20 показан электропривод агрегата, состоящего
из конвейерной печи и конвейерного закалочного бака, Электродвигатель 1
связан с вариатором скорости 2 бесшумной цепной передачей; такая же цепная
передача связывает последовательно расположенные звенья — вариатор и
малый зубчатый редуктор 3. Для получения значительного общего передаточ-
ного числа в механизм потребовалось включить второй редуктор 4. На выход-
ном валу этого редуктора посажены две цепные звездочки 5, из которых одна
служит для передачи движения конвейеру печи, другая — конвейеру закалоч-
ного бака.
Приводной механизм, показанный на фиг. 21, предназначен для подъемного
устройства печной заслонки весом 5 т. Уменьшение скорости в этом механизме
достигается посредством червячного редуктора 2, соединенного через муфту
с электродвигателем 1, и двух пар цилиндрических зубчатых колес 3—4 и
5 — 6. Последнее колесо 6
выполнено в виде венца,
привернутого к канатному
барабану 7. Для автомати-
ческого выключения электро-
двигателя в механизме, при-
менен конечный выключатель
8, связанный с валом редук-
тора посредством цепной пе-
редачи 9.
На фиг. 22 представлена
принципиальная схема гид-
равлического привода. В гид-
равлические цилиндры 1,
приводящие в движение ра-
бочие механизмы, насос 3
подает из бака-/ по напорному
трубопроводу 2 масло. По-
средством распределительных
клапанов 5 масло направ-
ляется по ту или другую
Фиг. 22. Схема гидравлической системы привода.
сторону поршня в цилиндре
и соответственно отводится с той или другой стороны поршня обратно
в бак по сливному (дренажному) трубопроводу 6. При периодической работе
системы, т. е. при периодической подаче масла в цилиндры и постоянной работе
насоса, излишек масла через обратный клапан 7 сливается в бак. Скорость дви-
жения поршней в цилиндрах регулируется скоростью подачи в них и отвода
из них масла специальными клапанами 8.
Усилие Р, которое может быть получено на штоке поршня цилиндра с
внутренним диаметром последнего D и диаметром штока d, определяется
в зависимости от имеющегося сопротивления движения поршня. Если R пред-
ставляет сопротивление перемещения груза, i\ — сопротивление трения
в цилиндре и г2 — сопротивление отвода масла в дренаж, то
P = R + с +г2.
(26)
Удельное давление р на поршень цилиндра при этом определяется:
а) со стороны штока
Р= -D4- пс№ ’
~4 Т~
б) с противоположной стороны
р =	•	(28)
4
29
Очевидно, что при холостом ходе поршня требуемое усилие является мини-
мальным и равно сумме сопротивлений трения в цилиндре и отводу масла из
цилиндра, т. е.
Р — rx 1 г2,	(29 >
а удельное давление при этом:
а)	со стороны штока
р =	+	(3(П
г ~и‘ тса2	'
~4 Т~
б)	с противоположной стороны
W •	(31>
Скорость перемещения v поршня определяется в зависимости от количества Q'
поступающего в цилиндр масла в единицу времени, диаметра цилиндра Z>
и потерь масла q в цилиндре через неплотности:
(32>
4
В том случае, когда масло поступает в цилиндр со стороны штока,
... Q-g__
kZ)2 да/2
—4	4
(33>
При определении скорости перемещения поршня в зависимости от произвол
дительности насоса, а также при определении необходимой производительности
самого насоса следует учитывать потери масла через неплотности в последнем.
Скорости движения поршней гидравлических цилиндров, применяемые
в механизмах термических агрегатов, достигают 15—20 м/мин.
Режим работы гидравлических цилиндров характеризуется периодическим
действием. Как следствие этого давление в цилиндрах и скорости перемещения
в них поршней отличаются непостоянством в процессе работы. Во многих слу-
чаях в начальный момент действия цилиндра требуется приложение некоторого
дополнительного усилия (по сравнению с усилием, действующим при устано-
вившемся движении) для преодоления момента инерции масс перемещаемых
грузов или устройств. В начальный момент при этом давление в цилиндре имеет
максимальное значение. Необходимое усилие Р на штоке цилиндра определяется:
= Л +	(34).
где Ру — усилие, необходимое при установившемся движении;
т — масса перемещаемого груза, штока и поршня;
о — скорость поршня при установившемся движении;
I — время достижения установившейся скорости (время разгона).
Для подачи масла в цилиндры системы гидравлического привода приме-
няются специальные насосы: лопастные, шестеренные, поршневые. Наиболь-
шее распространение получили первые две из перечисленных конструкций.
Лопастные насосы двойного действия изготовляются с производительностью
до 50 л!мин и давлением до 60—70 ати. Коэфициент полезного действия на-
соса при работе с максимальной производительностью достигает 80% и более.
Чертеж насоса лопастного типа (двойного действия, изготовляемого заво-
дом «Гидропривод»), рассчитанного на давление 65 ати, представлен на фиг. 23.
Характерные данные по этой конструкции насоса приведены в табл. 3, размеры—
в табл. 4.
30
На фиг. 24 представлен чертеж шестеренного фланцевого насоса завода1
«Гидропривод». Насос смонтирован вместе с электродвигателем. В табл. 5
приводятся характеристики различных типо-размеров описанного насоса,
а в табл. 6 —• соответствующие им размеры.
Насосы изготовляются сдавлением
от 10 до 20 ати и производитель-
ностью от 16 до 120 л/мин.
Кроме насосов указанноготипа,
применяются насосы шестеренного*
типа, марки ПГ112Б с встроенным-
Таблица 3 1
Характеристики лопастных
насосов завода „Гидропривод"
Фиг. 23. Лопастные насосы высокого давления
завода «Гидропривод».
Крепление
на фланце
f ин насоса	Производи- тельность в л1мин	Давление в кг(см-
ПГ14ОБ	12	65
ПГ14ОБ	18	65
ПГ14ОБ	25	65
ПГ14ОБ	35	65
11Г141Б	50	65
НГ141Б	70	65
Г1Г141Б	100	65
разгрузочно-перепускным клапаном. Насосы изготовляются заводом «Гидро-
привод». Производительность насоса 18 л!мин, максимальное давление
20 кг/см- при 950 об/мин, необходимая мощность электродвигателя 0,84 кет.
Объемный к. п. д. — 0,76.
Фиг. 24. Шестеренный насос высокого давления завода «Гидропривод».
Необходимым устройством в системе гидравлического привода является
разгрузочно-перепускной клапан. Для обеспечения подачи определенного коли-
чества масла в гидравлические цилиндры в течение установленного времени
насос должен иметь соответствующую производительность. Однако при перио-
дической работе цилиндров требуемое количество масла, являясь непостоян-
ным, не соответствует постоянной производительности насоса. Например,
в системе гидравлического привода в некоторый момент все входящие в систему
31
Таблица 4
Размеры лопастных насосов завода „Гидропривод*1
Тип насоса	D	1		Zj	i,	tl	к	L		Л	н	d	о,	D,
ПГ140Б	145	24	6	122	18	167	32	219	150	80	150	20С	55	77
ПГ141Б	180	42	20	150	22	217	51	278	190	100	190	30 С	70	90 |
Продолжение
Тип насоса	м	X	р	N	п	t	У	Л,	в	с	е	1	Резьба	
														
ПГ140Б	105	40	45	152	120	16	44	146	НО	18	15	14	Тр. »/4’	Тр.
ПГ141Б	140	49	75	192	160	20	50	180	140	20	16	15	Тр. Р/2’	тР. р/г
Таблица 5
Характеристики шестеренных насосов завода „Гидропривод**
		Тип насоса						
	Единица	I	S	§	8 СО		3 см	а сч
	измерения	е	е	е	е	е	е	е*
		В	а	а	а	а	а	3
		Г	X	X	X	X	X	X
Расчетная производи-								
тельность 		л [мин	16	25	35	50	70	100	120
Максимальное давле-								
ние		Kzlc.ifi	20	20	15	15	15	10	10
Число оборотов . . .	об/мин	950	950	950	950	950	950	950
Тип электродвигателя	—	АД 22/6	АД 31/6	АД 31/6	АД 32/6	АД 41/6	АД 41/6	АД 41/6
Мощность	 Объемный к. п. д. на-	кет	0,85	1,2	1,2	1,8	2,7	2,7	2,7
coca			—	0,76	0,78	0,82	0,84	0,86	0,88	0,90
Допускаемая высота								
всасывания		мм	500	500	500	500	500	500	500
Резьба отверстий:								
б) всасывающего .	—	2МЗОХ1,5		2МЗЗХ1.5		2М39Х1.5		
б) нагнетательного	—	2М30Х1.5		2М30Х1.5		2МЗЗХ1.5		
Вес насоса (без упа- ковки) 	 Рекомендуемый тип	кг	36,0 543	45,5	47	49	74,5	77	79
клапана 		—		544	544	544	546	546	546
Примечание. Объемные к. п. д. даны при условии работы на масле „ веретенное 3*							температурой 50°.	
Таблица 6
Размеры шестеренных насосов заводе „Гидропривод**
Тип насоса	А	Б	в	Г	Д	Е	Ж	3	И	к	л	м	н	О	п	Резьба отверстий	
																всасывающего	нагнета- тельного
НШФ403	369	222	223	136	220	175	149	140	105	18	11	30	150	160	112	2М30Х1.5	2М30Х1.5
НШФ404	373	256	303	164	240	210	160	125	95	18	И	30	150	160	112	2М30Х1.5	2М30Х1.5
НШФ305	379	256	303	164	240	210	166	125	95	18	11	30	150	160	112	2М30Х1.5	2М30Х1,5
НШФ306	413	256	303	167	240	210	170	155	125	18	11	32	165	174	120	2МЗЗХ1,5	2М30Х1.5
НШФ307	423	256	303	167	240	210	180	155	125	18	11	32	165	174	120	2МЗЗХ1.5	2М30Х1.5
НШФ308	424	300	346	185	290	250	178	146	110	20	13	42	173	216	146	3M39X1.5	2МЗЗХ1.5
НШФ209	434	300	346	185	290	250	188	146	ПО	20	13	42	173	216	146	3M39X1.5	2МЗЗХ1.5
НШФ210	441	300	346	185	290	250	195	146	ПО	20	13	42	173	216	146	3M39X1.5	2M33XL5
32
цилиндры могут оказаться бездействующими, а поэтому все количество масла,
нагнетаемое насосом в систему, должно иметь обратный слив в циркуляционный
бак. Этот слив пли перепуск и является одним из назначений разгрузочно-пере-
пускного клапана. Для предохранения системы от чрезмерного повышения
давления тот же клапан выполняет роль предохранительного клапана, снижая
в этом случае давление перепуском излишка масла в дренаж.
На фиг. 25 представлен разгрузочно-перепускной клапан распространен-
ной конструкции. Проход масла от насоса через клапан к гидравлическим
цилиндрам (отверстия 1 и 2) частично перекрывается шпинделем 3, нижняя
часть которого под действием пружины 5 прижимается к плотно пригнанному
к нему конусу втулки 4. Средняя цилиндрическая часть 6 шпинделя плотно
пригнана к корпусу 7 клапана. В зависимости от давления, которое создается
по обе стороны этой части шпинделя, последний может перемещаться вниз
или вверх. Между средней
частью шпинделя 6 и верхней
частью корпуса 8 имеется про-
странство 9, сообщающееся с
проходным отверстием клапана
узким каналом (диаметром
1,5 мм) 10. В верхней части
корпуса 8 отверстие цилиндри-
ческого канала 11 закрывается
шариком 12, находящимся под
давлением пружины 13. Давле-
ние этой пружины регулируют
винтом 14, положение которого
закрепляется гайкой 15, и
контргайками. Отверстие 11
соединено с пространством 9
каналом 16. Нижняя часть
шпинделя 3 имеет канал 17.
Через каналы 17 и 18 и через
цилиндрическое пространство
19 проходное отверстие клапана
сообщается с отверстием 20,
отводящим мае. io в дренаж.
Клапан настраивается на опре-
деленное давление в гидроси-
стеме посредством винта 14, создающим соответствующее усилие на шарик 12
через пружину 13. Если давление в системе превышает силу нажатия пружины
на шарик, последний отходит от канала И и тем самым открывает путь маслу
в дренаж. При этом в пространстве 9, вследствие сопротивления в канале 10
образуется более низкое давление, чем в проходном отверстии канала,
в результате чего шпиндель поднимается и открывает проход маслу через
втулку 4 в дренаж.
В тех случаях, когда необходимым условием является создание потока масла
в гидросистемах лишь в одном направлении, применяются обратные клапаны.
На фиг. 26, б показан такой клапан довольно распространенной конструкции.
В корпусе 1 клапана имеются два взаимно перпендикулярных канала, один из
которых сделан на проход. В канале запрессована втулка 2, отверстие которой
закрывается плотно пригнанной (на конусе) трубкой 3. На глухой торец трубки
давит пружина 4, подобранная с расчетом лишь на преодоление сопротивления
трения трубки при перемещении в корпусе клапана. Другой конец пружины
имеет упор в крышку 5, герметически закрывающую с этой стороны канал в кор-
пусе клапана. Через клапан возможен проход жидкости лишь в направлении,
указанном на чертеже стрелкой. В том случае, если давление снизу на
пружину ослабнет и она прижмет клапан к седлу, возникнет давление на
торец клапана (трубки) сверху, и, таким образом, проход жидкости в обрат-
ном направлении будет закрыт. В трубке 3 для создания иепосредствен-
3 Kpi.x.iH и Сзмо'ия	-'97 7	33
кого давления жидкости на большую поверхность торца сделаны четыре
радиальных отверстия 6.
Конструкция обратного клапана с регулированием приведена на фиг. 26, а.
Посредством этого клапана возможно отрегулировать подачу масла в гидравли-
ческий цилиндр с определенной скоростью. При обратном ходе поршня в ци-
линдре клапан пропускает масло через полностью открытое проходное отвер-
стие. В корпусе клапана 7, в его проходном сечении, запрессована втулка 2.
Отверстие в этой втулке перекрывается входящей в нее втулкой 3. Бортик
втулки 3 прижимается к торцу втулки 2 слабой пружиной 4, которая надета
на шпиндель 5. В нижней части шпинделя на некоторой длине имеется посте-
пенно сверху вниз увеличивающийся вырез. При положении шпинделя, когда
вырез полностью находится во втулке 3, проход жидкости через клапан слева
направо закрыт, при этом втулка 3 плотно прижимается к втулке 2 давлением
Фиг. 26. Конструкции клапанов:
а клапан с регулировкой; 6 — обратный клапан.
жидкости слева от проходного отверстия. В случае, если давление жидкости
справа от него превышает давление слева, втулка 3 поднимается, сжимая пру-
жину 4, и открывает, таким образом, проход по кольцевому сечению. Подача
жидкости в цилиндр регулируется величиной открытия выреза в шпинделе 5.
Шпиндель этот имеет сальниковое уплотнение 6, кроме того, сверху закрывается
крышкой 7 на резьбе с уплотнением.
Для включения или переключения потоков масла в гидросистемах при-
меняются специальные клапаны различных конструкций.
На фиг. 27 показан золотниковый переключатель с гидравлическим упра-
влением. В корпусе 1 клапана плотно посажена трубка 2, в которой имеются
три отверстия, соединяющиеся с отверстиями в корпусе; отверстие 3 — для
входа масла, отверстия 4 и 5 — выходные. В трубке 2 перемещается плотно
к ней пригнанный золотник 6, имеющий выточки, расположенные так, что при
перемещении золотника через входное отверстие 3 масло может быть направлено
в одном случае через отверстие 4, в другом — через отверстие 5. Трубка 2
клапана с обеих сторон герметически закрыта крышками 7 и 8, через которые
по каналам 9 подводится или отводится масло при перемещении золотника 6.
Из канала 9 масло поступает к золотнику через шаровой клапан 10 и канал И.
Отвод масла от золотника производится через канал 12 и игольчатый клапан 13,
который можно регулировать посредством винта. При отводе масла шаровой
клапан 10 закрывается. Торцевые упоры 14 предназначены для обеспечения
постоянных зазоров между золотником 6 и крышками 7 и 8.
34
Описанная конструкция клапана имеет большие преимущества по сравне-
нию с другими, например, с клапанами, в которых перемещение золотников
производится посредством электромагнитов. При больших сечениях золотников
их перемещение требует значительных усилий, а в соленоидных клапанах это
приводит к неконструктив-
ным размерам электромаг-
нитных катушек. Клапаны
с гидравлическим, управле-
нием, подобные описанным,
отличаются простотой кон-
струкции; при значительных
размерах золотников для их
перемещения масло подво-
дится по гидропроводам ма-
лого сечения. Клапаны очень
удобны для дистанционного
управления. С этой целью
в гидросистемах включаются
специальные вспомогатель-
ные клапаны с ручным пере-
мещением переключающего
золотника или с перемеще-
нием посредством электро-
магнита.
Конструкция переклю-
чающего клапана с электро-
Фиг. 28. Переключатель с электромагнитным управ-
лением.
магнитным управлением при-
ведена на фиг. 28. В цилиндрическом канале корпуса, состоящего из частей 1
и 2, помещен плотно пригнанный шпиндель 3, отжимаемый пружиной 4 кверху.
Нижним концом пружина опирается на пробку 5 с резьбой, посредством кото-
рой нажим пружины на шпиндель 3 может регулироваться. В корпусе клапана
имеются четыре отверстия 6, 7, 8 и 9 с резьбой для присоединения к ним трубо-
проводов. При положении шпинделя, показанном на фигуре, напорный трубо-
провод через отверстие 6 может сообщаться с трубопроводом, присоединенным
к отверстию 7 и ведущим к разгрузочно-перепускному клапану насосной уста-
новки. В этом случае последний сработает на слив всего подаваемого насосом
масла в бак, и, следовательно, в гидросистему масло подаваться не будет.
Отверстие 9 клапана заглушено. Приведенное включение клапана требуется
для общей паузы в работе гидравлических механизмов. При включении катушки
10электромагнита якорь У/,перемещаясь вниз и нажимая на шпиндель 3,передви-
гает его в нижнее положение. При этом отверстие 7 соединяется со сливным
трубопроводом 8, а отверстие напорного трубопровода закрывается, что соот-
ветствует подаче в гидросистему масла в количестве, необходимом для работы
всех механизмов.
Фиг. 29. Устройство распределительного клапана с соленоидным
управлением.
На фиг. 29 представлена конструкция золотникового переключающего
клапана с управлением посредством электромагнитов. Золотник 1 перемещается
в корпусе 2 клапана в ту или другую сторону стержнями Зп4, на которые воз-
действуют электромагниты 5 и 6. Масло под давлением подводится в кла-
пан через отверстие 7, а отводится к гидравлическим цилиндрам через отверстия 8
или 9. В положении золотника, показанном на разрезе АВ, масло направляется
под давлением через отверстие 8. Отверстие 9 через выточку в корпусе клапана 10
и канал 11 сообщается при этом с отверстием 12 клапана, которое соединяется
с баком насосной установки в гидросистеме. При перемещении золотника 1
в обратную сторону масло под давлением направляется через отверстие 9,
а отверстие 8 соединяется через выточку 13 и канал 11 с отводящим в бак отвер-
стием 12. Таким образом, посредством этого клапана масло может подводиться
по одну сторону поршня одного или нескольких гидравлических цилиндров
и в это же время отводиться с другой стороны поршня одного или нескольких
цилиндров. Масло, проникающее через зазоры между золотником и стенками
канала в клапане, с торцов золотника, отводится в бак через каналы с одной
стороны 14, 15 и 11, с другой — через 16, 17 нН. Зазоры между нажимными
стержнями и корпусом клапана уплотнены хлорвиниловыми кольцами 18,
прижимаемыми втулками 19.
Силовая насосная установка (фиг. 30) в гидравлической системе состоит
из циркуляционного бака 1, на котором (во многих случаях) монтируется на-
сос 2 и соединенный с ним через муфту 3 электродвигатель 4.Для компенсации
расхода в системе масло заливается в бак через фильтр 6. У насоса на нагне-
тательном трубопроводе смонтирован разгрузочно-перепускной клапан 7.
Штуцер 8 присоединяется к гидросистеме. Масло для управления клапаном
подводится к штуцеру 5.
36
Гидравлические цилиндры для рабочих механизмов должны быть рассчитаны
на высокое давление масла, которое применяется в гидроприводах (от 20 до
70 ати). Одна из многих применяющихся конструкций гидравлических цилин-
дров, представленная на фиг. 31, отличается простотой выполнения и надеж-
ностью в работе. В крышках 1 и 2 цилиндра, выполненных из целых кусков
-----------835----------- J -- - - -	- -W0---------------------1
Фиг. 30. Силовая гидравлическая установка.
стали, просверлены каналы для подвода и отвода масла. В крышке 1 предусмо-
трено отверстие для прохода штока 3,иа котором на резьбе установлен поршень 4.
Собственно цилиндр 5 выполнен из толстостенной трубы. Между крышками 7
и 2 труба с прокладками 7 зажимается посредством стяжных болтов 6. Для
Фиг. 31. Устройство гидравлического цилиндра высокого давления.
уплотнения штока и поршня применяются хлорвиниловые кольца 8 и 9.
Уплотнительные кольца имеют особый профиль, рассчитанный на использование
давления масла для прижима их к уплотняющим поверхностям.
Наряду с эластичными поршневыми кольцами в гидравлических цилиндрах
применяют и чугунные. В этих случаях при изготовлении внутренней полости
цилиндра требуется большая точность, что рационально лишь при условии
интенсивного использования цилиндров на больших скоростях.
Существенную часть в системе гидравлического привода представляют тру-
бопроводы и их соединения.
37
В системах с давлением до Юшии могут применяться обыкновенные бесшов-
ные газовые трубы, для давления до 70 ати — бесшовные трубы из специальных
марок стали.
Применяемый сортамент труб определяется по ГОСТ 301-50.
Неподвижные соединения труб производятся на сварке. Примеры разбор-
ных соединений для труб диаметром до 42 мм приводятся на фиг. 32.
Соединения труб диаметром свыше 48 леи обычно производятся на фланцах
При этом прежде всего на них навертываются на резьбе фланцы, а затем они
привариваются к трубам.
Масло, являющееся агентом, передающим давление в системах гидравличе-
ских приводов, должно по своим качествам удовлетворять определенным усло-
виям. Установлено, что для нормальной работы гидросистемьиоптимальная
Фиг. 32. Конструкции разборных соединений гидропроводов.
вязкость масла должна находиться в пределах 3—3,7° по Энглеру при 50° С.
Этому условию соответствуют масла марок — веретенное 3, турбинное Л.
Очень важным и необходимым условием правильной работы гидросистемы
является чистота циркулирующего в ней масла. Не допускается, чтобы масло
содержало какие-либо примеси твердых частиц. Эти последние могут быть
причиной отказа в работе различных узлов гидросистемы при их засорении.
Вся система гидропривода перед пуском должна быть очищена, а заливаемое
масло профильтровано.
СПЕЦИФИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ И ПРИМЕНЯЕМЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Работа устройств механизации в термических агрегатах имеет свои специ-
фические особенности. Это прежде всего относится к условиям работы устройств
механизации, располагаемых в рабочих пространствах нагревательных уста-
новок: направляющих различных конструкций и поддонов, перемещаемых по
ним, различного вида конвейеров, «шагающих» балок, вращающихся (кару-
сельных) подов и пр. Детали этих устройств, находящиеся в рабочих простран-
ствах печей, подвергаются температурному воздействию излучения последних,
конвекции движущихся в них газов, а также химическому воздействию послед-
них. При этом перечисленные устройства находятся под нагрузкой расположен-
ных на них деталей, причем нагрузки могут иметь как постоянный, так и пере-
менный характер. В различных термических агрегатах в зависимости от про-
водимых в них процессов могут быть различные температурные условия: при-
меняемые температуры в большинстве процессов термической обработки нахо-
дятся в пределах от 100 до 1100°. В этих пределах следует различать три харак-
терные группы процессов с температурами нагрева: 1) до 200° — старение, низ-
кий отпуск; 2) от 200 до 650° — отпуск, низкотемпературный отжиг; 3) от 800
до 1100° — закалка, нормализация, отжиг, цементация и др.
В соответствии с температурными условиями в рабочих пространствах нагре-
вательного оборудования для устройств механизации требуется применение
тех или иных материалов. Если для температур до 2003 вполне возможно примё-
Конструкции и размеры фланцев для гидравлических систем нормализованы Экспе-
риментальным научно-исследовательским институтом металлорежущих станков (ЭНИМС).
38
нение простой углеродистой стали или чугуна, то при температурах 600—650°
уже требуются, кроме обычной огнеупорной керамики, специальные жароупор-
ные сплавы. Удовлетворительная работа устройств механизации в рабочих
пространствах с температурами 800—1100° возможна лишь при условии изго-
товления их из высококачественных жароупорных материалов.
По мере нагрева металлов их механические свойства изменяются: падает
предел прочности при растяжении и твердость. С повышением температуры
возрастает интенсивность химического взаимодействия металлов с газовой атмо-
сферой, в которую они помещены: усиливается окисление металлов в кисло-
родсодержащих средах, увеличивается обезуглероживание стали и чугуна
в обезуглероживающих средах.
Нагрузки, которым подвергаются различные устройства механизации в тер-
мических агрегатах, достигают значительных величин. Для перемещения дета-
лей в термических печах нередко применяются толкатели с усилием до 25 т и
более; следовательно, поддоны, служащие тарой для деталей и расположенные
Фиг. 33. Предел прочности стали при
растяжении при высоких температурах.
Температура
Фиг. 34. Предел прочности чугуна при
растяжении при высоких температурах.
у загрузочного конца печи, находятся под таким значительным давлением.
Правда, у загрузочного конца печи поддоны имеют самую низкую температуру,
что является благоприятствующим обстоятельством для выбора менее жаропроч-
ного материала. Однако наиболее тяжелые условия работы металла для данного
случая, т. е. максимальная нагрузка при максимальной температуре, очевидно,
характеризуются весьма высокими значениями.
Характеристики металлов, которые по своим свойствам могут отвечать предъ-
являемым требованиям к устройствам механизации при работе их под нагрузкой
при повышенной температуре и в атмосфере, воздействующей на их поверхность,
даются по показателям их прочности при повышенной температуре и жаростой-
кости или окал и ностой кости, т. е. сопротивлению окислению при повышенной
температуре.
ГОСТ 5632-51 аналогично характеризует окалпностой кую и жаропрочную
сталь.
Об ухудшении механических свойств металла при его нагреве можно судить
по значениям предела прочности при растяжении углеродистых сталей и чугуна
в зависимости от температуры, приводимым на графиках фиг. 33 и 34.
Предел прочности при растяжении различных жароупорных сплавов и
других металлов в зависимости от температуры при кратковременной нагрузке
приводится на фиг. 35.
Однако характеристиками для кратковременной нагрузки нельзя руковод-
ствоваться при окончательном выборе металла. Значительные коррективы
в эти характеристики вносит свойство ползучести металлов при нагреве. Пол-
зучесть условно определяется напряжением, при котором за 10 000 или
100 000 час: удлинение материала составляет 1 %.
39
На фиг. 36 представлен ряд кривых, характеризующих ползучесть некото-
рых углеродистых сталей и жароупорных сплавов.
Выбор материалов по жаростойкости (окалиностойкости) определяется в за-
висимости от температуры рабочего пространства печи и состава в нем газовой
среды.
Газовые среды в термических агрегатах весьма разнообразны. Продукты
горения различных видов топлива имеют свои характерные особенности в ка-
честве газовой среды в печах. Электрические печи нередко эксплуатируются
без защитной атмосферы.
Защитные (контролируемые) атмо-
сферы и специальные атмосферы имеют
применение как в электрических печах,
так и в газовых с излучающими тру-
бами.
Состав продуктов горения различ-
ных топлив при теоретическом сжигании
приводится в табл. 7. Активными ком-
Темпвратура
Фиг. 35. Предел прочности различных
сплавов при растяжении в зависимости
от температуры:
I - 80.0»/oN1, 20,00/oCr; 2 — 65,№/0 Nl, 15.и“/0Сг,
20,00/0 Fc; 3 — 35,()°/О Ni, 16,0°/о Cr; 4 - 26,0»/„Сг,
10,0% N1; 5— 28,0% Cr: 6- монель-металл; 7—медь
отожженная; 8 — алюминий катаный.
Фиг. 36. Предел ползучести углеродистых
и жароупорных сталей по данным разных
авторов:
1 -- 76,0% Ni, 19,0% Cr; 2~ 57,C°/ON1, 1(),0и/о Сг;
3 — 36,00 о Ni, 11,0% Cr; 4 - 25,0°/n Cr, 20,0% Ni;
5 — 27,0°/o Cr; 6 — 8,0°/o NI, 18,0% Cr; 7—углеродистая
сталь (0,3—0,4% С); сплошные кривые - напряжения
при удлинении в 1% за 100 000 час., пунктирные —
ча 10 000 час.
полентами в них, входящими в химическое взаимодействие с нагреваемыми
в печах обрабатываемыми деталями и устройствами механизации, являются
углекислота и водяные пары.
Таблица 7
Состав продуктов горения различных топлив при теоретическом сжигании
fjP	1	Состав продуктов горения в %
< м	।
	KKa.il.u1 кка.гкг	со,	1LO	
Природный газ		8 500	9.6	18,7	71,7
Городской газ ...			5 000	8,к	21,4	69,8
Водяной газ		2 600	17.2	18,1	64,7	।
Смешанный газ		1 800	17,6	18,5	68,9
Генераторный газ из торфа ...	1 600	18,0	11,0	71,0
Генераторный газ из антрацита .	1 200	18,3	7,8	73,9 i
Мазут • . . 			10 000	14,о	12,0	74,0
Твердое топливо 		—	17.5	10,5	72,0
4(1
При контакте этих продуктов горения с нагретыми металлами их химиче-
ское взаимодействие между собой может протекать в соответствии со следую-
щими реакциями:
Fe 11,0 F’eO г Н2;
2Fe -г ЗН,О Fe,O3	ЗН,;
3Fe  ПШ. Ч;е:1()4	И: ;
Fe i-CO2T—FeO -CO;
Fe:(C rC0,^3Fe ,-2CO.
По первым трем реакциям водяные пары окисляют сталь; углекислота оки-
сляет по четвертой реакции, по пятой — обезуглероживает.
При избытке воздуха в процессе сжи-
гания различных топлив кислород его
может окислять металл по реакции
2Fe + O2^2Fe0.
Из FeO путем окисления могут обра-
зовываться более сложные окисли.
При неполном сжигании топлива в
продуктах горения появляются газы,
ослабляющие действие водяных паров
и углекислоты. К этим газам относятся Н2,
СО, СН4 и более сложные углеводороды.
Кривые равновесия газов со сталью
для систем Н20 — Н,, СО, — СО и СН4—
Н2 приводятся на фиг. 37.
Интенсивность процессов окисления
и обезуглероживания металла зависит
Фиг. 37. Равновесие газов со сталью
(Стаксель):
/? - восстановление: О — окисление; С — наугле-
роживая и и; [> обезуглероживание.
от скорости диффузии образовавшихся па его поверхности окислов. Компоненты
различных сплавов, способствующие сопротивлению их окислению (хром,
алюминий, кремний), образуют в окисляющих средах на поверхности металла
защитные оксидные пленки, препятствующие диффузии. Те или иные свойства
этих пленок, т. е. способность их в той или иной степени сопротивляться диф-
фузии окислов, и определяет жаростойкость данного сплава.
Имеющиеся в настоящее время сорта жароупорных сплавов подразделяются
на хромистые, хромоникелевые и хромомарганцовистые.
К первой группе сплавов относится несколько основных сортов сталей и
чугуна:
а)	стали с низким содержанием хрома;
б)	стали с высоким содержанием хрома;
в)	хромистые чугуны;
г)	хромоалюминиевые сплавы.
Механические свойства ряда сталей с низким содержанием хрома (5%)
характеризуются графиками, приведенными на фиг. 38 и 39, и данными табл. 8.
Если обычные углеродистые стали имеют удовлетворительную жаростой-
кость лишь до 500°, то для стали с содержанием хрома до 6% такие же качества
сохраняются при температуре 650°, что показано на графиках фиг. 40 и 41.
Повышению жаростойкости стали этого типа способствует присадка кремния.
Механические свойства сталей с высоким содержанием хрома характери-
зуются графиками, приводимыми на фиг. 42, 43 и 44.
Характеристика хромистого чугуна представлена в табл. 9.
Более жаропрочны и жаростойки стали второй группы — хромоникелевые.
Физические и механические свойства высоко.ич ированных хромоникелевых
сталей приводятся в табл. 10.
41
Таблица 8
Механические свойства хромистых сталей (содержание хрома 5°/0) при высоких
температурах
Химический состав в г/0			Термическая	Темпера- тура	Предел	Предел прочности	Удлинение на длине
С	Сг	присадки	обработка	испытания в °C	в кг! мм’-	растяжении в кг/мм1	50,8 мм
0,1	5,0	—	Охлаждение на воз- духе с 700°	4 25 488 537 594 650	51,9 48,0 45,9 421 37,0	54,2 51,1 48.0 44,1 38,4	19,0 16,0 18,0 19,0 22,0
— .. _ 0,1	5,0	1,0 W	Закалка в масле с температуры 900°; отпуск при 650°	425 537 650	63,2 53,5 35,4	72,5 61,9 47,0	18,0 19,0 24,0
0,1	5,0	0,5 Мо	Охлаждение па воз- духе с 700° 		425 488 537 594 650	45,6 43.6 44,36 39.4 35.2	56,2 52.7 48,5 41,5 35,8	18,0 19.5 20,5 21,5 24,0
Т а б л и ц а 9
Характеристика хромистых кислотоупорных и жяооупорных чугунов
	Чугун	Химический состав в (прибл ИЗИ г.)			Температура плавления в °C	Теплопровод- ность в кал1см»сек °C	Удельный вес в г1см3	Максимально I допустимая ! ра очая температура в °C
		С.	S1		- Сг				
	А	1,25	3,25	8,0	1400	0,039	7,3	900
	Б	1,25	1,5	18,0	1410	0,040	7,6	1000
	В	0,75	1,2	28,0	1395	0.038	7.5	1100
	Г	2,0	1,25	28,0	1255	0,038	7,4	1100
	д	1,0	0.75	33,0	1260	0,036	7,1	1 КО
	Е	2,0	0,75	33 0	1260	0,033	7,3	,	1100
..							. 				1
В ГОСТ 5632-51 приведены классификация и марки высоколегированной
нержавеющей и жаропрочной сталей и сплавов с высоким омическим сопроти-
влением.
Различные марки сталей и сплавов по указанному ГОСТ распределяются
на группы в зависимости от их химического состава, а также приводятся основ-
ные свойства и примерное назначение.
Сравнительная жаростойкость различных сплавов в атмосфере воздуха харак-
теризуется данными фиг. 45.
Высокие качества хромоникелевых сплавов по жаропрочности и жаростой-
кости позволяют применять довольно сложные конструкции устройств механи-
зации, работающие при высоких температурах.
Однако при проектировании конструкций из этих сплавов необходимо учи-
тывать значительные коэфициенты температурного расширения и низкие коэ-
фициенты теплопроводности сплавов, т. е. учитывать изменения размеров кон-
струкций при изменении температуры, а также температурные напряжения,
которые могут возникать в различных неравномерно нагретых сечениях. Кон-
струкции должны иметь плавные переходы и закругления в узлах и сечениях.
Срок службы различных устройств механизации при высоких температурах
зависит от многих факторов. Кроме влияния температуры и газовой атмосферы,
42
а также нагрузок, при определенном составе металла на продолжительность
эксплуатации устройств механизации влияет интенсивность, динамика их работы,
Фиг. 38. Механические свойства хро-
мистой стали (5% Сг) при повышенных
температурах:
Фиг. 39. Предел ползучести сталей в зависимости
от температуры (Райт):
/ — углеродистая с 1.ГМ-С; 2 — 8й/, Ст, 0,Г.)о/о С; 3 -—З0/0 Сг,
1°/OW И <>,««/, С: /-.y/,Cr, 0,Э>/„ М<> и ОДЧ/о С: > -18°/0Сг,
81% NI и 1).6"/0С,
сплошные линии —отожженной стали, пунктирные
линии -- улучшенной стали (Борздыка).
например, частота периодов включения устройств в процессе перемещения обра-
батываемых деталей или переменность нагрузок, под которыми устройства
находятся.
Таблица К)
Физические и механические свойства хромоникелевых жароупорных сплавов
Тип сплава и соответствую пая марка ио ГОСТ 5532-51
	18—S 1Х18Н9	2) -15 Х20Н1402	25-21 Х25Н20С2	10--Г8 Х15Н6.)	16-58 (для литья)	29-78 Х20Н80	16-13W7
С		. . . .	0,15	0,3	0,15	0,15	0,7	0,12	0,5
Сг		.... I 18	20.0	25	1b	10	20	16
NI		.... 1	8	15.0	20	58	58	78	13
Si		. . . . ’	1,0	2,0	2,5	1,0	1,0	1,0	1,8
W		. . . J —		—		—	—	2,0
Физические свойгтви
Удельный весвг/сз/3	7,86	7,8	7,7	8,2	7,7	8,4	8,0
Теплопроводность в кал1см-сек °C .	0.05	0,031	0,031	0,040	0,040	0,041	0,037
Максимально допу- стимая рабочая температура в °C	900	1000	1200	1050	1150	1200	900
Механические, свойства
Термическая ботка . .	обра-	1050° (воздух)	1150° (воздух)	1150° (воздух)	1000°	Литой	1000°	1000°
Предел прочности при растяжении в кг/мм?.  . . .		60	60	55	65	30	63	75
Предел текучести в кг/мм2 ....		25	32	25	30	20	28	40
Удлинение на 5 d в		45	52	55	25	2	35	35
Сужение в о/о	. . •	60	60	63	25		50	40
Допускав-	600°	—	6,3	6,8	8,9		9.0	
мое напря-	700°	—	3,2	3,6	4,0		5,5	—
жение	800°	—	1,3	1,5	1,5		1.7	-
в кг/мм2	900°	-	0,4	0,6	0,5		0,7	
при	1000°	__	0.15	0,2	0,16	—	0,3	
								
43
Фиг. 40. Влияние крем-
ния на жаростойкость
хромистой стали (6% Сг)
при различных темпера-
турах (Юнгблут
и Миллер).
Фиг. 41. Влияние SO2 в топоч-
ных газах на сопротивление кор-
розии хромистой стали (Химу-
шин, Жаров, Арлиевский).
Температура
Фиг. 42. Механические свойства
сталей с 0,18% С, 14,9% Сг и 0,6%
Ni при высоких температурах
(Химушин).
Температура
Фиг. 43. Механические свойства
стали с 17% Сг и 1% Ni при
высоких температурах (кратко-
временные испытания).
Температура
Фиг. 45. Окисление хромо-
никелевых и хромистых
сплавов при различных
температурах в атмосфере
воздуха:
7 - окисление железа; 2 — сплав
с 25% Сг; 3- сплавы: 56,0% Ni
и 16,0% Сг; 78,0% Ni и 20,0% Сг;
25,0% Сг, 20,0% NI и 2,5% Si;
7 -30,0%Сг, 15,С% N1.
Фиг. 44. Предел ползучести
обычной углеродистой и хро-
мистой стали (17% Сг) при
различных температурах
(Митчел):
1 и 2 — углеродистая сталь: 3 и -1 -
хромистая сталь. По кривым 1 и
удлинения за 100 0 0 0 час.: 2 и I — 1°/„
удлинения за 10 000 час.
44
При выборе материалов для устройств механизации в термических агрега-
тах следует руководствоваться как требованиями в отношении необходимой
прочности и жаростойкости, так и экономическими соображениями. На практике
может оказаться целесообразным, именно по экономическим соображениям, изго-
товление некоторых деталей из дешевого жароупорного чугуна, но местными
средствами вместо заказа их на сторону из дорогого хромоникелевого сплава.
Однако в экономических расчетах не следует упускать из виду большую про-
должительность срока службы конструкций, изготовленных из сплавов с высо-
ким содержанием хрома и никеля.
Механизмы и различные устройства механизации, находящиеся вне рабочих
пространств термических агрегатов, но вблизи их, также могут оказаться
в среде с повышенными температурными условиями. Поэтому всегда следует
принимать меры для защиты их от излучения печей или нагретого металла и
воздействия горячих газов. Качество смазки трущихся частей механизмов должно
соответствовать при этом имеющимся температурным условиям.
ПЕРЕХОД К АВТОМАТИЗАЦИИ
Автоматизация какого-либо технологического процесса в термических цехах
достигается различными средствами в зависимости от количества операций
в процессе, используемого в нем оборудования и сложности процесса в смысле
количества регулируемых параметров.
Термический агрегат, состоящий из конвейерной печи для нагрева под за-
калку, конвейерного закалочного бака, с автоматическим регулированием
температуры нагрева и охлаждения деталей, требует определенных средств
Фиг. 4(>. ('хеми eirrioMimi.'.iipoKaiiiioro термического агрегата.
для осуществления автоматического процесса. Наличие механизации в этом
термическом агрегате позволяет перемещать детали после загрузки их в печь
до желоба, через который детали из печи под действием собственного веса посту-
пают на конвейер закалочного бака. При определенной скорости охлаждения
деталей в баке, соответствующей производительности агрегата, осуществляется
синхронизация работы печи и закалочного бака. Скорость нагрева в печи опре-
деленного и постоянного в единицу времени количества металла автоматически
регулируется постоянством температуры в рабочем пространстве печи. Постоян-
ная и необходимая скорость охлаждения металла для закалки регулируется
посредством постоянной температуры охлаждающей среды в закалочном баке,
поддерживаемой автоматически отводом нагретой и подводом холодной жидко-
стей. Таким образом, в описанном термическом агрегате (фиг. 46) осуществляется
автоматизация процесса, начиная от перемещения обрабатываемых деталей
через печь и кончая выдачей их из закалочного бака. В агрегате автоматически
действуют механизмы, автоматически регулируются температуры рабочего
пространства печи и охлаждающей жидкости в закалочном баке. Кроме этих
грех регулируемых параметров, в процессе работы агрегата в зависимости от
предъявляемых требований возможно осуществление автоматического регулиро-
вания и дополнительных параметров. Это может касаться качества атмосферной
среды в рабочем пространстве печи и ее давления. В этом случае в печь непре-
рывно подается определенное и постоянное количество специально приготовлен-
ных газов. После установленного времени пребывания этих газов в рабочем
45
пространстве печи они из него непрерывно отводятся. Посредством диафрагми-
рования отверстий, отводящих газы, и подачи необходимого их количества
в рабочее пространство агрегата в нем может быть достигнуто и требуемое
постоянное давление.
Автоматизация процесса в приведенном примере достигается с помощью
относительно несложных средств благодаря тому, что все параметры в этом
процессе непрерывного действия являются постоянными.
Можно представить другие условия в процессе термической обработки,
когда перемещение деталей, загруженных на поддоны, производится через печь
посредством толкателя (фиг. 47). Поддоны перед разгрузочным желобом захваты-
ваются специальным механизмом (вытаскивателем) и выносятся наружу. Во.
время этого перемещения поддонов детали сбрасываются с них в разгрузочный
желоб и далее на конвейер закалочного бака. Поддоны специальным цепным
транспортером возвращаются на загрузочный толкатель. Перед загрузкой и
разгрузкой поддонов рабочие окна печи открываются, после этих операций —
закрываются.
В этом агрегате параметры регулирования нагрева и охлаждения деталей
не отличаются от таких же параметров в первом агрегате, но механизация регу-
лирования становится более сложной. Перемещение деталей в печи прерыви-
стое, через равные промежутки времени, что обусловливает необходимость перио-
дического включения механизмов толкателя и вытаскивателя. Здесь появляются
еще дополнительные самостоятельные механизмы — подъемники заслонок рабо-
чих окон печи и транспортер для возврата поддонов.
Для автоматического и синхронного действия механизмов с периодическим
включением применяется специальная система блокировки, связывающая их
таким образом, что они действуют в необходимой последовательности и надле-
жащем ритме, заданном режимом технологического процесса.
Хотя механизмы в данном агрегате действуют периодически, технологи-
ческий процесс, осуществляемый в нем, остается непрерывным, как это следует
из ранее приведенного (во введении) определения процесса непрерывного дей-
ствия.
Оба описанных примера термических агрегатов непрерывного действия
являются типичными. Параметры автоматического регулирования тепловых
режимов, регулирования атмосферы в печи и давления являются в непрерывных
процессах постоянными и принципиально идентичными для всех термических
агрегатов. Различие, следовательно, ограничивается только двумя условиями
в автоматическом управлении механизмамигводномслучае автоматичность работы
механизмов достигается непрерывностью их действия и синхронизацией по
скорости движения, в другом случае (при периодическом действии механизмов)—
посредством введения их блокировки.
Средства, необходимые для автоматизации процесса периодического дей-
ствия, являются более сложными.
Периодический процесс в термических агрегатах отличается непостоянством
всех параметров. Температура рабочей среды в течение времени нагрева и
охлаждения металла непрерывно изменяется. Механизмы агрегата включаются
46
лишь во время загрузки и разгрузки агрегата; исключение здесь представляют
механизированные устройства для создания конвекционных токов в рабочем
пространстве агрегата. В случае применения контролируемой атмосферы в агре-
гате периодического действия подача ее производится в начале, а удаление —
в конце процесса при разгрузке агрегата. Постоянное положительное давление
в рабочем пространстве агрегата может поддерживаться в течение времени
нагрева, выдержки и охлаждения. При сообщении рабочего пространства агре-
гата с наружным воздухом во время загрузки и разгрузки давление становится
пулевым. Следовательно, как в отношении рабочей атмосферы внутри печи,
так и давления режим в агрегате также является непостоянным.
Автоматизация при непостоянных параметрах процесса требует сложных
устройств, и хотя современный уровень техники позволяет полностью автомати-
зировать периодические процессы, однако в большинстве случаев в термических
цехах машиностроительных заводов это является нерациональным, поэтому
автоматизация применяется лишь частично.
При большой продолжительности периодического процесса включение меха-
низмов для загрузки и разгрузки производится через большие промежутки
времени, поэтому на практике автоматизация управления механизмами при
таких условиях исключается.
Автоматическое регулирование температуры в течение термического про-
цесса периодического действия, вследствие переменного характера, процесса,
требует специальных регуляторов, с помощью которых температура рабочего
пространства в термическом агрегате изменяется по той кривой, которая задается
на автоматическом регуляторе.
Автоматизация процессов в термических агрегатах по другим параметрам
как рабочая атмосфера и давление в рабочих пространствах, осуществляется
более простыми средствами. Так, например, для подачи в термический агрегат
определенного и постоянного количества рабочего газа надлежащего состава
от специальной установки, где таковой приготовляется, используется метод
настройки на заданный расход газа диафрагмированием в зависимости от его
давления в подающем трубопроводе.
Методы автоматизации других технологических процессов, применяемых
в термических цехах, могут рассматриваться под тем же углом зрения разделе-
ния их на методы, используемые в процессах периодического и непрерывного
действия.
Как и в термических агрегатах, средства для автоматизации в непрерывных
процессах являются более простыми, и полная автоматизация практически
осуществляется именно при этих наиболее благоприятных условиях.
Установки для обработки поверхностей деталей —промывки после закалки
в масле, очистки от окалины, дробеструйного наклепа — включаются в общие
комплексные автоматические агрегаты или автоматические поточные линии.
Автоматизация в этих установках достигается непрерывным или прерыви-
сто-ритмичным перемещением деталей через рабочие пространства или среды
и постоянным воздействием того или другого порядка на их поверхность.
В моечных машинах непрерывного действия поверхность деталей подвергается
действию подогретого водного раствора щелочи, в травильных установках —
сернокислотного раствора в первой стадии процесса и затем нейтрализующего
раствора, горячей и холодной воды; в дробеструйных установках поверхность
деталей подвергается механическому воздействию дроби, выбрасываемой спе-
цнальными устройства ми.
Установки периодического действия для дробеструйной обработки имеют
некоторое сходство с такими же установками непрерывного действия по обоим
регулируемым параметрам: как в тех, так и в других установках детали
перемещаются в процессе обработки с постоянной скоростью и подвер-
гаются постоянному воздействию дроби; однако следует заметить, что пере-
мещение деталей в установках периодического действия и воздействие на
них дробью не является таким организованным, как в установках непре-
рывного действия, притом установки предназначаются лишь для обработки
мелких деталей.
17
Особое место в технологических процессах термических цехов занимает
контроль качества обрабатываемых деталей.
Здесь следует различать контроль качества собственно операций термической
обработки и операций, производимых до и после термической обработки.
Последующий контроль термической обработки по существу является опера-
цией выявления произведенного брака. Поэтому во избежание образования
Автоматизация производства
I Автоматизация
। загрузки и разгрузки ,
।	оборудования	i
।	в отдельных	[
процессах	|
Автоматизация
отдельных
технологических
процессов
Автоматизация
перемещения деталей
между процессами
Механизация
грузоподъемных
' и транспортных
I средств
с автоуправлением
I Термические
I и термохимические
процессы
Процессы
обработки
поверхности
Механизирован-
ные устройства
j с автоуправлением
I .	_ _	.____
Процессы
непрерывного
действия
Процессы
периодического
действия
Механизация перемещения деталей
;— и вспомогательных устройств
I	с автоуправлением
------------- --------- . .
Авторегулирование тепловых
режимов
Процессы	I	Процессы	I
-*	непрерывного	|	периодического
действия	।	действия
: . ____________। _________ 
। Механизация перемещения деталей
I с автоуправлением механизмами
. ________________
Авторегулирование процесса
воздействия на поверхность
I
! ---------- - ----------------------
j Авторегулирование атмосферы
!~ в рабочих пространствах
I ;__________________________________
--------------------------------- --------------------------------,
.-------------------------------।
Авторегулирование давления
в рабочих пространствах	I
Фиг. 48, Схема автоматизации производства
г. термическом цехе.
брака в тех процессах термической обработки, которые автоматизированы по
всем параметрам, следует контролировать то звено данного технологического
процесса, в котором возможно появление условий возникновения последующего
брака. Так, например, при получении после термической обработки продукции,
не отвечающей техническим условиям вследствие низкого качества исходного
металла, следует контролировать качество исходного металла перед тем, как
он направляется в производство данного объекта.
В автоматизированном процессе термической обработки при автоматическом
регулировании всех тепловых параметров создаются условия, при которых,
казалось, возможно было бы отказаться от специального контроля качества соб-
ственно термической обработки, но практически по ряду причин этого нельзя
осуществить. В процессах термической обработки, при температурном воздей-
48
ствии различных сред, в деталях обнаруживаются дефекты предшествовав-
ших технологических операций или исходного металла.
Качество обработанных деталей в термических цехах контролируется по
твердости, структуре, поверхностным дефектам и др.
В настоящее время начинают применяться механизированные и автомати-
зированные приборы и установки для контроля качества деталей в термических
цехах. Сюда следует отнести автоматизированные установки для контроля твер-
дости, механизированные установки для обнаружения дефектов с помощью маг-
нитного, ультразвукового и электронного методов.
Для создания полностью автоматизированного производства в термическом
цехе, кроме автоматизации отдельных процессов, необходимы автоматизация
загрузки и разгрузки термических агрегатов, а также автоматизация переме-
щения деталей между этими агрегатами.
На фиг. 48 представлена схема автоматизации производства в термическом
цехе, выполненная в соответствии с изложенными принципами.
Таким образом, переход к автоматизации в термических цехах осуществляется
при полной механизации технологических процессов посредством автомати-
ческого их регулирования и автоматического управления механизмами переме-
щения деталей и вспомогательных устройств оборудования.
1 Ерохин и Самохин ‘2957
Глава 11
СПЕЦИАЛЬНЫЕ УСТРОЙСТВА МЕХАНИЗАЦИИ
ЗАГРУЗОЧНЫЕ И РАЗГРУЗОЧНЫЕ МЕХАНИЗМЫ
Наиболее распространенными из специальных механизмов для загрузки
обрабатываемых деталей в термических агрегатах непрерывного действия!
являются так называемые толкатели разнообразных конструкций, различие
которых в основном состоит в их мощности и системе привода.
В электрических механизмах этого рода, предназначенных для небольших
усилий, применяется конструкция рычажного толкателя, построенная по схеме
кривошипно-кулисно-шатупного или кривошипно-кулисного механизма..
На фиг. 49, а приведена схема такого механизма в трех положениях —
в среднем и двух крайних.
Кулиса ОЬ от кривошипа г через связывающий их шатун ad получает кача-
тельное движение около неподвижной оси О. За один оборот кривошипа
кулиса поворачивается на определенный угол, а затем возвращается в исходное
положение.
Назначением кулисы по данной схеме является преобразование исходного1
вращательного движения кривошипа в прямолинейное возвратно-поступатель-
ное движение каретки толкателя. Выпрямление траектории, описываемой верх-
ним концом кулисы, достигается введением дополнительного звена ЬС,. шарнирно
соединенного с кулисой и кареткой толкателя. Последняя перемещается в гори-
зонтальных направляющих ef.
Перемещение точки а кулисы (фиг. 49, б) по горизонтали равно длине диа-
метра окружности вращения кривошипа, т. е. аа} — 2г.
Величина перемещения верхней точки кулисы, т. е. длина хода толкателя,
пропорциональна длине кулисы
ЬЪ±
aav
Таким образом, удлинением кулисы можно достигнуть увеличения длины
хода толкателя.
Горизонтальное усилие Р толкателя (фиг. 49, а) зависит от величины уси-
лия Qj, приложенного в точке С под углом а к направлению усилия Р:
Р --- Qt sin а.	(36)
Вертикальная составляющая R определяет величину сопротивления тре-
ния каретки толкателя в направляющих:
P=Ptga.	(37)
Усилие Qj определяется усилием Q2, действующим в направлении ad.
Равновесие кулисы определяется уравнением моментов сил Q, и отно-
' сительно оси качания кулисы:
ОЬ
Оа 
(35)

50
откуда
0.2
Qi£
m ’
(38)
где l и m — соответственно плечи сил Q, и Q2.
Плечи I и т определяются: первое — из треугольника bOg, второе — из
треугольника aOh.
Усилие Q2, направленное по шатуну ad, создается силой Q3, приложенной
к пальцу кривошипа d.
Уравнение моментов сил Q., и Q3 (фиг. 49, а) относительно точки 0± (центра
вращения кривошипа)
(?,/г Q3r,
откуда
Q;t	(39)
где
1г — г cos
Из уравнения (38) следует, что чем больше величина т приближается к вели-
чине I, тем меньше разность между значениями сил Q, и
Фиг. 49. Кинематическая схема кривошиино-кулисно-шатуннсио механизма
толкателя.
Среднее положение кулисы, определенное по схеме фиг. 49, а, характери-
зуется максимальной величиной силы Q3, прилагаемой на пальце кривошипа,
при условии постоянства величины усилия Р. По мере приближения кулисы
к крайнему правому положению усилие Q3 уменьшается и в крайнем положе-
нии становится равным нулю, и, наоборот, при переходе кулисы из крайнего
левого положения усилие Q3 от нуля возрастает до максимума при среднем
положении.
При крайнем положении кулисы (фиг. 49, б) угол а имеет бсльшую вели-
чину по сравнению с его величиной при среднем положении. Поэтому и необхо-
димое усилие Q1 составляет максимальную величину при крайних положениях
кулисы.
Вариант схемы толкателя с электрическим приводом представлен на фиг. 50.
Кулиса 1 сообщает возвратно-поступательное движение каретке 2. В отли-
чие от предыдущей схемы для выпрямления дуги траектории верхнего конца
кулисы здесь применено нижнее компенсирующее звено 3. Кулиса ведется
шатуном 4, связанным с кривошипом 5.
На схеме показан приводный механизм, состоящий из электродвигателя 6,
червячного редуктора 7 и цилиндрических зубчатых колес 8 и 9, причем послед-
нее из них посажено на кривошипный вал 10.
51
Еще один вариант схемы толкателя с электрическим приводом приведен
на фиг. 51. В отличие от двух первых вариантов схема построена на основе
кривошипно-кулисного механизма, т. е. без применения шатуна.
Кулиса 1 приводится в качательное движение кривошипом 2, шарнирно
связанным со скользящим камнем 3 кулисы, перемещающимся в ее направляю-
щих 4. Выпрямление траектории, описываемой верхним концом кулисы, про-
изводится за счет свободного вертикального перемещения нижнего конца кулисы
в направляющих 5.
Вращающийся кривошип через кулису сообщает возвратно-поступательное
движение каретке 6 толкателя, перемещающейся в направляющих 7.
Фиг. 51. Схема кривошипно-кулисного
механизма толкателя.
Фиг. 52. Схема винтового механизма толкателя.
Приводной механизм толкателя состоит из электродвигателя 8, червячного
редуктора 9 и цилиндрической зубчатой пары 10, 11. Колесо 11 посажено на
кривошипном валу 12.
Схема кривошипно-кулисного механизма применяется для толкателей
с электрическим приводом, предназначенных для небольших усилий (порядка
5—6 т).
Это ограничение объясняется тем, что расчет толкателей по схеме кривошипно-
кулисного механизма для больших усилий приводит к неконструктивным раз-
мерам отдельных его частей.
В таких случаях более рацио-
нальной является схема винтового
толкателя. В термических агрегатах
применяют конструкции винтовых
толкателей для значительных (20—
40 т) усилий.
На фиг. 52 приведена схема вин-
тового толкателя, предназначенного
для загрузки деталей в термические
агрегаты и транспортирования их в
процессе обработки.
Жесткая рама выполняется с неподвижным соединением двух траверс 1
и 2 посредством круглых штанг 3. Траверса 1 непосредственно входит в контакт
с деталями или приспособлениями, на которые детали загружаются. В средней
части траверсы 2 имеется гайка 4. В этой гайке вращается винт 5. Штанги 3
при перемещении рамы скользят в направляющих 6.
При вращении винта 5 рама передвигается в ту или другую сторону в зави-
симости от направления вращения винта.
Для воспринятая осевого давления винта предусмотрен упорный подшип-
ник 7.
Крутящий момент на винте, считая по средней линии резьбы, определяется:
(40)
т, 2-т
где Р — усилие на траверсе;
52
г — средний радиус резьбы винта;
а — угол подъема резьбы;
S — шаг резьбы;
— к. п. д. винта.
Коэфициент полезного действия винта
где о — угол трения.
Для самоторможения винта должно быть соблюдено условие	, 
Максимальное значение угла трения при самоторможении
7.	- р.
При этом, следовательно,
•V	0,5(1 t^p).	(42)
При коэфициенте трения скольжения стали по бронзе ц = 0,1 угол трения
р 6°.
Пара сталь по стали характеризуется коэфициентом трения скольжения
4 = 0,15, при этом р^8°30'.
Необходимая расходуемая мощность на валу винта для создания полезного
усилия Р:
т-102	102 ’	'
где п — число оборотов винта в секунду.
На фиг. 53 представлена типичная конструкция толкателя с электрическим
приводом и кривошипно-кулисным механизмом. Кривошипный вал 1 полу-
чает вращение от электродвигателя 2 через редуцирующий механизм, состоящий
из червячного редуктора 3 и цилиндрической зубчачой пары 4 и 5, одно из колес
которой посажено на выходном валу редуктора, а другое — на валу 1. Электро-
двигатель соединен с редуктором посредством эластичной муфты 6. Кривошип-
ный вал, установленный в подшипниках 7 и 8, имеет на обоих концах криво-
шипы 9. Кулиса 10, сконструированная в виде прочной жесткой рамы, соеди-
нена шарнирно шатунами 11 с обоими кривошипами. Кулиса имеет качательные
движения по дуге окружности с центром на оси неподвижных шарниров 12.
Другой конец кулисы двумя рычажными звеньями 13 шарнирно связан с карет-
кой толкателя. Каретка представляет раму из продольных полос 14, связанных
осями 15 и снизу листом 16. Каретка имеет возвратно-поступательное движение
в направляющих 17, в которых перемещаются две пары ее роликов 18. На осях
каретки 15 свободно посажены собачки 19. В свободном положении собачки
прижимаются нижними своими частями к листу 16, так как эти части выпол-
нены более тяжелыми. Заодно с направляющими 17 каретки отлиты корыто-
образные рейки 20, в стенки которых, как в подшипники, вложены цапфы роли-
ков 21. Два ряда роликов на станине толкателя представляют рольганг для
перемещения по нем поддонов с деталями, предназначенных к загрузке в печь.
Поддон с небольшим усилием вручную продвигается по рольгангу, причем,
проходя первую собачку 19, поворачивает ее верхнюю часть- вниз. Освободив-
шись от пригибающего его поддона, собачка поднимается сзади поддона. При
движении каретки толкателя вперед собачка упирается в поддон. Последний
при этом перемещается на расстояние, равное ходу каретки толкателя. При
возврате каретки в исходное положение первая и вторая собачки освобождены,
причем вторая собачка может служить упором для перемещения поддона. Ход
каретки вперед и назад соответствует одному обороту кривошипного вала тол-
кателя. За три оборота этого вала поддон перемещается на расстояние, равное
трем ходам каретки, за вычетом зазоров, необходимых для возврата собачек
S3
-ООН-
Фиг. 53. Толкатель с кривошипно-кулисно-шатун-
ным механизмом и электроприводом.
в свободное положение при обратном ходе каретки. Это последнее условие сле-
дует иметь в виду при кинематическом расчете толкателя.
Все механизмы толкателя располагаются в прочной станине из балок про-
катных профилей. В отличие от описанных выше схем толкателей (см. фиг. 51)
с электрическим приводом в приведенной на фиг. 53 конструкции компенсация
стрелки дуги, описываемой верхним концом кулисы, производится за счет
введения звеньев 13 вверху.
В аналогичных конструкциях толкателей нередко для начального переме-
щения поддона или деталей, транспортируемых без поддонов, применяются
траверсы, устанавливаемые в задней части каретки. Во многих случаях это
является более выгодным, так как здесь удается избежать передвижения под-
донов вручную, хотя и за счет некоторого увеличения хода каретки толкателя
или увеличиения числа ходов толкателя, необходимых для загрузки поддонов
со станины толкателя в печь.
Описанная конструкция толкателя рассчитана на усилие, равное 2 т.
Длина хода толкателя 340мм. Средняя скорость перемещения толкателем под-
донов 6 м мин. Мощность электродвигателя 5,5 кет.
Разновидность толкателя с электрическим приводом, сконструированного
по схеме кривошипно-кулисного механизма, приведена на фиг. 54. Толкатель
предназначен для загрузки в печь и транспортирования через нее мелких дета-
лей преимущественно цилиндрического сечения.Детали укладываются в желобки
плиты 1 на станине толкателя. Продолжение этой плиты расположено в рабочем
пространстве печи до отверстия разгрузки через вертикальный короб в закалоч-
ный бак. На толкающей траверсе 2 толкателя укреплены стержни 3 различной
длины в каждом желобке плиты. Таким образом, концы стержней, образуя
уступы при ровной укладке деталей в желобки, поочередно входят в соприко-
сновение с этими деталями и также поочередно сталкивают их в закалочный
бак. При медленном продвижении рядов деталей в желобках плиты интервалы
между моментами сбрасывания их в закалочную жидкость будут достаточными,
чтобы детали не сталкивались друг с другом и не получали забоин. Более рав-
номерное поступление деталей в закалочный бак и притом малыми порциями
или даже по одной штуке является также благоприятным для получения более
интенсивного и равномерного охлаждения деталей: при этом избегается интен-
сивное парообразование закалочной жидкости, образование паровой рубашки
на поверхности деталей.
Траверса 2 толкателя получает возвратно-поступательное движение от
кулис 4, связанных с шатунами 5 двумя кривошипами 6 вала 7. Кривошипный
вал лежит в двух подшипниках. В приводном механизме толкателя электродви-
гатель 8 соединен с вариатором скорости 9 цепной передачей 10. Вариатор,
в свою очередь, связан также цепной передачей 11 с редуктором 12. Вал редук-
тора посредством эластичной муфты соединен с валом 13, на котором посажено
зубчатое колесо 14, находящееся в зацеплении с колесом 15 на кривошипном
валу. На конце вала 13 имеется кривошип 16, связанный с тягой, сообщающей
качательное движение рычагу храпового механизма, приводящего в движение
конвейер закалочного бака.
Отличительной и вместе с тем положительной особенностью конструкций
толкателей с кривошипно-кулисными механизмами является их автоматиче-
ская реверсивность.
Для получения значительных усилий в толкателях с электрическим при-
водом в большинстве случаев применяется конструкция с использованием
принципа винта. Конструкция Ьинтового толкателя представлена на фиг. 55.
Толкающее усилие траверсе 1 передается движением траверсы 2, в которой
установлена гайка 3, перемещаемая винтом 4. Траверсы 1 и 2 жестко связаны
между собой круглыми штангами 5, скользящими в направляющих 6.
Приводной механизм толкателя состоит из электродвигателя 7 и редуктора 8.
Ввиду значительных усилий в узлах механизма толкателя все трущиеся
части должны иметь хорошую смазку.
Реверсирование хода толкателя производится переключением соединения
короткозамкнутого электродвигателя.
55
I
I
i
( '
—ttd- -
-1750
На фиг. 56 приведен другой вариант конструкции винтового толкателя.
Особенностью конструкции является устройство толкающей траверсы на каретке,
смещенной по отношению к оси тягового винта.
Траверса 1 толкателя укреплена на жесткой раме 2 каретки. Две пары кат-
ков 3 каретки передвигаются в направляющих 4.
Гайка 5 в массивном корпусе укреплена на раме каретки. Винт 6 установлен
в двух подшипниках скольжения; в опоре 7 предусмотрен упорный шарико-
подшипник.
Приводной механизм толкателя состоит из электродвигателя 8 и червячного
редуктора 9. Вал электродвигателя соединен с валом редуктора эластичной
муфтой 10. Такое же соединение посредством муфты имеет и выходной вал редук-
тора с тяговым винтом. На муфте 10 установлен тормоз 11.
Подобно устройству винтовых толкателей, конструкции гидравлических
-толкателей выполняются с расположением толкающей траверсы по оси или со
смещением ее по отношению к оси цилиндра.
Первым вариантом гидравлического толкателя является конструкция,
представленная на фиг. 57.
Траверса 1 толкателя представляет собой одну из сторон жесткой рамы,
состоящей, кроме траверсы, из двух круглых штанг 2 и замыкающей попере-
чины 3. Штанги 2 расположены в направляющих 4, укрепленных на станине тол-
кателя 5. Шток 6 гидравлического цилиндра 7 прочно соединен с поперечиной 3.
При работе цилиндра под нагрузкой шток подвергается усилию растяжения.
Гидравлический цилиндр толкателя прочно укреплен на станине, выполнен-
ной из стандартных швеллеров.
Цилиндр толкателя рассчитан на усилие 8 т при давлении масла 60 ати.
Ход поршня 1100 мм.
Конструкция гидравлического толкателя со смещенным цилиндром, пока-
занная на фиг. 58, предназначена для загрузки в печь и транспортирования
через нее деталей, укладываемых на поддонах.
.58 •
Фиг. 5/’. Гидравлический толкатель с совмещением оси цилиндра и траверсы
в одной плоскости.
Фиг. 58. Гидравлический толкатель со смещенной толкающей траверсой.
59
Поддоны заполняются деталями на рольганге толкателя, состоящем из
двух рядов роликов 1, свободно уложенных своими цапфами в вырезах корыто-
образных реек 2. Для загрузки поддона в печь он должен устанавливаться
перед первой упорной собачкой 3 верхней каретки толкателя.
Толкатель действует от гидравлического цилиндра высокого давления 4.
Шток 5 цилиндра связан с кареткой, имеющей две пары катков 6 и предназна-
ченной для удержания его в горизонтальном положении при консольном при-
ложении толкающего усилия. Нижняя каретка с консолью 7 представляет
собой жесткую сварную конструкцию из стандартных швеллеров. Вверху кон-
соль имеет траверсу 8, в которой расположена ось 9 с двумя роликами 10.
С траверсой жестко соединена верхняя каретка толкателя с упорными собач-
ками 3 и 11. Траверса 8 соединена с кареткой стержнем 12. Верхняя каретка
имеет две пары роликов 13, перемещающихся, как и ролики 10, в направляющих,
отлитых заодно с рейками 2 рольганга.
Пример применения гидравлического толкателя для загрузки деталей
в муфель печи для газовой цементации и транспортирования через нее показан
на фиг. 59, на которой изображен загрузочный конец муфельной печи для газо-
вой цементации. Кроме толкателя, здесь показаны загрузочная камера 1 и
затвор муфеля 2 с гидравлическим цилиндром 3.
Устройство гидравлического толкателя здесь сходно с конструкцией, опи-
санной в предыдущем примере. Цилиндр 4 перемещает каретки с толкающими
собачками 5, связанные со штоком 6 посредством консоли 7. Для обеспечения
горизонтального положения штока цилиндра при перемещении его поршня
консоль 7 снабжена двумя парами катков 8, передвигающихсявнаправляющих 9.
В муфеле печи располагаются по ширине два ряда поддонов с деталями, предна-
значенными для цементации. В соответствии с этим на консоли 7 укреплены
две каретки 10, действующие одновременно на два поддона, установленные
на рольгангах 11 толкателя, а следовательно, и на оба ряда поддонов, находя-
щихся в муфеле печи. Конечные выключатели К- В. предназначены для блоки-
ровки действия гидравлических механизмов печи.
Для разгрузки толкательных печей, в которых детали располагаются на под-
донах, существует большое количество разнообразных механизмов с различными
системами привода.
60
Пример конструкции разрузочного механизма поддонов, так называемого
вытаскивателя, приведен на фиг. 60.
Две штанги 1 с зубчатыми рейками имеют на концах собачки 2, поворачи-
вающиеся на осях 3. Штанги помещены в направляющие 7 корытообразного
сечения, где они могут передвигаться по нижней стенке, сверху удерживаемые
роликами 4. Собачки 2, имея более тяжелые нижние части, прижимаются ими
в свободном положении к дну направляющих 7. Поддоны перемещаются в печи
Фиг. 60. Разгрузочный механизм (вытаскиватель)
поддонов с изделиями из проходной печи.
направляющих 7.
по направляющим рейкам 5. Для захвата собач-
ками 2 на поддонах имеются цапфы, которые в
конце печи проходят по направляющим 7. Для
выгрузки поддона из печи толкатель передвигает
его в положение А. Собачки 2 при ходе штанг 1
вперед (в печь), поворачиваясь, проходят под
цапфами поддона, а затем при ходе назад (из печи)
захватывают их и перемещают поддон в положе-
ние Б. При выдвигании из печи следующего
поддона он, занимая положение Б, отодвигает
предыдущий поддоп по направляющим 6 ста-
нины вытаскивателя. Так образуется ряд под-
донов с деталями на станине вытаскивателя,
причем первый из них может перемещаться в
горизонтальном положении на расстояние, равное
его длине, за станину, удерживаясь цапфами на
После этого поддон занимает вертикальное положение,
разгружая детали в установленную под ним тару.
Приводной механизм вытаскивателя состоит из электродвигателя 8, со-
единенного цепной передачей 9 с редуктором 10, и цилиндрической зубчатой
пары 11, одно колесо которой расположено на валу 12, передающем через
колесо 13 движение зубчатым рейкам 1.
Реверсирование хода реек вытаскивателя обеспечивается переключением
соединения электродвигателя. Для ограничения ходов реек в ту или другую
сторону устанавливаются конечные выключатели.
Конструкция разгрузочного устройства с гидравлическим приводом при-
ведена па фиг. 61, на которой изображен разгрузочный конец печи для газо-
вой цементации, которая была описана выше при рассмотрении конструкции
гидравлического толкателя.
Два одновременно выгружаемых поддона с деталями предварительно посред-
ством толкателя продвигаются на подставки / вытаскивателя, которые в это
положение устанавливаются первым ходом вытаскивателя (ходом в печь).
Подставки 1 расположены на концах круглых штанг 2, прикрепленных
61
к траверсе 3. Поддоны, установленные в положении для разгрузки, находятся
в разгрузочном конце муфеля 4 печи, изолированном от окружающего про-
странства устройством затвора 5 (короб, опущенный в закалочный бак 9).
Зазоры между штангами 2 и направляющими 6 уплотнены с целью изоля-
ции атмосферы муфеля от окружающей среды.
Перед началом операции разгрузки подставки 1 располагаются в коробке 7;
вторым их положением является положение в муфеле, где на них надвигаются
поддоны; третье положение подставок — над столом 8 манипулятора; отсюда
подставки возвращаются в исходное положение в коробке 7.
Траверса 3 по бокам прикреплена к цепям 10, с которыми вместе получает
возвратно-поступательное движение от гидравлического цилиндра И через
реечную передачу.
Фиг. 61. Гидравлический разгрузочный механизм (ньпаскивазе.чь) поддонов
с цепной и зучбато-реечной передачей.
На фиг. 62 представлен другой вариант конструкции гидравлического
вытаскивателя, предназначенный для разгрузки печи с контролируемой атмо-
сферой.
Захватывающим поддон приспособлением в конструкции является поворот-
ная собачка 1 с пальцем 2, посаженная на конце штанги 3 с зубчатой рейкой.
Последняя имеет возвратно-поступательное движение от зубчатого колеса 4,
сидящего на одном валу с колесом 5, которое приводится во вращение рейкой 6,
перемещаемой гидравлическим цилиндром 7. Выдвинутые из рабочего про-
странства печи поддоны с деталями поступают предварительно в разгрузочную
камеру. Это устройство предохраняет рабочее пространство печи от проникно-
вения в него воздуха.
Механизм вытаскивателя выполнен с устройствами, изолирующими камеру
разгрузки от окружающей среды. С этой целью рейка 3 заключена в газонепро-
ницаемый короб, имеющий крышку с затвором.Чтобы избежать проникновения
газовой атмосферы из разгрузочной камеры в окружающую среду через место
соединения зубчатой рейки с зубчатым колесом 4, последнее также заключено
в изолирующий кожух, а на валу установлены уплотнительные сальники.
62
Поддон с деталями, выдвигаемый из рабочего пространства печи, остана-
вливается в разгрузочной камере в положении, в котором палец 2, встретив
неподвижный упор 8, поворачивает собачку и тем самым выводит ее из заце-
пления с поддоном.
На фиг. 63 представлен механизм вытаскивателя поддонов из печи непре-
рывного действия с использованием привода для него от механизма загрузоч-
ного электрического толкателя этой же печи.
Вал 1 получает вращение от механизма толкателя печи. На конце вала имеется
кривошип 2, шарнирно связанный с шатуном 3. При вращении вала 1 через
Фиг. (>2. Гидравлический разгрузочный механизм поддонов с деталями
у разгрузочной камеры.
систему тяг и рычагов передается возвратно-поступательное движение штангам/
вытаскивателя, на концах которых установлены качающиеся собачки 5 для
захвата поддонов.
На фигуре показано положение штанг, в котором поддон захватывается
собачками 5 и начинается его выдвигание из печи.
Перегрузка деталей из одного термического агрегата в другой характери-
зуется особыми требованиями для ее механизации. В процессах непрерывного
действия имеется положительная особенность, заключающаяся в том, что за-
грузка и выгрузка деталей производятся небольшими массами, что не
требует больших и мощных механизмов в противоположность условиям перио-
дического процесса.
Пример механизма с электрическим приводом для перегрузки деталей на
поддонах из одной печи непрерывного действия в другую приведен на фиг. 64.
Механизм установлен между двумя двухрядными печами 1 и 2. Детали
перед поступлением в печь 2 должны подвергаться охлаждению вначале в спе-
циальной камере 3, а затем на воздухе.
Поддоны с деталями захватываются поворотными собачками 4, установлен-
ными на каретках 5 механизма. Каретки, захватывающие из печи 1 одновременно
.два поддона, связаны тягами 6 с толкателем кривошипно-кулисного типа,
загружающим поддоны в печь 2.
Для этих же целей может быть использован перегрузочный механизм с гидра-
влическим приводом.
Спациальный механизм для загрузки деталей в печь на подставках (башма-
ках) и транспортирования их через печь с возвратом подставок к загрузочному
концу представлен на фиг. 65.
Подставки 1 с уложенными на них обрабатываемыми деталями расположены
в два ряда в направляющих 2 коробчатого сечения с перегородкой, перемещаются
Фиг. 63. Разгрузочный механизм проходной печи с приводом от меха-
низма толкателя.
слева направо по верхнему ряду и справа налево возвращаются по нижнему
ряду направляющих к загрузочному концу.
Для перемещения подставок применен толкатель с кривошипно-кулисным
механизмом. Траверса 3, связывающая две штанги 4, получает возвратно-посту-
пательное движение от двух качающихся кулис 5 и 7, соединенных шатунами 6
с кривошипами 8 вала 9. Последний получает вращение от электродвигателя
через цилиндрическую зубчатую пару и червячный редуктор.
От вала 9 вращение передается валу 10, на концах которого установлены
по два кривошипа 11 с роликами; кривошипы сообщают возвратно-поступатель-
ное движение рамкам 12 и соединены с ними тягами 13, которые передают дви-
жение механизму, расположенному у разгрузочного конца печи.
Двуплечий рычаг 14, поворачивающийся на неподвижной оси, имеет зуб-
чатый сектор 15, находящийся в зацеплении с таким же зубчатым сектором ры-
чага 16; последний соединен со штангой 17, которая в результате получает
возвратно-поступательное движение.
Детали,, расположенные на подставках (башмаках) 1, штангами 4 протал-
киваются по верхнему ряду до конца направляющих 2. Здесь подставки опу-
64
Ерохин и Самохин 293/
Фиг. 64. Механизм с электроприводом для перегрузки поддонов с деталями.
скаются на уровень нижнего ряда направляющих, и штанги 17 задвигают их
по этому ряду в направляющие. Это происходит в то время, когда траверса 3
загрузочного механизма кулисами 5 возвращается в исходное положение.
Пример использования рычажных перегрузочных устройств для полной
механизации термического агрегата приводится на фиг. 66.
Агрегат состоит из подогревательной печи 1, соляной ванны 2 для оконча-
тельного нагрева, закалочной ванны 3 и промывной ванны 4. Назначение агре-
гата — закалка мелких деталей.
Фиг. 65. Механизм загрузки и возврата подставок (башмаков).
Конструктивно полная механизация агрегата достигнута путем приме-
нения весьма несложных средств. Детали загружаются в приспособления —
корзины 5 из жароупорного сплава с подвесками 6, на верхних концах которых
имеются шарнирно укрепленные тележки с двумя роликами 7.
Для перегрузки приспособлений с деталями с одной позиции на другую
установлены четыре рычага-кривошипа 8, вращение которым передается от
одного приводного вала 9, связанного с электродвигателем 10.	'
Фиг. 66. Применение рычажных перегрузочных устройств.
Приспособление с деталями, загруженное на первую позицию, рычагами 8
последовательно перемещается на 2-ю, 3-ю и 4-ю позиции агрегата, а затем
передается на наклонный монорельс 11, по которому приспособление скаты-
вается на разгрузку и загрузку.
В области механизации термических агрегатов имеется большое количество
конструкций загрузочных устройств, специализированных для определенного
вида деталей.
Одним из примеров такого устройства является конструкция загрузочного
рольганга к конвейерной печи, приведенная на фиг. 67. Механизм перемещения
66
деталей состоит из ряда вращающихся роликов 1, подшипники которых распо-
ложены в плитах 2. На одном из концов каждого ролика в шахматном по-
рядке посажена цепная звездочка 3. Валик 4 имеет на каждом конце по звез-
дочке 5 большего размера по сравнению со звездочками 3. Концы валика 4
расположены в подвижных подшипниках. Над звездочками 3 с обеих
сторон рольганга установлены направляющие ролики 6. Ролики 1 приводятся
во вращение двумя цепями, расположенными по обеим сторонам роликов.
Каждая из цепей охватывает звездочки 3 снизу, затем проходит вверху напра-
вляющих роликов 6 и замыкается на ведущих звездочках 5. Каждая цепь имеет
натяжное устройство, действующее на подвижные подшипники 9 валика 4.
Грузы 7, тросы от которых через блоки 8 присоединены к подшипникам 9,
предназначены для натяжения цепей. Ведущие звездочки 5 приводятся во вра-
щение через цепные передачи 10 и 11. Механизм рольганга показан на фигуре
в присоединенном положении к загрузочному концу конвейерной печи.
На фиг. 68 представлена конструкция загрузочного механизма с пульси-
рующим лотком, который может применяться также и для перемещения деталей
в печах. Лоток 1 с обеих сторон шарнирно связан с неподвижной станиной 2
рычагами 3 одинаковой длины. Благодаря такому соединению со станиной ло-
ток может перемещаться вправо и влево. Величина перемещения лотка вправо
ограничивается упорами 4 с амортизирующими прокладками. Лоток усилием
пружин 5, работающих на растяжение, прижимаясь к упорам, занимает край-
нее правое положение. Степень натяжения пружин может регулироваться
винтами 6. Вращающийся кулачок 7 нажимает на ролик 8, связанный с лотком,
при сходе ролика с кривой кулачка лоток получает толчкообразный импульс и
перемещается из своего крайнеголевого положения в крайнее правое до встречи
с упором 4. Детали, находящиеся на лотке, под действием живой силы своей
массы получают при этом определенное перемещение. Кулачок 7 установлен
на вале 9, приводимом во вращение через редуктор от электродвигателя 10.
67
Выходной вал редуктора связан с валом 9 цепной передачей 11. Основной рас
чет механизма аналогичен описанному выше в гл. I расчету механизма с пуль-
сирующим лотком для перемещения деталей в печах. Описанный механизм
может применяться для загрузки небольших деталей (например, подшипнико-
вых колец) в конвейерные печи различных конструкций.
Фиг. 68. Загрузочный механизм печи с пульсирующим лотком.
На фиг. 69 показано устройство для загрузки мелких деталей (подшипнико-
вые ролики) в печь с вращающимся муфелем.
В бункер 1 загружается такое количество деталей, которое своим весом откры-
вает крышку 2, удерживаемую противовесом 3 на рычаге 4. После того как
Фиг. 69. Устройство для загрузки мелких
деталей (подшипниковых роликов) в печь
с вращающимся муфелем.
часть деталей поступит в бункер 5, крышка 2 плотно закрывает загрузочное
отверстие бункера 1. Из бункера 5 детали периодически посредством открывания
задвижки 6 перегружаются через наклонный трубопровод 7 в бункер 8, вращаю-
щийся вместе с муфелем печи 9. Цепная звездочка 10 служит для привода вра-
щения. На диске 11 укреплены бункер 12 и черпак 13. Последний может быть
установлен в различных положениях по отношению к бункеру 12. При враще-
нии диска 11 вместе с бункером 8 черпак 13 проходит над бункером 12 и может
68
разгрузиться в него полностью или частично в зависимости от его положения
по отношению к бункеру 12. Таким образом, поступление деталей в муфель
может дозироваться в соответствии с произ-
водительностью печи.
Для загрузки подшипниковых шариков в
муфельные печи для нагрева под закалку (печи
с вращающимися муфелями) применяется изоб-
раженное на фиг. 70 специальное устройство.
В бункер 1, закрываемый крышкой 2 с уплот-
нением 3, периодически загружается соот-
ветствующее производительности печи коли-
чество шариков. Для удобства и облегчения
операции загрузки шариков крышка подвешена
к двуплечему рычагу 4, посредством которого
она поднимается или опускается. Отвод крышки
бункера в сторону при загрузке осуществ-
ляется с помощью поворотной консоли 5. На дне
бункера установлен диск 6, на внешнем кольце
которого имеются отверстия 7 для пропуска
шариков. Диск 6 неподвижно посажен на вер-
тикальном валу 8, который получает вращение
от червячного колеса 9, связанного с привод-
ным механизмом. На верхней части вала 8
установлен конус 10, который направляет
шарики к внешнему кольцу диска 6. Шарики,
запавшие в отверстия диска, перемещаются им
до отверстия 11 в дне бункера, через которое
они поступают в отвод 12, соединенный с муфе-
лем печи. Для отделения шариков, запавших
в отверстия диска, от массы их, заполняющей
бункер, предназначена планка 13. Посредством
Фиг. 70. Устройство для загрузки
подшипниковых шариков в печь
с. вращающимся муфелем.
описанного устройства достигается равномерная по времени подача шариков
в печь, причем, применение вариатора скорости в приводном механизме позво-
ляет регулировать загрузку.
УСТРОЙСТВА ДЛЯ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ В ПРОЦЕССЕ ОБРАБОТКИ
Для перемещения деталей в термических агрегатах посредством толкателей
применяются специальные приспособления — тара в виде поддонов, подставок
(башмаков), различных конструкций коробов, ящиков и т. п. В некоторых
случаях, когда это позволяет конфигурация деталей, они транспортируются
в процессе обработки без каких-либо приспособлений, однако, при этом должны
учитываться нагрузки,которые действуют на детали в процессе их перемещения.
Перемещение деталей в термических агрегатах с толкателями связано
с устройством различных направляющих, по которым детали (на приспособле-
ниях или без них) транспортируются в процессе обработки.
Как сама тара, так и направляющие, по которым происходит перемещение
деталей в печах, должны быть изготовлены из специальных жаропрочных и жаро-
стойких сплавов.
Приспособления и направляющие, располагаемые па подах печей, отли-
чаются большим конструктивным разнообразием.
Поддоны. В зависимости от условий передвижения различают следующие
конструкции поддонов: 1) перемещаемые со скольжением по гладким или
роликовым направляющим (поддоны без роликов) и 2) с роликами, переме-
щаемые качением по гладким направляющим.
Поддон первого типа приводится на фиг. 71.
Поддон выполнен в виде литой решетки из жароупорного сплава с тремя
опорными плоскостями 1, 2 и 3, которыми поддон скользит по подовым напра-
вляющим. Крайние опорные плоскости 1 и 3 имеют борты для фиксирования
69
положения поддона на направляющих. Во избежание упора поддона на сты-
ках направляющих концы бортов закруглены. На боковых сторонах поддона
предусмотрены обработанные площадки 4 и 5, которые при передвижении
обеспечивают контакт между поддонами.
При сравнительно небольшом весе поддона (около 22 кг) он представляет
весьма жесткую конструкцию.
Фиг. 71. Поддон для укладки деталей при транспортиро-
вании через проходную’ печь.
Другая конструкция поддона, приведенная на фиг. 72, также выполнена
в виде жесткой решетки, но без опорных плоскостей. Поддон предназначен
для муфельной печи газовой цементации, где поддоны располагаются в два ряда
по ширине муфеля, имея направляющие на его нижней и боковых стенках.
Посредством установки на поддон
различных приспособлений, как это
показано на фиг. 73, достигается раци-
-------162
Фиг. 73. Пример укладки изделий
на поддоне.
Фиг. 72. Поддон к муфельной печи для газо-
вой цементации.
опальная загрузка муфеля и обеспечиваются весьма благоприятные условия
процесса цементации деталей при максимальном использовании рабочего
пространства муфеля.
С целью уменьшения расхода жароупорных сплавов применяются разбор-
ные поддоны, подобные конструкции, представленной на фиг. 74. Поддон
собирается из колодок двух типов 1 и 2 и полос 3. Для соединения колодок
с полосами служат прутки 4. Такая конструкция поддона позволяет частично
заменять деформированные в процессе работы полосы или колодки, используя
при этом оставшиеся исправные части.
70
Па фиг. 75 показана конструкция поддона на роликах. В жесткой решетке 1
из жароупорнго сплава встроены два ряда роликов 2 по три ролика в каждом
ряду. Ролики посажены свободно на неподвижных осях 3. Поддон описанной
конструкции предназначен для транспортирования отливок из белого чугуна
в печи для отжига их на ковкий
чугун.
Направляющие. Направляющие
для перемещения деталей в печах
имеют различную конструкцию. В не-
больших печах в случае перемещения 'деталей со скольжением в качестве
направляющих могут быть применены полосы или штанги из жароупорного
проката (при высокой рабочей температуре) или из обычного стандартного
проката (при низкой рабочей температуре).
Фиг. 76. Устройство направляющих на поду печи для передвижения изделий
на поддонах.
При значительной длине печи и высокой температуре в ней, и учитывая
значительное тепловое расширение металла, направляющие выполняют из
отдельных по длине частей и монтируют так, чтобы между ними оставались
промежутки для компенсации теплового удлинения.
Направляющие, смонтированные на поду двухрядной печи, показаны на
фиг. 76. Направляющие представляют собой литые из жароупорного сплава
71
балки 1 корытного сечения. На одном из концов каждой балки имеются лапа 2
и выемка 3, на другом шип 4. Концы балок соединяются на специальных, литых
из жароупорного сплава шпалах 5, так что шип одной балки входит в выемку
другой. Лапы 2 входят в приливы 6 шпал. Так как шипы 4 выполняются в виде
ласточкина хвоста, то соединенные с помощью этих шипов концы балок не могут
иметь вертикального смещения, так же как и концы балок, входящие в приливы
шпал. Концы балок, на которых расположены лапы, снизу имеют также при-
Фиг. 77. Устройство направляющих
на поду печи для передвижения изделий
на башмаках.
ливы 7, являющиеся упорами балок в
шпалы при перемещении поддонов с де-
талями слева направо.
Описанная конструкция направляю-
щих предназначена для перемещения
по ним поддонов с роликами.
Перемещение деталей на подстав-
ках (башмаках) является весьма рацио-
нальным, так как обычно вес таких
подставок меньше по сравнению с весом
поддонов. Но применение их возможно
лишь при определенной конфигурации
обрабатываемых деталей.
Конструкция направляющих на поду
печи для перемещения деталей на баш-
маках с возвратом освободившихся
башмаков на загрузочный конец печи
показана на фиг. 77.
Направляющие состоят из жаро-
упорных балок 1 коробчатого сечения,
соединенных на шпалах 2 (также из
жароупорного сплава). Балки 1 соби-
раются из двух частей по длине и раз-
деляются перегородкой 3 на две части
по сечению. Перегородки 3 фикси-
руются шипами 4.
По верхней части балок перемещается ряд подставок (башмаков) 5 с распо-
ложенными на них деталями; по нижней части балок башмаки возвращаются
на загрузочный механизм печи.
На фиг. 78 показана конструкция секции роликовой направляющей.
Условия перемещения деталей посредством толкателя и конвейера суще-
ственно различаются между собой. Если при перемещении толкателем детали
или поддоны (подставки), на кото-
рых детали расположены, должны
составлять непрерывный ряд, то
на конвейере это условие не
является обязательным. Если не-
прерывный ряд деталей или под-
донов при перемещении толкате-
лем постоянно находится под дав-
лением, то детали на конвейере не
испытывают этого давления. На
Фиг. 78. Конструкция роликовой направляющей.
фиг. 79, а прямая 1 представляет изменение давления, испытываемого дета-
лями при перемещении толкателем по схеме, показанной на фиг. 79,6.
В месте приложения усилия/3, необходимого для перемещения толкателем всего
ряда деталей, последние испытывают максимальное давление. От точки прило-
жения толкающего усилия до другого конца ряда давление, испытываемое
деталями, постепенно уменьшается до нуля.
Прямая 2 на графике 79, а изображает изменение нагрузки на звенья кон-
вейера при перемещении деталей по схеме, представленной на фиг. 79, в.
При условии равномерной нагрузки конвейера деталями по всей его длине и
пренебрегая его весом, усилие, которому подвергаются звенья конвейера, воз-
72
растает от нуля в начале перемещения (положение И) до наибольшего тягового
усилия Р' в месте приложения последнего.
Тяговое усилие Р конвейера для перемещения груза Q по горизонтали опре-
деляется по формуле (7), приведенной в гл. I данного раздела.
С учетом сопротивлений при пере-
мещении рабочей ветви конвейера Р1
холостой ветви Р2, жесткости цепей кон-
вейера Ps необходимое тяговое усилие
VP, конвейера определяется:
= Р +	+	(44)
В термических агрегатах применяют-
ся конвейеры, расположенные гори-
зонтально, вертикально и наклонно.
В зависимости от температурных усло-
вий, конфигурации и веса деталей, а
также производительности агрегатов,
используются весьма разнообразные
конструкции конвейеров: пластинчатые,
панцырные, сетчатые, ковшевые и пр.
Конструкция жароупорного пластин-
Фиг. 79. Сравнительная схема перемеще-
ния деталей посредством толкателя и кон-
вейера .
чатого конвейера приведена на фиг. 80.
Пластины 1 с прокладками (шайбами) 2 набраны на стержнях 3. Крайние пла-
стины 4, большие по ширине, образуют борты. На концах стержней 3 надеты
толстые 5 и тонкие 6 шайбы. Собранное таким образом полотно конвейера
монтируется на литых барабанах 7, по краям которых имеются цепные звез-
дочки 8. Барабаны 7 установлены на полых валах 9, охлаждаемых водой. В за-
цепление с зубьями звездочек входят шайбы 5. Звездочки по краям барабанов
способствуют равномерному распределению силы натяжения по длине бараба-
нов. Опыт применения подобных конвейеров показал, что полотно описанной
конструкции, натянутое на барабанах без звездочек, давало перекос во время
работы и смещение в сторону, что приводило к аварии.
73

Конструкция конвейера разработана для электрической печи, предназна-
ченной для нагрева под закалку подшипниковых колец небольших размеров.
Пластинчатый конвейер, представленный на фиг. 81, предназначен для
транспортирования через отпускную газовую или электрическую печь мелких
автомобильных деталей. Пластины 1 конвейера выполнены из жароупорной стали
и смонтированы на двух роликовых цепях 2. Ведущий 3 и ведомый 4 валы
конвейера расположены вне печи. На валах посажены по две звездочки 5,
на которых натянуты цепи 2. На нижних ветвях цепей установлены натяжные
звездочки 6. Подшипники ведомого вала, расположенного у загрузочного конца
печи, установлены в скользящих направляющих и находятся под воздействием
груза 7 натяжного механизма. Устройство натяжного механизма состоит из
двух рычагов 8, неподвижно посаженных на валу 9. Последний расположен на
двух подшипниках 10.
Верхние концы рычагов
8 представляют вилки,
в которых укреплены
шарикоподшипники, на-
детые на вал 4.
Приводной механизм
конвейера состоит из
электродвигателя 11,
вариатора скорости 12
и двух редукторов 13,
14. Электродвигатель
соединен с вариатором
скорости бесшумной
цепной передачей 15.
Вариатор с первым
редуктором соединен
эластичной муфтой 16.
Валы обоих редукторов
соединены муфтой 17.
Выходной вал второго
редуктора и ведущий
вал конвейера связаны
цепной передачей 18.
На свободном конце ведущего вала установлена звездочка 19 для передачи
движения валу конвейера бака для охлаждения деталей после отпуска.
Роликовые цепи конвейера являются стандартными, к пластинам которых
приварены угольники 20. К этим угольникам крепятся пластины конвейера.
На поду печи установлены направляющие 21, в которых перемещаются
ролики цепей конвейера, а под обратной ветвью конвейера снизу — напра-
вляющие ролики 22.
Для транспортирования мелких деталей в печах с высокой температурой
рабочего пространства наибольшим преимуществом обладает конвейер с полот-
ном в виде панцыря (фиг. 82). Звенья 1 полотна, отлитые из жароупорного
сплава, представляют собой весьма жесткую конструкцию. Сборка полотна
конвейера производится соединением звеньев в шахматном порядке на
стержнях 2; конец одного стержня расклепывается с образованием головки 3,
конец соседнего стержня имеет отверстие для шплинта 4. По краям полотно
конвейера оформляется гладкими звеньями или звеньями с бортами.
Собранное полотно конвейера монтируется на барабанах 1 и 2 (фиг. 83),
установленных на валах 3 и 4. Нижняя ветвь полотна конвейера натягивается
роликами 5 с конфигурацией сечения, соответствующей нижней поверхности
звеньев. Ведущий вал 3 конвейера располагается на разгрузочном конце печи,
а ведомый вал 4 — вне печи. Для натяжения полотна конвейера установлен
механизм, аналогичный описанному в предыдущем примере. Ведущий вал
изготовляется из жароупорного сплава, ведомый вал — из углеродистой
стали.
75
no UtiKL
Фиг. 83. Установка панцырного конвейера в закалочной печи.
—1057-
Весьма важной особенностью описываемого конвейера является конструк-
ция его ведущего барабана, показанная на фиг. 84. Барабан устанавливается
на валу, имеющем опоры в двух специальных подшипниках. На цилиндрической
поверхности полого барабана 1 отлиты зубья 2 специального профиля, распо-
ложенные в шахматном порядке, соответствующем расположению звеньев по-
лотна конвейера. Наличие зубьев на барабане обеспечивает равномерное рас-
пределение тяговой нагрузки по ширине конвейера, что является очень важным
с точки зрения уменьшения износа стержней и звеньев полотна, что,в свою
очередь, позволяет уменьшить конструктивные размеры последних.
Вал барабана 3, изготовленный отливкой, имеет приливы 4 и 5, которые
входят в выемки 6 на торцевых стенках барабана. Пригонкой размеров при-
ливов и выемок фиксируется положение барабана на валу в радиальном на-
правлении. В совмещенные отверстия приливов 7 на торцевых стенках барабана
и на валу закладываются штифты 8, чем фиксируется положение барабана на
валу в осевом направлении.
Вид по стрелке К
Фиг. 84. Конструкция ведущего барабана панцырного конвейера.
По оси вала имеется отверстие 9, получаемое обычно при отливке. Отверстие
предназначено для водяного охлаждения вала.
Правильное положение вала, а вместе с тем и барабана достигается уста-
новкой подшипников 10 с помощью регулирования их винтами 11.
Применение жароупорных сплавов в качестве материала для частей конвейе-
ров ограничивается рабочей температурой (температура нагрева деталей)
950—1000°.
В тех случаях, когда требуется транспортирование деталей через печь по-
средством конвейера при более высокой температуре, возможно применение
конструкции конвейера с защитой его огнеупорной керамикой.
На фиг. 85 показана конструкция конвейера печи для нагрева под закалку
сильхромовых клапанов (рабочая температура 1100°).
В данной конструкции используются две обычные пластинчатые цепи 1
из углеродистой стали, которые натягиваются на двух парах звездочек 2.
Последние неподвижно крепятся на валах 3 и 4. Первый из них, являющийся
ведущим, устанавливается в подшипниках, положение которых регулируется
в вертикальной плоскости винтами 5, а в горизонтальной плоскости — посред-
ством смещения державок 6 и 7 в направлении, перпендикулярном оси вала.
На ведущем валу установлена цепная звездочка 8 для передачи движения кон-
вейеру закалочного бака. Подшипники 9 ведомого вала могут перемещаться
под действием грузов 11 в направляющих 10, чем обеспечивается натяжение
конвейерной цепи. Оба вала — полые с водяным охлаждением. В рабочем про-
странстве печи предусмотрена защитная атмосфера. Отверстия в коробках 12,
77

конвейера-элеватора ковшевого типа
Фиг. 86. Вертикальный конвейер (элеватор)
отпускной печи для мелких деталей.
в которых продольно перемещаются концы ведомого вала, имеют специальные
уплотняющие устройства в виде плиток 13, прижимаемых пружинами 14
к коробкам 12. Пружины 14 надеты на стержни, неподвижно соединенные с плит-
ками 13 и входящие свободно в проушины 15 подшипников.
Основной и отличительной особенностью конвейера является защитная кера-
мика в виде огнеупорных фасонных кирпичей 16, укрепленных в обоймах 17.
Верхняя поверхность кирпичей замыкает рабочее пространство печи снизу.
Пример конструкции вертикальн
представлен на фиг. 86.
Назначение элеватора — переме-
щение мелких деталей (шариков,
роликов и т. п.) в процессе отпуска
в вертикальной масляной ванне.
Ковши 1 конвейера выполнены
из перфорированной листовой стали
и шарнирно подвешены на осях 2
пластинчатых цепей 3. Цепи натянуты
на двух парах звездочек 4, непо-
движно посаженных на ведущем 5 и
ведомом 6 валах. Ведущий вал имеет
в качестве опор два неподвижно
установленных подшипника 7. Ниж-
ний ведомый вал расположен в двух
подшипниках 8, смонтированных в
скользящих направляющих 9. Для
регулирования цепей элеватора под-
шипники ведомого вала могут пере-
мещаться в направляющих в верти-
кальной плоскости посредством тяг
10, концы которых выведены наверху
ванны. Тяги имеют резьбу и вра-
щаются в гайках 11 и направляющих
12 и 13. Подшипники ведущего вала
и направляющие ведомого вала кре-
пятся на общей жесткой раме 14,
устанавливаемой в масляную ванну;
на ведущем валу посажена звез-
дочка 15 для цепной передачи, свя-
зывающей его с приводным механиз-
мом элеватора.
Значительное распространение в
применении к термическим агрегатам
имеют карусельные механизмы или
механизмы вращающихся подов.
В зависимости от размеров вращающихся подов эти механизмы могут иметь
то или иное конструктивное решение. На фиг. 87 приводится чертеж меха-
низма для вращения кольцевого пода небольшой электрической печи.
Кольцо 1 пода поддерживается на трех консольных балках 2, жестко со-
единенных с вертикальным валом 3. Положение этого вала фиксируется упор-
ным подшипником 4 и радиальным 5. На верхнем конце вала установлено зуб-
чатое колесо 6, находящееся в зацеплении с колесом 7 на валу червячного редук-
тора 8. Электродвигатель 9 соединен с редуктором эластичной муфтой 10.
На фиг. 88 представлен карусельный механизм, отличающийся от предыду-
щего тем, что кольцо пода не имеет неподвижного соединения с приводным меха-
низмом. Кольцевой под 1 получает вращение от электродвигателя 2 через чер-
вячный редуктор 3, цилиндрическую зубчатую пару 4 и вал 5. На валу 5 не-
подвижно посажен каток 6 и коническое зубчатое колесо 7, находящееся в заце-
плении с колесом 8, которое через колеса 10 передает вращение двум другим
каткам 11, расположенным под углом 120° к первому. Кольцо пода, опираясь
79
на катки, приводится в движение вследствие наличия сил трения между ними
и кольцевой опорой 9.
В термических агрегатах для перемещения деталей удлиненной формы без
укладки их в какую-либо тару (автомобильные оси, рессорные листы и т. п
применяются так называемые «шагающие балки».
Обычно применяемая траектория шагающих балок — прямоугольник или
овал (квадрат, круг). Кинематика шагающих балок определяется схемой
четырех основных движений в разных на-
правлениях (фиг. 89): вверх—вперед—вниз —
Фиг. 87. Механизм карусельной печи.
Фиг. 88. Механизм карусельной печи.
последовательно, траектория их
Фиг. 89. Кинематическая схема переме-
щения шагающих балок.
назад. Если эти движения производятся
представляет прямоугольник. При совмещении движений углы прямоуголь-
ника траектории срезаются, получается овал, круг.
На фиг. 90 приведен монтажный чертеж механизма шагающих балок с элек-
трическим приводом.
Подвижные балки 1 печного пода связаны жесткой стальной рамой 2 из
проката. На раме снизу установлены три пары опорных катков 3, могущих пере-
мещаться вдоль печи по рельсам 4,
|.------------- .	укрепленным на поперечных балках 5.
I	/	' i Рама 2 с балками получает возвратно-
	\ J / поступательное движение от кривошип-
--------------	4—»--------но-кулисных механизмов, расположен-
ных симметрично по длинным сторонам.
Кулисы 6 выполнены в виде жестких
косынок с кривыми 7, по которым дви-
жутся ролики на концах кривошипов 8. При вращении кривошипов послед-
ние, проходя вертикальные участки на кривых, перемещают кулисы, а вместе
с ними и раму 2 с шагающими балками в ту или другую сторону в горизон-
тальном направлении. Когда ролики кривошипов 8 проходят участки кривых,
представляющие дуги описываемой кривошипами окружности, кулисы остаются
неподвижными, и, следовательно, рама с шагающими балками не получает
горизонтального перемещения.
На концах балок 5 жестко укреплены обоймы 9 с двумя роликами 10 в ка-
ждой. Эти ролики перемещаются по вертикальным рельсам 23 и предназначены
для регулирования поперечного смещения рамы 2. На валах 11 установлены
80
•.рохмн н Самохин *957
Фиг. 90. Конструкция механизма шагающих балок.
три пары эксцентриков 12, на которые опирается рама 2 через промежуточные
ролики 24. Эксцентрики осуществляют подъем рамы 2, а с нею и шагающих
балок 1 в то время, когда кулисы имеют паузу в движении, получаемом,
ими от кригошипов.
Соответственно расположению кривошипов с кулисами и эксцентриков
в механизме имеется два вала 11, собираемых из отдельных частей на муф-
тах 13. Кривошипы получают движение от валов И через конические пары 14.
Приводной механизм устройства шагающих балок состоит из электродви -
гателя 15, вариатора скорости 16, зубчатого редуктора 17, двух цепных 18
и 19 и цилиндрических 20 и 21 передач, от которых через вспомогательный вал 22
получают движение валы 11.
В другом примере, представленном на фиг. 91, устройство «шагающих
балок» использовано для перемещения деталей в агрегате, состоящем из ванн.
Фиг. 91. Применение меха-
низма шагающих балок для
перегрузки деталей в агре-
гате для термической обра-
ботки.
Детали 1, загруженные в специальные приспособления 2, последовательно
перемещаются, проходя определенные операции, с загрузочной позиции 3
через ванны 4, 5 и 6 и поступают на позицию разгрузки 7.
Механизм перемещения деталей состоит из двух балок 8, каждая из которых
шарнирно связана по концам с кривошипом 9 одинакового радиуса. Кривошипы
посажены на концах валов 10, приводимых во вращение общим приводным меха-
низмом через цепные передачи 11 и 12.
При вращении кривошипов балки, сохраняя постоянное горизонтальное
положение, описывают траекторию окружности и перемещают при этом нахо-
дящиеся в агрегате приспособления с деталями с одной позиции на другую.
На фиг. 92 представлен механизм пульсирующего пода электрической печи
для нагрева подшипниковых колец под закалку. Под представляет плиту 1,.
опирающуюся в пределах рабочего пространства печи на свободно вращаю-
щиеся ролики 2. Для амортизации толчков плиты в вертикальном и в попереч-
ном горизонтальном направлениях на станине механизма установлены пружин-
ные демпферы 3. Пружины 4 одним концом (слева) укреплены на плите 1.
другим концом (справа) — к станине механизма. Натяжение пружин 4 можеч
регулироваться посредством винтов 5. На плите 1 неподвижно укреплена
обойма 6 с осью, на которой свободно посажен ролик 7. При вращении профиль-
ной шайбы 8, неподвижно посаженной на валу 9, ролик 7, а следовательно,
и плита 1 отжимаются влево. При этом пружины получают определенное растя-
жение. В тот момент, когда подъем на шайбе, находящейся в контакте с роли-
82
1390
Фиг. 92. Механизм пульсирующего пода.
ком 7, достигает максимума, ролик соскакивает с шайбы, и плита под действием
растянутых пружин получает толчкообразный импульс и двигается вправо
до встречи упоров 10, укрепленных на плите, с упорами 11, укрепленными
на станине. Расстояние между упорами 10 и 11 можно регулировать, чем до-
стигается наиболее выгодное использование начального импульса, получен-
ного плитой. Удар упоров 10 плиты о неподвижные упоры 11, который должен
происходить в момент достижения плитой максимальной скорости, даст макси-
мальное перемещение деталей по плите.
Кинетическая энергия массы плиты при ударе погашается соответствующей
массой станины. Для уравновешивания этих масс в станине укрепляются
специальные контргрузы 12.
Скорость вращения шайбы 8 определяет количество толчков, получаемое
плитой 1 в единицу времени, а следовательно, и скорость перемещения загру-
женных на нее деталей.
Основы расчета пульсирующего пода изложены в гл. I настоящего раздела.
Описание конструкции загрузочного устройства с пульсирующим лотком при-
ведено выше в настоящей главе.
Глава III
АВТОМАТИКА
УПРАВЛЕНИЕ МЕХАНИЗМАМИ
Действия ощельных механизмов, выполняющих определенные операции
(движение, перемещение, механическое- воздействие) в данном технологическом
процессе, должны протекать в надлежащей последовательности и в течение
установленного времени.
В зависимости от условий данного процесса действие отдельных механизмов,
функционирующих в нем, является или непрерывным, или периодическим.
Для осуществления автоматизации действия нескольких отдельных меха-
низмов, выполняющих в процессе определенные действия в надлежащей после-
довательности и имеющие непрерывный характер, достаточно установления
для каждого из них определенной скорости. Как указывалось в гл. I, согласо-
ванность действия механизмов достигается синхронизацией их по скорости.Там
же был приведен пример автоматизаци термического агрегата с механизмами
непрерывного действия.
Иначе обстоит дело с автоматизацией процесса при механизмах периодиче-
ского действия. Для автоматического включения или выключения отдельных
механизмов в определенной последовательности требуется специальная аппара-
тура и связь (блокировка) этой аппаратуры.
В соответствии с особенностями различных систем приводов имеются раз-
личия в системах блокировки механизмов и аппаратуре их управления.
В настоящее время для блокировки механизмов в термических агрегатах
применяется электромеханическая система.
Под воздействием какого-либо механизма замыкаются или размыкаются
контакты конечного выключателя, который замыкает или размыкает цепь с кон-
тактами промежуточного реле. Последние замыкают цепь магнитного пуска-
теля электродвигателя или электромагнитного клапана гидравлики или пнев-
матики.
Следовательно, в основе построения системы управления и блокировки
механизмов лежат схемы:
а)	для механизмов с электрическими приводами: конечный выключатель —
промежуточное реле — магнитный пускатель;
б)	для механизмов с гидравлическим или пневматическими приводами:
конечный выключатель — промежуточное реле — электромагнитный клапан.
В системе механизмов с электроприводами цепи блокировки являются вспо-
могательными при наличии цепи главного тока, в которую включаются электро-
двигатели.
Силовая электрическая цепь в системе механизмов с гидравлическими или
пневматическими приводами отсутствует. Роль цепей главного тока в них
выполняют гидропроводы или воздухопроводы.
В механизмах рассматриваемых термических агрегатов применяются исклю-
чительно асинхронные электродвигатели с короткозамкнутыми роторами.
Поэтому в дальнейшем анализируются лишь схемы с применением только таких
электродвигателей.
»5
Простейшими аппаратами в электросхемах управления механизмами явля-
ются путевые или конечные выключатели. Имеются конструкции рычажных,
шпиндельных, кнопочных выключателей и др. В рычажных выключателях замы-
кание или размыкание контактов происходит под действием поворотного рычага,
обычно имеющего на конце ролик. В шпиндельных выключателях контакты
замыкаются или размыкаются при повороте вала (шпинделя) на определенный
угол. В кнопочных выключателях контакты замыкаются посредством нажима
на кнопку (шгифг) и размыкаются под действием отжимающей пружины, когда
кнопка освобождается от нажима.
Имеются конструкции выключателей с самовозвратом контактов в исход-
ное положение и без самозозврата. Конечные выключатели выполняются
с двумя-тремя парами контактов и больше, с нормально открытыми и нормально
закрытыми контактами.
Необходимыми приборами электрической схемы управления являются реле,
различающиеся по назначению и конструкции. В схемах управления меха-
низмами применяются защитные реле, промежуточные реле, реле времени и др.
Для защиты от перегрузки оборудования, включенного в данную электросхему,
в цепях управления включаются реле различных типов. Одним из распростра-
ненных типов является тепловое защитное реле. Основным реагирующим эле-
ментом в конструкции этого реле является металлическая пластинка, нагре-
вающаяся при перегрузке и при тепловом расширении, механически
воздействующая на контакты в цепи управления. Контакты при этом раз-
мыкаются, в результате чего выключается аппаратура, подвергшаяся пере-
грузке.
Промежуточные реле предназначаются преимущественно для цепей управле-
ния. С помощью этих реле осуществляется включение и выключение аппаратуры
в цепях главного тока с нормальным напряжением при пониженном напряже-
нии в цепях управления. На фиг. 93, а показано устройство промежуточного
реле электромагнитного типа. В реле имеется шесть пар контактов, из которых
три пары нормально открытых и три пары нормально закрытых. Неподвижные
контакты 1 расположены на плите 2 симметрично относительно оси прибора.
Подвижные контакты 3, выполненные в виде мостиков, укреплены на стержне 4
и перемещаются вместе с ним в вертикальном направлении посредством элек-
тромагнита с якорем 5 и катушкой 6. Стержень 4 соединен с якорем электрома-
гнита рычажным звеном 7. Катушка электромагнита присоединяется к цепи
управления с помощью двух контактов 8. При включенной катушке электро-
магнита втягивается его якорь 5, поднимающий стержень 4. При этом нормально
закрытые — нижние контакты (3 пары) размыкаются, а верхние нормально
открытые замыкаются. Реле описанного типа изготовляются на напряжение
от 12 до 500 в. На фиг. 93, б приводится схема реле, на которой показаны нор-
мально открытые контакты 9, нормально закрытые контакты 10 и контакты 11
для включения реле.
Для регулирования времени действия механизмов в схемах управления
применяются реле времени различных систем и конструкций. Имеются реле
времени электромагнитные, маятниковые, электронные, моточные и др.
В схемах управления механизмами термических агрегатов наибольшее
применение имеют моторные реле времени.
На фиг. 94 приведена схема моторного реле времени. Синхронный электро-
двигатель М включается в реле одновременно с катушкой электромагнита ЭМ.
При этом замыкается также блокконтакт БК- Для включения реле по схеме
предназначен контакт ВК. Включенный электродвигатель через систему пере-
дач вращает основной вал реле. Этот вал приводится во вращение, будучи со-
единен через муфту с приводным валом. Для этого соединения предназначен
электромагнит, который при включении вала реле преодолевает сопротивление
пружины. Посредством рычага, установленного на валу реле, по истечении
заданного времени размыкается контакт C/С и одновременно замыкается контакт
РВ-1. При размыкании контакта С7( выключается электромагнит ЭМ и блок-
контакт БК.. При этом ротор электродвигателя продолжает вращаться до мо-
мента, когда может быть разорвана цепь посредством размыкания контакта ВК-
Отключенный от электродвигателя, вал реле при размыкании контакта СК
под действием пружины возвращается в исходное положение.
Время от момента замыкания контакта В К до разрыва цепи с катушкой элек-
тромагнита определяет время регулируемого цикла.
Фиг. 93. Промежуточное реле.
На фиг. 95 представлена схема, в которой реле времени используется для
периодического включения приводного механизма конвейера.
Упор на конвейере встречает рычаг конечного выключателя и при его пово-
роте замыкает цепь с катушкой электромагнита ЭМ. кПри этом замыкаются
контакты В—Л2 и 3—2 и размы-
каются контакты 3—1. При замы-
кании контактов 3—2 включается
электродвигатель М реле времени.
При включенном электромагните
Фиг. 95. Применение реле времени для пери-
одического включения приводного механизма
конвейера.
Фиг. 94. Схема моторного реле
времени.
ЭМ электродвигатель через редуктор вращает основной вал реле. При
определенном угле поворота вала, т. е. через заданный промежуток времени,
посредством рычага на валу размыкаются контакты 3—2 и В — Л2 и замы-
каются контакты 3—1. При замкнутых контактах 3—1 включается катушка
магнитного пускателя ПМ. посредством которого включается электро-
S7
двигатель приводного механизма конвейера. Упор конвейера вследствие его
перемещения освобождает рычаг конечного выключателя ВК и тем самым раз-
мыкает его контакты. Цепь с катушкой электромагнита разрывается. При-
встрече следующего упора на конвейере с рычагом конечного выключателя
операции по схеме повторяются в той же последовательности: 1) включается
электромагнит; 2) при размыкании контактов 3—1 выключается электродвига-
Фиг. 96. Магнитный пускатель (нереверсивный).
тель приводного механизма конвейера; 3) при замыкании контактов 3-- 2 вклю-
чается электродвигатель реле времени.
Включение и выключение электродвигателей в системах автоматического
управления механизмами осуществлются посредством специальных аппаратов —
магнитных пускателей. Для работы электродвигателей в одном направлении
Фиг. 97. Схема соединения магнит-
ного пускателя (нереверсивного)
с сетью и кнопками управления.
применяются нереверсивные магнитные
пускатели, а для работы в прямом и обрат-
ном направлении — реверсивные пускатели.
На фиг. 96 показано устройство распро-
страненного магнитного пускателя для
управления асинхронным электродвигателем
с короткозамкнутым якорем при работе без
реверса. Пускатель рассчитан па мощность
электродвигателя от 6 до 18 кет (номиналь-
ный ток 30 — 40 а). Пускатель состоит из
трехполюсного контактора с тремя главными
контактами 1 и одним нормально открытым
блокконтактом 2, катушки 3 и двухполюс-
ного теплового реле 4.
На фиг. 97 представлена схема соедине-
ния того же магнитного пускателя с элек-
тродвигателем и кнопками управления.
При нажатии на кнопку «Пуск» замыкается цепь: линейный провод Л3 —
контакты кнопки «Пуск» — кнопка «Стоп» — катушка контактора — контакты
теплового реле — линейный провод Лг. При включенной катушке контактора
замыкаются главные контакты пускателя, включая в сеть электродвигатель.
При возврате кнопки «Пуск» в исходное положение цепь включенной катушки
контактора не прерывается благодаря замкнувшемуся блокконтакту. Цепь
в этом случае замыкается от линейного провода Л9 к блокконтакту, затем через
кнопку «Стоп» к катушке контактора кнопкой «Стоп» размыкается цепь катушки
и отключается от сети электродвигатель.
88
Для выключения электродвигателя при коротком замыкании в схеме преду-
смотрены плавкие предохранители, так как пускатели рассчитаны на разрыв
контактов при токе не свыше 10-кратного номинального тока.
Нулевая защита обеспечивается в магнитном пускателе тем, что при напря-
жении ниже 50% номинального контакты автоматически размыкаются.
На фиг. 98 показано устройство реверсивного магнитного пускателя, со-
стоящего in двух трехполюсных контакторов, смонтированных на общей
плите ]. Каждый из контакторов имеет три главных контакта 2, катушку -3
и один блокконтакт 7; двух-
полюсное тепловое реле 5
является общим для обоих
контакторов. Пускатель рас-
считан на мощность электро-
двигателя от 6 до 18 кет
(номинальный ток 30—40 и\.
Од новр ем ен ное зам ы ка-
нне обоих контакторов ис-
ключается благодаря меха-
нической блокировке якорей
кат ушек электромагнитов.
Пулевая защита и защита
Фиг. 98. I ’сг.1'рси иный магнитный пускате.т..
от токов короткого замыка-
ния те же, что и в описанном
нереверсивном пускателе.
На фиг. 99 представлена схема соединения пускателя с сетью и кнопками
управления.
'• При замыкании контактов кнопки «Вперед» замыкается цепь: линейны:!
провод — контакты теплового
реле — катушка контактора, включающего
контакты нажатой кнопки «Стоп» — ли-
нейный провод ЛПри замыкании этой
цепи срабатывает катушка контактора
«Вперед» (замыкаются его главные кон-
такты и блокконтакт БК-l, шунтирую-
щий кнопку «Вперед»), При возврате
кнопки в исходное положение, т. е. при
размыкании ее нижних контактов, уста-
навливается цепь: линейный провод
Ля -- контакты теплового реле — ка-
тушка контактора—блокконтакт£/(-/—
пенажатые контакты кнопки «Назад»—
ленажатые контакты кнопки «Стоп» —
л инейный провод Л,.
Таким образом, катушка контактора
при возврате кнопки в исходное поло-
жение находится под током и удержи-
Фиг. 99. Схема соединения реверсивного вает его контакты в замкнутом ПОЛО-
магнитного пускателя с сетью и кнопкой жени И.
управления.	уо обг1ОЯтельство, что цепь при этом
поддерживается замкнутой через нена-
жатые контакты кнопки «Назад», исключает возможность одновременного замы-
кания обоих контакторов, вследствие чего могло бы быть короткое замыкание.
При замыкании нижних контактов кнопки «Назад» замыкается цепь: линей-
ный провод Л.л — контакты теплового реле — катушка контактора, включаю-
щего электродвигатель на ход назад — нижние контакты кнопки «Назад» —
контакты кнопки «Стоп» — линейный провод Л}.
Замыкание этой цепи дает включение главных контактов контактора и
блокконтакта БК-2, шунтирующего кнопку «Назад». При замкнутом блок-
контакте БК-2 и возврате кнопки «Назад» в исходное положение цепь устана-
вливается через блокконтакт и верхние контакты кнопки «Вперед».
89
Посредством кнопки «Сгон» размыкается любой из двух контакторов, по-
скольку любая из цепей, замыкающих контакторы, проходит через ненажатые
контакты этой кнопки.
Примерная схема автоматического управления механизмами термического
агрегата с электрическим приводом приведена па фиг. 100 (см. вклейку).
Агрегат предназначен для нормализации мелких деталей. Печь агрегата
имеет следующее оборудование: толкатель (с кулисно-кривошипно-шатунным
механизмом),вытаскиватель поддонов (с реечным механизмом), устройства для
подъема и опускания заслонок загрузочного и разгрузочного окон. Каждый
из этих механизмов имеет индивидуальный электропривод. Электродвигатели
механизмов толкателя, разгружателя и подъемных устройств обозначены на
фиг. 100 (см. схему расположения конечных выключателей) позициями /, 2.
3 и 4.
Механизмы агрегата действуют в следующей последовательности:
1)	поднимаются загрузочная и разгрузочная заслонки печи;
2)	толкатель передвигает поддоны с деталями;
3)	захваты вытаскивателя входят в печь;
4)	механизм вытаскивателя, включенный на обратный ход, выдвигает захва-
ченный поддон с деталями из печи;
5)	заслонки рабочих оков печи опускаются.
По схеме, представленной на фиг. 100, механизмы включаются и выклю-
чаются автоматически.
Реле времени РВ включает механизмы агрегата через определенный
промежуток времени. Отсчет этого времени реле начинает после включе-
ния его конечными выключателями 7ВК и 8ВК., контакты которых 7ВК-2
и 8ВК-2 замыкаются при опускании загрузочной и разгрузочной заслонок
печи.
По истечении определенного промежутка времени действующее реле вре-
мени замыкает контакты РВ-1, включающие промежуточное реле 1РП. При
этом контакты реле 1РП-1 и 1РП-2 замыкают цепи с катушками магнитных
пускателей 1ПМ0 и 2ПМ0 электродвигателей № 1 и 2, соответственно отно-
сящихся к механизмам подъема загрузочной и разгрузочной заслонок. Контакты
2ВК-2 и ЗВК-2 конечных выключателей замыкаются в верхнем положении
заслонок. Этими контактами включается магнитный пускатель ЗПМ электро-
двигателя толкателя. Через 1,5 оборота кривошипа механизма толкателя замы-
каются контакты конечного выключателя 6ВК, связанного с вращением криво-
шипного вала. Конечный выключатель 6ВК замыкает цепь с промежуточным
реле ЗРП. Контакты этого реле ЗРП-1, замыкая цепь с катушкой магнитного
пускателя 4ПМВ, включают электродвигатель № 4 вытаскивателя на движение
захватов в печь. В крайнем положении захватов замыкаются контакты конеч-
ного выключателя 5ВК-2, включающие реле 4РП, контакты 4РП-1 которого
замыкают цепь с катушкой магнитного пускателя 4ПМН, включающего элек-
тродвигатель № 4 вытаскивателя на обратный ход.
В конце действия толкателя его каретка замыкает контакты конечного вы-
ключателя 4ВК, замыкающего цепь с реле 2РП. Контакты этого реле 2РП-1
и 2РП-2 замыкают цепи с катушками магнитных пускателей 1ПМЗ и 2ПМЗ,
включающих электродвигатели № 1 и 2 механизмов заслонок печи на их опу-
скание. Действие механизмов в одном цикле работы агрегата на этом закан-
чивается. В крайнем опущенном положении заслонок замыкаются контакты
7ВК-2 и 8ВК-2 конечных выключателей. Эти контакты включают реле времени,
которое начинает отсчет следующего цикла.
Устройства автоматизации управления механизмами с гидравлическим при-
водом могут быть рассмотрены на примере агрегата для термической обработки,
приведенного на фиг. 101.
Агрегат предназначен для газовой цементации мелких деталей, непосредствен-
ной закалки их после цементации в масле, промывки и последующего отпуска.
Агрегат расположен в форме буквы П и состоит из электрической цемента-
ционной печи 1, закалочного масляного бака 2. моечной машины 3 и отпускной
конвекционной электрической печи
90
Детали, подвергаемые термической обработке в агрегате, укладываются
на поддоны и в два ряда по ширине транспортируются на них через все опе-
рации от загрузки до выгрузки.
Все перемещения поддонов производятся в агрегате посредством механиз-
мов с гидравлическим приводом. Мтаттыы затвора загрузочного окна му-
феля и заслонки разгрузочного окна также имеют гидравлический привод.
Фиг. 101. Агрегат для газовой цементации, такалки, промывки и отпуска деталей.
Два поддона, установленные на рольганге станины толкателя, загружаются
в муфель движением каретки толкателя, при этом оба ряда поддонов, находя-
щиеся в муфеле, передвигаются к разгрузочному концу на длину поддона.
Гидравлический цилиндр 6' толкателя 5 расположен внизу, под кареткой.
Механизмы подъема и опускания загрузочного затвора 7 и заслонки 8 разгру-
зочного окна действуют от гидравлических цилиндров 9 и 10.
Два поддона перед разгрузочной заслонкой размещаются на захватах 11
вытаскивателя 12, который приводится в движение гидравлическим устрой-
ством 13. На захватах 11 поддоны выдвигаются из муфеля на платформу меха-
низма закалочного бака. Платформа закалочного бака опускается с поддо-
нами вниз, в масло посредством механизма, действующего от цилиндра 14.
Поворотный механизм закалочного бака с приводом от цилиндра 15 перемещает
поддоны па платформе внизу бака на 180° (положение поддонов соответствует
91
позиции 16 на фигуре). Из этого положения поддоны поднимаются механизмом,
действующим от цилиндра 14, на уровень направляющих, по которым поддоны
перемещаются через моечную машину и отпускную печь. Перемещение ос? щест-
вляется толкателем с гидравлическим цилиндром 17.
На фиг. 102 показано расположение устройств гидравлического привода
механизмов агрегата. Гидравлические цилиндры 1--7 приводятся в действие
маслом под давлением 42 ати от насосной силовой установки 8. Насос предва-
рительно направляет масло к распределительным электронки ннтным клапанам,
сгруппированным на одном стенде 9, место расположения которого выбрано
таким, чтобы гидропроводы были наименьшей длины. Каждый из распредели-
тельных клапанов связан напорным трубопроводом от насоса с одним из ци-
линдров (с обеими сторонами цилиндра, разделенными поршнем) и сливным
трубопроводом.
Устройство стенда распределительных клапанов представлено на фиг. 103.
(позиции, которыми обозначены клапаны, соответствуют позициям цилиндров
на фиг. 102). Клапаны 1—7 представляют собой золотники двойного действия.
Золотник в клапане перемещается посредством двух электромагнитов, располо-
женных с двух противоположных сторон J. От напорного трубопровода 8
масло по отводам 9 через запорные краны 10 направляется к распределительным
электромагнитным клапанам 1—7.На отводах 9,связанных с цилиндрами подъем-
ных механизмов, после запорных крапов дополнительно установлены обратные
клапаны 11 (конструкцию клапана см. па фиг. 26, б). Расположение запорных
кранов и обратных клапанов на отводах от напорного гидропровода показано
также на схеме гидропривода фиг. 104 (на этой схеме аппаратура обозначена
теми же позициями, что и на фиг. 103). От каждого распределительного клапана
к соответствующему цилиндру ведутся два гидропровода 12 и 13, один из кото-
рых соединяет клапан с полостью цилиндра по одну сторону поршня, другой —
е полостью цилиндра по другую сторону поршня. В зависимости от положения
золотника в клапане масло или направляется в цилиндр по гидропроводу 12,
или отводится из пего по гидропроводу 13. В цилиндры2, 5 и 6 подъемных меха-
низмов масло подается только под поршни. Масло от каждого цилиндра отво-
дится через распределительные клапаны 1—7 и по трубопроводам 14 попадает
в коллектор 15, а из него в сливной бак насосной установки.
Стенд распределительных клапанов смонтирован так, что при аварии какого-
либо гидравлического механизма напорный трубопровод может быть отклю-
чен посредством запорных кранов 10.
На фиг. 104 приводится общая гидравлическая схема агрегата.
Кроме устройств, рассмотренных выше, при описании стенда распредели-
тельных клапанов, на схеме показаны гидравлические цилиндры всех механиз-
мов (обозначены теми же позициями, что и клапаны), силовая насосная установка
и гидрокоммупикации, связывающие все эти устройства между собой.
Для регулирования скорости движения механизмов у каждого цилиндра
на гидропроводах по обе стороны поршня установлены специальные клапаны.
Особенностью этих клапанов является способность пропускать в одном напра-
влении регулируемое количество масла, а в другом — открывать на проход
полное сечение. Устройство этих регулировочных клапанов было описано в гл. I
настоящего раздела (см. фиг. 26, а). Для более точного регулирования скорости
движения механизма в прямом и обратном направлении на трубопроводах уста-
навливаются по два клапана, как это показано на схеме у цилиндра 7. В подъ-
емных механизмах при опускании грузов используется действие их собствен-
ного веса. Масло из-под поршней цилиндров направляется при этом в полости
над поршнями. С этой целью па гидропроводах, соединенных с полостями ци-
линдров под поршнями, установлены обратные клапаны И. Таким образом,
поршни цилиндров подъемных механизмов действуют в обе стороны при за-
мкнутой циркуляции большей части масла между цилиндрами и распреде-
лительными клапанами. Лишь небольшое количество масла подается допол-
.	1 Конструкция подобного клапана была описана книге п гл. I настоящего раздела
(СИ,, фиг. 29).
92

Фи, . 103. Стенд распределительных гидравлических клапанов.
Механизм
загрузочного затвора
Механизм
разгрузочной заслонки
Подъемный механизм
закалочного бака
Бк 16
3
-5
Толкатель
перед моечной
машиной
р	В к К
а
4-1
Вк 13
ПоВоротныйХмеханизм
Бк б
"О'урч СИ--1
rzr-zU Толкатель цепен-
Ви 12 i
Разгрузочный кеханизн
цементационной печи
Электромагнит-
ный клапан
Насос лопастной-'
производитель-
ностью 55 л!мин
Н= 42 ат
Стенд электромагнитных клапанов
Фиг. 104. Гидравлическая схема агрегата.
Разгрузочный-^i
клапан |'-
пительно из системы в полости цилиндров над поршнями при опускании ме-
ханизма, чем компенсируется разность объемов в этих полостях, образующаяся
за счет объема штока. Такое же количество масла отводится в сливной бак
при движении поршней в цилиндрах вверх, при подъеме грузов.
Длина и диаметр гидравлических цилиндров определяются в зависимости
от необходимой величины перемещения поршня, от требующегося усилия, да-
вления в системе, создаваемого насосной установкой, и скорости перемещения
поршня.
Обычно применяемое давление масла в гидросистемах, подобных описывае-
мой, принимается в пределах от 20 до 70 ати.
В рассматриваемом примере необходимое усилие толкателя цементацион-
ной печи составляет SOO кг. При диаметрах цилиндра 100 мм и штока 40 .ил
давление масла в системе определяется следующим образом:
0,78(0,12	0.012). 10000 "	•
При скорости движения поршня 6 ммин необходимый расход масла
в цилиндре толкателя составит
0,78 (0,12- 0,042 ) 6-1000 —  39,3 .цмин.
Усилие, которое должен обеспечить цилиндр 4 подъемного механизма зака-
лочного бака, составляет 1100 кг. При диаметрах цилиндра 75 мм и штока 35 мм
необходимое давление в гидросистеме определится:
П0()	QQ
0,78 10,0752 <),0352)-10000 : =
Таким образом, максимальный расход масла определяется цилиндрами меха-
низмов толкателя цементационной печи, а максимальное давление в гидро-
системе—цилиндрами подъемного устройства закалочного бака.
Имея в виду, что в рассматриваемом термическом агрегате нет совпадения
в работе гидравлических цилиндров, производительность насосной установки
определяется по подсчитанному расходу в цилиндре толкателя. С коэфициен-
том запаса 1,4 производительность установки составит
39,3-1,4 --- 55 л!мин.
Давление масла, создаваемое насосной установкой с коэфициентом запаса 1,3:
32,2-1,3=^ 42 к г/см2.
Мощность N электродвигателя насоса определяется по формуле
N = кет,	(45)
Ь12д
где Р — давление в ати;
Q — производительность насоса в л/мин;
К — коэфициент на установленную мощность электродвигателя;
— к. п. д. насоса.
Мощность электродвигателя насосной установки рассматриваемой гидро-
системы составит
. ,	45-55-1,2	(. с
N -612^7 -~Ь’5 Квт'
На фиг. 105 (см. вклейку) представлена принципиальная электрическая схема
управления механизмами рассматриваемого термического агрегата.
Схема построена на связи конечных выключателей ВК., промежуточных
или контрольных реле РК, и электромагнитов (соленоидов) золотниковых рас-
пределительных клапанов.
Конечные рычажные выключатели, установленные на механизмах агрегата,
подвергаются механическому воздействию последних. При этом замыкаются
95
или размыкаются цепи с реле, включая их или выключая. Соленоиды воздей-
ствуют на золотники распределительных клапанов, а последние приводят
в действие гидравлические цилиндры механизмов.
Схема получает питание от сети 380 в через понизительный трансформатор
се вторичным напряжением НО в.
По схеме могут быть проведены три варианта работы механизмов агрегата:
а) цикл с управлением вручную, б) полуавтоматический цикл и в) автомати-
ческий цикл.
Первый вариант работы по схеме предусматривается на случай выхода из
строя каких-либо приборов автоматики. Полуавтоматический цикл проводится
при ручном включении каждого цикла, при этом, следовательно, реле времени
выключается из схемы.
Для включения того или другого цикла в схеме имеется кнопочная
панель КП. При включении цикла «вручную» необходимо замкнуть цепь
кнопкой К2. При выходе из строя реле времени, определяющего время цикла,
начало цикла может быть включено кнопкой К1 
В процессе работы механизмов агрегата последовательно проводится ряд
операций.
1.	Посредством кнопочной навели КП включается реле времени РВ,
определяющее продолжительность цикла и паузу между циклами.
2.	При замкнутых контактах ВК17-2 и РК-1 включается электромагнит С1
клапана управления разгрузочно-перепускным клапаном масляного насоса.
При этом гидравлическая система получает надлежащее давление масла.
В цепи реле времени включается промежуточное реле РК17 и замыкаются
его контакты РК17-1. Последние замыкают цепь с реле РК18. Контакты РК18-1
и РК-2 замыкаются, при этом включаются сигнальные лампы А и В, которые
I! этом положении остаются до конца работы механизмов.
3.	При включении реле РК17 происходит замыкание его контактов РК17-2.
При одновременном замыкании контактов ВК11-К РК1-5, РК16-4 и РКП-7
включаемся реле РК2. При замыкании его контактов РК2-1 происходит замы-
кание цепи с электромагнитом распределительного клапана механизма подъема
платформы в закалочном баке. При этом под действием гидравлического ци-
линдра 4 (см. фиг. 104) поддоны с закаленными деталями поднимаются из зака-
лочного бака до уровня направляющих в моечной машине и отпускной печи.
При включении реле РК2 замыкаются его контакты РК2-2, что вызывает
включение реле РК2А, замыкающее его контакты РК2А-1. При замыкании
контактов РК2А-1 с замкнутыми РК1-4 включается реле РК1 и замыкаются его
контакты РК1-1- При этом замыкаются также контакты РК1-2 и РК1-3 и раз-
мыкаются РК1-4, РК1-5, РК1-6’, при этом выключается реле РК2 и размыкаются
его контакты РК2-1 и РК2-2. Размыкание контактов РК2-1 разрывает цепь,
включившую электромагнит механизма закалочного бака на подъем платформы.
При размыкании контактов РК2-2. выключается реле РК2А и размыкаются
контакты РК2А-1. При выключении реле времени выключается промежуточное
реле РК17 и размыкаются его контакты РК17Л и РК17-2.
1. В конце подъема платформы закалочного бака замыкаются контакты
BK1U-1 конечного выключателя. При этом с замкнутыми контактами ВК15-1
и РК4-5 включается реле РКЗ и замыкаются его контакты РКЗ-1. Последние
замыкают цепь с электромагнитом распределелительного клапана, включаю-
щего механизм толкателя (гидравлический цилиндр 3 на фиг. 104) перед моеч-
ной машиной на движение его траверсы вперед.
В начале движения контакты ВК15-1 размыкаются. В конце движения замы-
каются контакты ВК16-1.
5.	При замыкании контактов ВК16-1 с замкнутыми ВКЮ-1 и РК4-4 вклю-
чается катушка реле РК4 и замыкаются его контакты РК4-1. Последние замы-
кают цепь с электромагнитом, включающим механизм толкателя перед моеч-
ной машиной на обратный ходе его траверсы.
При включении промежуточного реле РК4 замыкаются его контакты РК-2*.
РК4-3 и размыкаются РК4-4, РК4-5.
В начале движения контакты ВК16-1 размыкаются, а ВК15-1 замыкаются.
96
6.	При замыкании контактов ВК15-1 конечного выключателя с замкнутыми
ВК10-1 и РК4-2 включается реле РК5 и замыкаются его контакты РК.5-1.
Последние замыкают цепь с электромагнитом распределительного клапана
механизма закалочного бака. Гидравлический цилиндр механизма опускает
платформу в бак. В начале движения контакты ВКЮ-1 размыкаются, в конце
движения замыкаются ВК9 1.
Последовательным включением и выключением гидравлических цилиндров
посредством сблокированной электрической аппаратуры по схеме, представлен-
ной на фиг. 105, проводятся дальнейшие операции механизмов агрегата.
7.	Механизм закалочного бака, действующий от гидравлического цилиндра 6
(см. фиг. 104), поворачивает платформу на 180°, устанавливая ее по оси цемен-
тационной печи.
Электрическая аппаратура, действующая по схеме: конечный включательВКР
с замкнутыми контактами ВК9-1, замкнутые контакты РК1-3, промежуточное
реле РК6 с замкнутыми контактами РК6-1, электромагнит гидравлического
цилиндра 6.
8.	Механизм закалочного бака, действующий от гидравлического цилин-
дра 4 (см. фиг. 104), поднимает платформу до уровня направляющих цемента-
ционной печи
Цепь электромагнита распределительного клапана цилиндра 4 замыкается
посредством конечного выключателя ВК12 с замкнутыми контактами ВК12-1,
РК16-4, РКП-7, РК2 (с замкнутыми контактами РК2-1).
9.	Механизм, действующий от гидравлического цилиндра 5, поднимает
заслонку на разгрузочном конце муфеля.
Связанная с этим электрическая аппаратура по схеме: конечные выключа-
тели ВК8 с замкнутыми контактами ВК8-1 и ВК13 с замкнутыми контактами
ВК13-2, РКП-6, промежуточное реле РК7 с замкнутыми контактами РК7-1,
электромагнит гидравлического цилиндра 5, ВК13-1, ВК13-2, ВК14-1- ВК14-2.
10.	Захваты разгрузочного механизма вытаскивателя, действующего от
цилиндра 7, передвигаются в муфель печи.
С этим передвижением связана аппаратура по схеме: ВК14-1, ВК8-1,
РКП-6, РК8 с замкнутыми контактами РК8-1, электромагнит цилиндра 7,
ВК1-1, ВК2-1, ВК1-2, ВК2-2.
11.	Посредством механизма с гидравлическим цилиндром 2 затвор в загру-
зочном конце муфеля поднимается.
Электрическая аппаратура, связанная с этим передвижением затвора:
ВК2-1, ВКЗ-1, РКП-6, РК9, РК9-1, ВКЗ-2, ВК4-2.
12.	Толкатель цементационной печи задвигает два поддона в муфель. При
этом оба ряда поддонов в муфеле передвигаются на длину одного поддона.
Для управления действием толкателя применяется аппаратура по схеме:
ВК4-1, ВК2-1, РК5-1, РКП-6, РКЮ, РКЮ-1, электромагнит, включающий
цилиндр 1, ВК5-1, ВК5-2, ВК6-1.
13.	Каретка толкателя возвращается в свое исходное положение.
Это перемещение проводится посредством аппаратуры по схеме: ВК6-1,
РКП, РК-5, РКП-1, РКП-2, РКП-3, РКП-4, РКП-5, РКП-6, РКП-7,
РК16, РК16-1, Р К16-2, РК16-3, РК16-4, ВК5-1, ВК5-2.
14.	Загрузочный затвор муфеля закрывается. Связанная с этим перемеще-
нием затвора аппаратура: ВК5-2, ВК4-2, РКП-2, РК12, РК12-1, электромагнит
гидравлического цилиндра 2, РК12-2, PKJ2-3, ВК4-1, ВКЗ-1, ВК4-2, ВКЗ-2,
РК1, РК1-1, РК1-2, РК1-3, РК1-4, РК1-5, РКПб, РК12-3, РК18, РК18-1,
РК18-2.
15.	Разгрузочный механизм выдвигает из муфеля два поддона, устанавливая
их на платформе механизма закалочного бака.
Действующая аппаратура: ВКЗ-2, ВК14-2, ВК2-2, РК1-6, РКП-2, РК13,
РК13-1, ВК2-1, ВК2-2, ВК1-1, ВК1-2.
16.	Заслонка на разгрузочном конце муфеля опускается. Связанная с этим
перемещением аппаратура: ВК1-2, ВК14-2, РК1-6, РКП-2, РК14, РК14-1,
ВК14-1, ВК13-1, ВК14-2, ВК13-2.
17.	Платформа закалочного бака с поддонами опускается.
7 Ерохин и Самохин 2957	97
Действующая аппаратура: ВК13-1, BKJ-1, РК. 11-4, РК5, РЦ5-1, ВК8-1,
ВК7-1.
18.	Платформа закалочного бака поворачивается на 180° и устанавливается
по оси моечной машины.
Перемещение платформы управляется аппаратурой по схеме: BR7-1, РК1-6„
РКП-2, РК15, РК15-1, ВК12-1, ВКП-1, ВКП-2, ВКП-3, ВКИ-4.
19.	Электромагнитный клапан, направляющий масло в гидросистему,,
выключается при размыкании контактов ВКП-1 конечного выключателя. При:
размыкании контактов ВКП-2 сигнальные лампы А и В выключаются. При;
замыкании контактов ВКП-4 с замкнутыми РК16-1 включается звонок.
Для загрузки очередных двух поддонов поднимается заслонка форкамеры..
В начале подъема заслонки замыкаются контакты ВК17-1, а ВК17-2 размы-
каются; в конце подъема замыкаются контакты ВК18-1. При замыкании кон-
тактов ВК18-1 с замкнутыми РК16-2 выключается реле РК16, размыкаются
контакты РК16-1 и РК16-2, замыкаются РК16-3, РК16-4.
После загрузки двух поддонов в форкамеру в начале опускания ее дверцы
контакты ВК18-1 размыкаются, в конце размыкаются ВК17-1 и замыкается
ВК17-2. При размыкании ВК17-1 звонок выключается.
Реле времени, установленное на определенную продолжительность цикла,
автоматически включает в надлежащий момент механизмы агрегата на повтор-
ное их действие.
РЕГУЛИРОВАНИЕ ТЕПЛОВЫХ РЕЖИМОВ
Автоматическое регулирование тепловых режимов в термических агрегатах
может осуществляться:
1) при выделении тепла в них путем непосредственного сжигания топлива;
2) при получении тепла посредством электроэнергии.
Соответственно этим условиям автоматика строится в первом случае по»
схеме: термопара — регулятор температуры — исполнительный механизм и
во втором случае: термопара — регулятор температуры — контактор.
Первые два звена в этих схемах являются идентичными.
Разным методам выделения тепла при сжигании топлива и при использо-
вании электроэнергии соответствуют совершенно различные устройства воз-
действия на энергетические агенты в системе автоматического регулирования
теплового режима.
Исполнительный механизм в схеме автоматики термических агрегатов с
отоплением посредством жидкого топлива или газа является органом,регулирую-
щим проходные сечения трубопроводов подачи топлива или воздуха, или того-
и другого вместе.
Контактор в электрических агрегатах включает или выключает их нагре-
ватели, замыкая или размыкая контакты последних и электросиловой сети .
Способы регулирования посредством исполнительных механизмов и кон-
такторов также различны. Поток топлива или воздуха по трубопроводу может-
регулироваться в виде любой величины расхода в пределах от нуля до макси-
мума; кроме того, в этом случае возможно регулирование на определенный
расход топлива и на полное прекращение подачи.
Регулирование подачи энергии в электрических агрегатах преимущественно
производится по способу «включено — выключено».
Термопара в схеме автоматического регулирования теплового режима
является первичным прибором, воспринимающим температурные колебания
и передающим измерительно-регулирующим приборам соответствующие-
импульсы — изменения электродвижущей силы в горячем спае термопары,
возникающие при изменении температуры последнего.
В термических агрегатах для различных температурных условий приме-
няются различные термопары:
X р о м е л ь-а л ю м е л е в ы е. Положительный электрод — хромель
(сплав 89% Ni, .10% Сг и 1°/0 Fe), отрицательный электрод — алюмель (сплав-.
95 % Ni, 2% Al, 1 % Si, 2% Мп с незначительной примесью кобальта,железа
и хрома); предел применения термопары до 1000°.
98
II л а т и и о р о д и й-п л атинов ы е. Положительный электрод — пла-
танородий (сплав 90% платины и 1О°/о родня), отрицательный электрод —
платина марки «Экстра,?; термопара применяется для работы при температуре
до 1300е.
П л а т и породи й-п л а т и и а - з о л о г о - н а л л а д и е в ы е. Поло-
жительный электрод — платинородий, отрицательный электрод — сплав
60% золота, 30 % палладия и 10% платины; область применения термопары
до 1200°.
Хромел ь-к о п е л е в ы е. Положительный электрод — хромель, отри-
цательный электрод— копель (сплав 43—44% Ni, 57—56 % Си с незначитель-
ной примесью марганца, же-
леза и др); предел примене-
ния термопары до 600°.
Желез о-к о п е л е в ы е.
Положительный электрод —
железо, отрицательный —
копель, предел применения
до 600°.
Кроме термопар, в каче-
стве первичных приборов в
системах автоматического
регулирования тепловых ре- Фиг. 106. Схема двухпозиционного регулятора темпе-
жимов могут включаться	ратуры ЭРМ-47.
термометры сопротивления
(для температур от 200 до 500”) или радиационные пирометры (для
температур выше 1000°).
Авторегуляторы температуры, нашедшие применение в последнее время,
представляют собой электронные приборы. В качестве примеров можно ука-
зать на следующие; электронный регулятор с милливольтметром ЭРМ-47; элек-
тронный потенциометр ЭПД-07,электронный уравновешенный мост ЭМД-207.
Фиг. 107. Схема трехпозиционного регулятора температуры
ЭРМ-47.
Последние два прибора выполняются в двух вариантах: для измерения
и записи, либо для измерения, записи и регулирования.
Регулятор ЭРМ-47 измеряет температуру в одной точке с одновременным
ее регулированием и применяется совместно с термопарой или радиационным
пирометром. Имеются два типа регуляторов ЭРМ-47 — двухпозиционные и
трехпозиционные.
На фиг. 106 приведена схема двухпозиционного, а на фиг. 107 — схема
трехпозиционного регулятора ЭРМ-47.
Изменения электродвижущей силы термопары, происходящие при колеба-
нии температуры в месте ее расположения, воспринимаются в приборе обыкно-
венным милливольтметром с рамкой /Д. На стрелке последнего укреплен
экран Э (фиг. 106), представляющий собой пластинку из дуралюмипиевой фольги
*
99
толщиной 0,05 мм, размером 28X 12 мм. Экран при движении стрелки милли-
вольтметра перемещается в зазоре между секциями катушек Lc сеточного кон-
тура генератора в ту или другую сторону в зависимости от получаемого мил-
ливольтметром импульса от термопары.
Схема регулирования в приборе построена на изменении индуктивности
катушек сеточного контура при прохождении в зазоре между ними экрана
милливольтметра. Генератор (лампа 6J16) возбуждается при входе экрана
в зазор между катушками, при этохМ возникающий сеточный ток вызывает отри-
цательный потенциал на сетке лампы, в результате чего следует резкое падение
тока в цепи анода и срабатывание реле Р, размыкающего ртутные контакты К-
Последние включаются в цепь управления источниками выделения тепла в месте
установки термопары, связанной со схемой регулятора.
В трехпозиционном приборе ЭРМ-47 имеются два генератора 6Л6 с конту-
рами. В схеме введены три реле (катушки реле: Р — нормальной позиции,
Р] — максимума, Р2 — минимума), связанные соответственно с ртутными кон-
тактами /(, К,, Л'2.
При повышении температуры экран стрелки милливольтметра проходит
вначале левую катушку сеточного контура, а затем правую. Реле в схеме вклю-
чены таким образом, что при одновременном срабатывании нормальной и мини-
мальной позиций реле максимальной позиции выключается вследствие размы-
кания дополнительного контакта а минимального реле и, наоборот, срабаты-
вание реле нормальной и максимальной позиции происходит при замкнутом
контакте а.
При выходе экрана милливольтметра из зазора между левыми катушками
сеточного контура анодный ток в цепях обоих генераторов возрастает, при
этом срабатывают реле нормальной и минимальной позиций. При пересечении
экраном обеих контурных катушек, при перемещении его слева направо, изме-
няется индуктивность правой катушки,при этом анодный ток резко падает, вслед-
ствие чего реле нормальной и минимальной позиций отпускают, а реле макси-
мальной позиции деблокируется. Этому положению соответствует нахожде-
ние стрелки с экраном в зоне нормальных температур. При дальнейшем повы-
шении температуры экран выходит из зазора между левыми катушками, про-
исходит повышение анодного тока, в результате чего срабатывают реле нор-
мальной и максимальной позиций.
Таким образом, заданной температуре соответствует положение стрелки
милливольтметра с экраном, при котором экран пересекает обе катушки сеточ-
ных контуров генераторов и на отклонение стрелки влево реагирует реле нор-
мальной и минимальной позиций. Цепи управления, в которые включены кон-
такты этих реле, замыкаются для подачи тепла в пространство с регулируемой
температурой. Наоборот, на отклонение стрелки вправо, что происходит при
повышении температуры против нормальной, реагируют реле нормальной и
максимальной позиций. Цепи управления прекращают или уменьшают подачу
топлива в зону с регулируемой температурой.
На фиг. 108 приведен внешний вид с габаритными размерами регу-
лятора ЭРМ-47. Регулятор ЭРМ-47 по точности действия относится к
классу 1,5.
Более совершенным прибором является автоматический электронный потен-
циометр ЭПД-07, схема которого представлена на фиг. 109. Прибор предназна-
чен для непрерывного измерения и одновременной записи температуры в одной
точке.
В соединении с регулирующими устройствами (электрическим позицион-
ным, электрическим пропорциональным или изодромным пневматическим)
потенциометр, кроме измерения и записи температуры в одной точке, одновре-
менно и регулирует ее. Прибор имеет высокий класс точности — 0,5.
Термопара 1 для компенсации ее термоэлектродвижущей силы включена
в цепь измерительного моста 2 с реохордом Rp, движок которого получает
перемещение от реверсивного электродвигателя 8 через редуктор 9. От этого же
электродвигателя перемещаются показывающая стрелка 12 и перо 13, записы-
вающее показания на дисковой диаграмме 11. Электродвигатель 8 питается от
100
сети переменного тока (127 или 220 6-), присоединенной к
Вторичная обмотка соединена с усилителем мощности 7.
Для преобразования по-
основной обмотке.
стоянного тока в резуль-
тате нарушения равновесия
(появляющегося в цепи из-
мерительного моста) в пе-
ременный ток в схеме вклю-
чен каскад 3, состоящий
из вибрационного переклю-
чателя 4 и трансформатора 5.
Таким образом, преобразо-
ванное напряжение подается
на усилитель 6 (зажимы А
Вид по стрелке Я
и А>) посредством трех каска-
дов (лампы 6Н9М). Послед-
ний каскад усилителя напря-
жения соединено усилителем
мощности, управляющим то-
ком вторичной обмотки ре-
версивного электродвига-
теля 8.
При изменении темпера-
туры в месте установки тер-
мопары, а следовательно,
Крепление придора на щите
Фиг. 108. Габаритный чертеж регулятора температуры
ЭРМ-47.
и термоэлектродвижущей си-
лы, в цепи измерительного
моста происходит нарушение
его равновесия. Образовавшаяся при этом разность потенциалов преобра-
зуется в переменный ток и усиливается тремя каскадами; в результате
напряжение достигает величины,
достаточной для управления ревер-
сивным электродвигателем. Этот
последний, перемещая движок
реохорда в ту или иную сторону,
устанавливает равновесие в измери-
тельном мосте. Момент равновесия
соответствует отсчету измеряемой
температуры.
Приборы ЭПД-07 со специаль-
ными встроенными в них устрой-
Фпг. 109. Схема потенциометра ЭПД-07.
ствами представляют авторегулирующие потенциометры с непрерывным изме-
рением и записью температуры:
ЭПД-17 с позиционным регулированием;
Ю1
ЭПД-27 с пропорциональным регулированием;
ЭПД-37 с пневматическим регулированием.
Общий вид устройства для позиционного регулирования, встроенного
в прибор ЭПД-07, приводится на фиг. 110.
Диск 5, связанный с задающей стрелкой потенциометра, свободно посажен
на валу реверсивного электродвигателя, а диски /, 2, 3 и 4 посажены на этом
валу неподвижно. Звенья рычажных механизмов, замыкающих цепь исполни-
тельного механизма или цепь сигнализации, входят в вырезы, имеющиеся на
дисках. Вырезы в дисках 1 и 4 узкие, а в дисках 2 и 3 —- широкие. При враще-
нии дисков 1, 2, 3 и 4 и определенном взаимном расположении их вырезов
рычажные механизмы замыкают те или иные цепи, включающие исполнительный
механизм на подачу топлива или выключающие этот механизм, что соответствует
прекращению подачи топлива.
Расположением вырезов на дисках /, 2, 3 и 4 устанавливаются три пози-
ции регулирования температуры: а) нормальная, определяемая пределами допу-
стимых температур; б) максимальная, превы-
шающая верхний предел нормальной темпера-
Фиг. НО. Общий вид пози-
ционного регулятора.
Фиг. 111. Принципиальная схема пропорци-
онального регулятора.
туры, и в) минимальная, определяемая понижением температуры за нижний
предел нормальной температуры.
Применяемый способ регулирования температуры посредством позицион-
ного регулятора характеризуется периодичностью его действия.
Непрерывное регулирование температуры достигается посредством про-
порциональных регуляторов. Отклонение температуры в ту или другую сто-
рону при регулировании ее этими приборами совместно с электронным потен-
циометром или уравновешенным мостом вызывает соответствующее движение
в регулирующем устройстве и воздействие последнего на исполнительный меха-
низм.
На фиг. 111 приведена принципиальная схема соединений пропорциональ-
ного регулятора температуры, измерительного прибора и исполнительного
механизма.
Измерительный прибор связывается с регулятором таким образом, что ревер-
сивный двигатель, перемещающий показывающую стрелку прибора, одновре-
менно перемещает движок реостата 2 исполнительного механизма. Реостат
этот, являющийся датчиком регулятора, включен в цепь реле 3 и реверсивного
двигателя 4 исполнительного механизма.
При нормальной температуре (в определенных пределах) контролируемого
объекта движки реостата 2 в исполнительном механизме и реостата 1 в изме-
рительном приборе занимают среднее нейтральное положение. Реверсивный
двигатель 4 исполнительного механизма при этом находится в покое.
В случае изменения температуры начинает перемещаться движок реостата 1.
При этом в цепи регулятора возникает импульс, следствием чего является вклю-
102
чение реверсивного двигателя исполнительного механизма и вращение его ро-
тора. Исполнительный механизм воздействует на устройства подачи тепла,
изменяя величину подачи в ту или другую сторону. Реверсивный двигатель меха-
низма воздействует при этом и на движок реостата 2, перемещая его в направле-
нии, способствующем образованию равновесия в цепи регулятора. Темпера-
тура контролируемого объекта вследствие изменения подачи тепла приближается
к нормальной, в соответствии с чем движок / реостата измерительного прибора
перемещается к среднему, нейтральному положению.
Воздействие исполнительного механизма на устройство подачи тепла, как
'и работа всех звеньев прибора в целом, протекает в непрерывном процессе
жри определенных пределах количественного изменения тепла, вводимого
в контролируемую зону. Эти пределы, определяемые «степенью неравномер-
ности», в зависимости от условий теплового режима данного процесса, уста-
мавливаются в процентах неравномерности. Степень неравномерности, выра-
женная в процентах, опреде-
ляется отношением принятого
предела регулирования к воз-
можному от нуля до максимума,
т. е. от полного открытия кла-
пана, связанного с подачей теп-
ла, до полного его закрытия.
На практике для регулирова-
ния температуры в определен-
ных пределах в приборы уста-
навливаются специальные смен-
ные координаторы на 5, 10, 15
и 25% неравномерности.
В устройстве пневматиче-
ского или изодромного регуля-
тора для воздействия на поток
регулируемого вещества (топ-
лива, воздуха и пр.) исполь-
зуется сжатый воздух с давле-
нием выше 1,1 ати. На фиг. 112
приводится схема установки изодромного регулятора 1 для автоматического
регулирования темпераруры в месте расположения термопары 2. Сжатый
воздух поступает к регулятору через фильтр 3 и редуктор 4. Посред-
ством этого редуктора давление воздуха поддерживается постоянным
на уровне 1,1 ати.
Устройство и действие авторегулятора основаны на связи движения стрелки
и пера электронного прибора ЭПД или ЭМД, реагирующих на колебания тем-
пературы, с заслонкой, дросселирующей выходное отверстие воздушного сопла.
Такая связь позволяет осуществлять передачу посредством изменения давле-
ния воздуха в системе регулирующих импульсов исполнительному механизму.
В качестве исполнительного механизма в схеме изодромного регулирования
применяется мембранный клапан 5.
Для автоматического регулирования объектов с низкой температурой при-
меняется (в соединении с теми же регулирующими устройствами, что и потен-
циометр ЭПД-07) электронный уравновешенный мост ЭМД-207. Прибор дает
непрерывные показания и запись измеряемой температуры объекта и предна-
значен для работы с термометром сопротивления.
На фиг. 113 представлена принципиальная схема электронного уравнове-
шенного моста ЭМД-207. Термопара 7 включена в измерительный мост 2.
Колебания температуры, выражающиеся нарушением равновесия моста, в виде
определенного напряжения усиливаются тремя каскадами а, б, в (лампы 6Н9М).
Каскад в усилителе связан с усилителем мощности (лампа 6Н7С), воздействую-
щим на реверсивный электродвигатель 3. Таким образом, изменения электро-
движущей силы термопары преобразуются в перемещение движка реохорда
(посредством реверсивного двигателя с редуктором 4, перемещающего
103
одновременно показывающую стрелку 6 прибора и перо 7, записывающее тем-
пературу на диаграмме 5.
Питание прибора рассчитано на переменныйтокснапряжением 127 или 220 в.
Исполнительными механизмами в схеме автоматического регулирования те-
плового режима в термических агрегатах с электрическим отоплением являются
контакторы, соединяющие или разъединяющие агрегаты с питающей силовой
электросетью.
Фиг. 113. Принципиальная схема электронного уравновешенного моста
ЭМД-207.
На фиг. 114 показана принципиальная схема включения силовой цепи и
цепи автоматического регулирования температуры на силу тока 80 а, а на
фиг. 115 — на силу тока 150—300а.
Особенность схем заключается в следующем: 1) для малых мощностей воз-
можна установка рубильников Р; при этом включение катушки контактора про-
Кцепян К печи
упраЛпения
Фиг. 114. Схема включения силовой цепи
и цепи автоматического регулирования
температуры на силу тока 80 а.
ст сети
К печи
Фиг. 115. Схема включения силовой цепи
и цепи автоматического регулирования
температуры на силу тока 150—300 а.
изводится замыканием цепи контактора посредством универсального переклю-
чателя УП; 2) для больших мощностей применение рубильников исключается;
при этом для включения катушки контактора П применяется промежуточное
реле РП. При замыкании цепи универсальным переключателем включается
релеРП, при этом его контакты РП-1 замыкают цепь с катушкой контактора П.
Исполнительные механизмы для регулирования температуры в агрегатах
с отоплением жидким или газообразным топливом действуют или по методу пози-
ционного регулирования, или по пропорциональному методу. К первой группе
механизмов относятся двухпозиционные моторные механизмы ДРп ДР1.
Устройство механизмов ДР и ДР1 состоит из электродвигателя, зубчатого
редуктора, выключателя и диска с пальцем. Электродвигатель, включенный
10.1
регулирующим прибором через редуктор, вращает специальный ползун, нахо-
дящийся при этом в контакте с одним из двух полуколец выключателя. Движу-
щийся ползун в конце полукольца теряет с ним контакт и тем самым выключает
электродвигатель. При вращении электродвигателя механизм держит клапан,
через который подается топливо, в закрытом положении. Температурный им-
пульс, воспринятый регулирующим прибором (при повышении температуры),
снова включает электродвигатель, при вращении которого клапан подачи
топлива закрывается, что вызывает понижение температуры регулируемого
объекта. Исполнительные механизмы ДР и ДР1 различаются между собой тем,
что первый из них, кроме вращательного движения от диска с пальцем, может
дать регулирующему клапану также и поступательное движение от специаль-
ного штока, выведенного в другом месте корпуса. Мощность электродви-
гателя в механизмах ДР и ДР1 составляет 60вт. Электродвигатель рассчитан
на напряжение 220 в и 1500 об/мин.
В отличие от двухпозиционных механизмов ДР и ДР1, посредством которых
регулирующий клапан закрывается или полностью открывается, исполнитель-
ные механизмы, дейтвующие по методу пропорционального регулирования,
непрерывно реагируют па получаемые импульсы от регулирующего прибора.
Клапан подачи топлива открывается или закрывается при этом на величину,
точно соответствующую температурным изменениям, воспринятым регулятором,,
или находится в покое, если температура регулируемого объекта не подвергается
изменениям.
Исполнительные механизмы ПР и ПР1 предназначены для пропорциональ-
ного регулирования в соединении с прибором автоматического регулирования
температуры. Устройство механизмов ПР и ПР1 состоит из двух электродви-
гателей, роторы которых посажены на общем валу, зубчатого редуктора и балан-
сирного реле с предельным выключателем. Колебания температуры, преобра-
зованные регулятором, воспринимаются в исполнительном механизме балан-
сирным реле, в котором замыкается цепь с тем или другим электродвигателем.
Так как последние имеют взаимно противоположные направления вращения
своих роторов, то валик, непосредственно воздействующий на регулирующий
подачу топлива клапан, перемещается в ту или другую сторону в зависимости
от того, повышается или понижается температура регулируемого объекта.
Клапан, регулирующий подачу топлива, при повышении температуры прикры-
вается, и, наоборот, при понижении температуры открывает проходное сече-
ние.
Исполнительные механизмы ПР и ПР1 различаются тем, что в первом типе,,
кроме поворотного перемещения клапана, возможна также передача клапану
поступательного движения, причем эти перемещения возможно передать одно-
временно двум клапанам. Электродвигатели механизмов ПР и ПР1 мощностью
60 вт с 1500 об/мин рассчитаны на напряжение 220 в.
Исполнительные механизмы ДР, ДР1, ПР и ПР1 в установке с клапанами
должны располагаться так, чтобы валы их электродвигателей имели горизон-
тальное положение.
На фиг. 116 показано примерное расположение исполнительного механизма
ПР1 и пропорционирующих клапанов на трубопроводах подачи жидкого то-
плива и воздуха.
Клапаны 3 и 4, смонтированные на трубопроводах 1 и 2 (соответственно жид-
кого топлива и воздуха), соединены обшим воздействующим на них рычагом 5-
Последний получает перемещение, поворачиваясь около неподвижной оси 6Т
от двуплечего рычага 7, имеющего неподвижную ось вращения 8. Рычаг 7
соединен посредством пальца 9 с вращающимся диском 70 исполнительного
механизма 11. Плечи рычага 5 рассчитываются таким образом, чтобы определен-
ная величина поворота шпинделя в одном клапане соответствовала необхо-
димой величине поворота шпинделя другого клапана.
На фиг. 117 представлена установка исполнительного механизма и регули-
рующего клапана в системе сжигания газа с предварительным инжекционным
пропорционированием газовоздушной смеси. Газ в системе инжектируется
воздухом, подаваемым под необходимым давлением по трубопроводу 7. Газ.
103
подается по трубопроводу 3 и через мембранный регулятор давления 4 (нулевой
регулятор) поступает к инспиратору 2. Горючая смесь, полученная в инспира-
торе 2, подводится к горелкам 5 и 6. Вследствие того, что горючая смесь в си-
стеме получается автоматически посредством инспиратора, регулирование тем-
пературы в рабочем пространстве агре-
гата производится только дросселиро-
ванием подачи воздуха. На воздухо-
проводе 1 установлен клапан 7, связан-
Фиг. 117. Установка пропорционального
регулятора ПР-1 в системе инжекцион-
ного приготовления горючей смеси.
Фиг. 116. Установка пропорционального регу-
.лятора ПР-1 в системе мазут — воздух.
иый посредством двуплечего рычага 8 и шарнирно соединенных рычагов 9 и 10
с пропорционирующим исполнительным механизмом 11. Поворотный диск 12
Фиг. 118. Установка мембранного исполнительного механизма МИМР.
механизма соединен с двуплечим рычагом 8 с .помощью пальца 13. Двуплечий
рычаг 8 поворачивается исполнительным механизмом около неподвижной оси 14.
Установка пневматического исполнительного механизма показана на фиг. 118.
.Исполнительные механизмы этого вида применяются в соединении с пневма-
106
'гическими авторегуляторами типа ЭПД или ЭМД. Действие их основано на
использовании устройства мембраны для передачи перемещения шпинделю
регулирующего клапана.
Шток 1, перемещающийся от мембраны 2 исполнительного механизма,
воздействует на дроссель 3, регулирующий поступление воздуха в инжекцион-
ную систему сжигания газа через трубопровод 4. Ось 5 дросселя соединена со
штоком исполнительного механизма через систему рычагов, состоящую из
двуплечего звена 6, имеющего неподвижную ось вращения 7, и звеньев 8 и 9.
На фиг. 119 представлена схема разводки мазута и воздуха, расположения
аппаратуры для сжигания мазута и установки пневматического мембранного
Фиг. 119. Разводка мазута и воздуха при автоматическом
регулировании температуры.
Исполнительного механизма, входящего в систему автоматического регулирова-
ния температуры печи для термической обработки. 11а фигуре показаны устрой-
ства, расположенные только с одной стороны печи.
Мазут и воздух подводятся соответственно по трубопроводам 1 и 2. На обоих
трубопроводах смонтированы пропорционирующие клапаны 3 и 4, связанные
системой рычагов (состоящей из шарнирно соединенных звеньев 5, 6, 7, 8, 9
и 10) с мембранным исполнительным механизмом 11. Рычаг 9 имеет неподвиж-
г
1
Фиг. 120. Инспиратор для инжекции
воздуха из окружающей среды.
ную ось вращения 12. Исполнительный
механизм одновременно регулирует (со-
храняя надлежащую пропорцию) поток
мазута и воздуха, направляющийся после
клапанов в распределительные коллек-
торы, расположенные по обеим сторонам
печи, а из них — по отдельным форсун-
кам. На фигуре также показаны коллек-
торы мазута 13, воздуха 14, четыре фор-
сунки 15 и отводы к коллекторам на другую сторону печи — мазута 16
и воздуха 17. В системе трубопроводов предусмотрены обводные пути: для
мазута по трубопроводу 18, для воздуха по трубопроводу 19.
В системе автоматического регулирования тепловых режимов термических
агрегатов с газовым отоплением большое значение имеет автоматизация приго-
товления горючей газо-воздушной смеси, построенная па принципе инжекции.
Этот принцип приготовления смеси дает большой эффект автоматического
пропорционирования и наиболее тесного смешивания или предварительного
соединения газа и воздуха в смеси.
Струя газа, вытекающая из сопла 1 (фиг. 120) и направленная в трубу 2
(инжектор, инспиратор) под определенным давлением, вызывает за собой раз-
режение, в силу которого окружающий струю газа воздух увлекается этой
струей в инспиратор. К частицам газа на поверхности конуса струи, вытекающего
из сопла газа, присоединяются частицы окружающего воздуха в том количе-
стве, которое определяется напором инжектирующей струи. Этот момент в про-
цессе определяет пропорционирование смеси и смешивание в минимальных
107
объемах газа и воздуха. Следует считать, что этот момент пропорционирования
двух газов является наиболее выгодным моментом по времени для процесса
сжигания благодаря наилучшему взаимному расположению частиц обоих
газов. В дальнейшем движении смеси по трубопроводу После инспиратора в ней
может произойти перераспределение частиц составляющих смесь газов. В осо-
бенности этого можно ожидать при резко отличающихся удельных весах воз-
духа и газа, предназначенного для сжигания.
Механизм инжекции определяется следующим уравнением баланса кине-
тической энергии инжектирующего и инжектируемого потока газа, энергии
смеси, ее противодавления и потерь в инспираторе:
+_ (G1 + G.,)	+ G,	Щ G.,	+
2g '2g	1 1 2g 1 2g	“ 2g 1
2	2
^^+^> + (^^^(1 - -g),	(46)
' 11	(1 /
где Gj — вес инжектирующего газа в ке/се/с;
G2 — вес инжектируемого газа в кг/сек-,
и0 •— скорость газа в горловине инспиратора в м/сек;	*
г1! — скорость инжектирующего газа в м/сек;
а2 — скорость инжектируемого газа в м/сек;
г>3 — скорость смеси при выходе из инспиратора в м. сек; •
S — ускорение силы тяжести в м/сек2;
— удельный вес инжектирующего газа в кг/м2;
7s—удельный вес инжектируемого газа в кг[м2.
Ар — разность между давлением в горловине и давлением перед горло-
виной инспиратора в мм вод. ст.;
— к. п. д. диффузора инспиратора.
По уравнению (46) для заданных условий определяются параметры инжек-
тирующего устройства.
Инжекционный метод благодаря высокой эффективности и простоте нашел
широкое распространение в устройствах для сжигания газа в термических
агрегатах.
Применяются две системы устройств для приготовления горючей смеси:
посредством инжекции газом воздуха из окружающей среды (фиг. 120) и по-
средством инжекции газа воздухом, подаваемым в систему под определенным
давлением.
На фиг. 121 представлена аппаратура для приготовления газо-воздушной
смеси путем инжекции газа воздухом.
Газ подается в камеру 1 инспиратора 2 под минимальным давлением, необ-
ходимым для преодоления сопротивления в аппаратуре через мембранный
регулятор давления 3, в котором давление газа редуцируется на нуль. Воздух
по трубопроводу 5 подается непосредственно в инспиратор, где он через отвер-
стия 4 инжектирует газ из камеры 1. Определенные соотношения газа и воздуха
горючей смеси автоматически регулируются подачей воздуха, для чего на воз-
духопроводе устанавливается клапан, действующий от исполнительного меха-
низма.
На фиг. 122 представлена схема подвода газа и воздуха к отопительной
системе печи с указанием аппаратуры для инжекционного приготовления горю-
чей смеси и разводки ее по горелкам, а также схема установки пневматического
исполнительного механизма, входящего в систему автоматического регулиро-
вания теплового режима печи для термической обработки металла. На фигуре
показаны устройства, расположенные только с одной стороны печи.
Газ (природный, с теплотворной способностью 8200 ккал/м2) подводится
к отопительной системе печи по трубопроводу 1 (под давлением около 100 мм
год. ст.), а воздух — по трубопроводу 2. В системе отопления газ, давление
108
которого редуцируется на нуль посредством мембранного регулятора 3, ин-
жектируется воздухом в инспираторе 4. Приготовленная газовоздушная смесь
из инспиратора направляется в коллектор 5 и разводится по горелкам 6, 7
и 8. Каждая из горелок может быть отрегулирована на определенный расход
газа.
Общий расход газа всех горелок регулируется дроссельным клапаном 9,
действующим от изодромного исполнительного механизма 10\ последний свя-
зан с автоматическим регулятором
температуры. Посредством исполни-
тельного механизма 10 регулируются
обе группы горелок, находящиеся по
обе стороны печи. Давление воздуха
перед исполнительным механизмом
составляет 700 мм вод. ст.
Комплекс устройств для контроля
и автоматического регулирования
теплового режима агрегата для тер-
мической обработки представлен на
принципиальной схеме фиг. 123.
Агрегат состоит из двух механизиро-
ванных печей с загрузочными и раз-
грузочными устройствами и кон-
вейерными охладительными баками.
Одна из печей предназначена для
нагрева деталей под закалку, дру-
гая—под отпуск. Печи отапливаются
Фиг. 121. Аппаратура приготовления горю-
чей смеси при инжекции газа воздухом.
зону по установленным термопарам 1 и 2.
руется посредством потенциометров 3 и
Фиг. 122. Разводка газа и воздуха при автома-
тическом регулировании температуры.
мазутом, сжигаемым в нижних топках посредством форсунок с распылением
воздуха. Каждая из печей имеет одну автоматически регулируемую т епловую
Температура в обеих печах регули-
4 с пневматическими устройствами.
Непосредственное регулирование
подачи мазута и воздуха к форсун-
кам печей ведется с помощью уста-
новленных мембранных исполни-
тельных механизмов 5 и 6. Сжа-
тый воздух, пройдя фильтры 7 и
8 и панели дистанционного управ-
ления 9 и 10, поступает к потен-
циометрам. Расположение термо-
пар в печах обусловлено прово-
димыми в них процессами: так,
в закалочной печи важно регули-
ровать температуру деталей перед
разгрузкой их в закалочный бак;
в отпускной печи должна быть
обеспечена выдержка в течение
определенного времени при тем-
пературе отпуска. Кроме термо-
пар для автоматического регули-
рования, в печах установлены
контрольные термопары 11 и 12,
а также 13 и 14, связанные с показывающими милливольтметрами 15 и 16
через переключатель 77. По контрольным термопарам может быть отрегулиро-
ван расход топлива по отдельным форсункам.
Приборы автоматического регулирования температуры расположены на
щите в центральной пирометрической, приборы показывающие — на щите
у агрегата.
Регулирование теплового режима только в одной зоне печи объясняется
небольшими ее размерами.
109
Схема автоматического регулирования теплового режима шахтной ротор-
ной электропечи для газовой цементации приводится на фиг. 124.
Печь имеет три нагревательные зоны по высоте шахты; питание произво-
дится от сети с напряжением 380 в через понизительные однофазные трансфор-
Фиг. 123. Принципиальная
схема пирометрии агрегата на мазутном отоплении.
маторы для каждой зоны. Вторичное напряжение трансформатора верхней
зоны 190 в; мощность нагревателей 15 квпт, вторичное напряжение трансформа-
торов средней и нижней зоны220в, мощность нагревателей каждой зоны 17,5 кет.
ПО
На силовой цепи смонтирован трехполюсный рубильник 1, от которого идуг
ответвления к трем контакторам 2, 3 и 4, предназначенным для включения и
выключения нагревателей каждой зоны печи. В цепях между зональными нагре-
вателями и контакторами включены понизительные трансформаторы 5, 6 и 7.
На фигуре показаны выводы нагревателей зон печи: верхней 8 и 9, средней 10-
и 11 и нижней 12 и 13. Выводы термопар соответственно зонам обозначены пози-
циями 14, 15 и 16. Верхняя и нижняя зоны нагревателей связаны с автомати-
ческим регулированием температуры. Термопары этих зон соединены с регули-
рующими потенциометрами 17 и 18. Средняя зона печи контролируется пока-
зывающим милливольт-
метром 19.
Асинхронный корот-
козамкнутый электро-
двигатель 20 (1,3 кет,
1400 об/мин), служащий
для вращения конвек-
ционной крыльчатки
реторты, получает ток от
сети 380 в через транс-
форматор 21 (380/220 в,
1,3 кеа). Электродвига-
тель управляется при
помощи магнитного пус-
кателя 22. Вся аппара-
тура управления пи-
тается током от транс-
форматора 21, присо-
единенного к силовой
сети через рубильник
23. Реле времени 24
предназначено для
включения электродви-
гателя 20 после того,
как нижняя зона печи
достигнет установлен-
ной температуры.
В зависимости от
ряда условий аппара-
тура регулирования
тепловых режимов мо-
жет устанавливаться
либо непосредственно у
Фиг. 125. Щит шкафного типа аппаратуры контроля и регу--
лирования температуры:
1 и 2— показывающие милливольтметры; 3 — вольтметр; 4— моторное реле
времени; 5 — пневматический потенциометр; 6 — панель дистанционного,
управления; 7 — пакетный выключатель; 5 —клеммники.
термических агрегатов, либо в специальном изолированном помещении —
центральной пирометрической. Загрязненная атмосфера в цехе, а также
вибрации пола помещения (что наблюдается в кузнечных цехах) отрица-
тельно сказываются на работе приборов. Как правило, приборы, находя-
щиеся в центральной пирометрической, выдерживают более длительный срок
эксплуатации по сравнению с приборами, размещаемыми в цехе.
В качестве примера на фиг. 125 показан щит шкафного типа для аппаратуры
пирометрического контроля и регулирования, предназначенный для располо-
жения непосредственно у термических агрегатов.
На фиг. 126 представлена открытая панель с аппаратурой автоматического
управления механизмами и регулирования тепловых режимов термического
агрегата, принципиальная схема пирометрии которого была приведена на
фшг. 123. Панель предназначена для установки в центральной пирометриче-
ской цеха.
Вверх у панели (фиг. 126, а) расположены два потенциометра 1 и 2 (с пневма-
тическими регуляторами) по одному на каждую печь агрегата. Сжатый воздух
подводится к потенциометрам через фильтры 3 и 4 (фиг. 126, б) и панели дистан-
111
Фиг. 126. Панель аппаратуры управления механизмами и регулирования температуры:
а -- передняя сторона: б — задняя сторона.
ционного управления 5 и 6; по трубопроводам 7 и 8 сжатый воздух направляется
к исполнительным механизмам, установленным на отопительной системе агре-
гата.
На панели между потенциометрами установлено моторное реле времени 9,
ниже которого расположены гальванические элементы 10 и 11 потенциометров.
Реле времени включено в общую схему автоматического управления механиз-
мами агрегата, как и промежуточные реле 12, 13 и 14 (фиг. 126, а). Над двумя
группами промежуточных реле, относящихся к схемам управления механиз-
Фиг. 127. Расположение устройств автоматического регулирования температуры и управле-
ния механизмами группы термических агрегатов:
/ — агрегат для нормализации коленчатых валов; 2 — закалочно-отпускной агрегат для передних осей; Зи 4 —
закалочно-отпускные агрегаты; 5, 6, 7 — агрегаты для нормали 1ации и отпуска поковок; 8 — агрегат для норма-
лизации поковок; 9 — термопары; 10 — мембранные исполнительные механизмы; 11 — шиты магнитных пускателей;
12 — приборы контроля температуры; 13 — панели центральной пирометрической.
мами двух печен агрегата, установлены пакетные выключатели 15, 16, 17 и 18,
а также универсальные переключатели 19 и 20. Между панелями дистанцион-
ного управления расположены два вольтметра 21 и 22 — по одному на схему
каждой печи агрегата.
На фиг. 127 показано расположение устройств контроля и регулирования
тепловых режимов и управления механизмами группы механизированных и
автоматизированных агрегатов в термическом цехе автомобильного завода.
Большая часть агрегатов состоит из двух последовательно расположенных
печей, связанных между собой механизированными охладительными устрой-
ствами. Все агрегаты, кроме того, имеют различные механизмы для перемеще-
ния деталей в процессе обработки и вспомогательных устройств, входящих
в оборудование агрегатов.	.	. 
8 Крохин и Самохин 2957	ИЗ
< Поток деталей имеет направление слева направо; фронт загрузки деталей
вагрегаты расположен, следовательно, слева. Печи имеют нефтяное отопление.
Регулирование тепловых режимов и управление механизмами всех термиче-
ских агрегатов автоматизировано, причем аппаратура автоматики расположена
в отдельном изолированном помещении, т. е. агрегаты имеют централизованное
управление.
В цехе непосредственно у агрегатов расположены связанные с термопарами 9
приборы 12 контроля температуры в агрегатах 1—8. Каждая печь имеет по две
контролируемые зоны и по одной регулируемой (печи имеютнебольшиеразмеры).
Для регулирования температуры в печах применены электронные потенцио-
метры с пневматическими регуляторами. В отопительной системе печен устано-
влены мембранные исполнительные механизмы 10. Непосредственно у терми-
ческих агрегатов расположены щиты 11 магнитных пускателей, предназначен-
ных для управления электродвигателями механизмов. В различных местах
устройств механизации термических агрегатов установлены также конечные-
выключатели, входящие в систему блокировки механизмов.
Приборы регулирования тепловых режимов и аппаратура управления меха-
низмами смонтированы на панелях 13 в центральной пирометрической. Аппа-
ратуре каждого агрегата отведена особая панель.
Между аппаратурой, установленной на термических агрегатах и в централь-
ной пирометрической, в подпольных каналах проложены связывающие их
коммуникации: компенсационные проводы, трубопроводы сжатого воздуха,
проводы цепей управления механизмами. На фиг. 127 коммуникации пока-
заны толстыми линиями.
АТМОСФЕРА И ДАВЛЕНИЕ В РАБОЧЕМ ПРОСТРАНСТВЕ ТЕРМИЧЕСКОГО АГРЕГАТА
Основным моментом, характеризующим состав атмосферы в рабочем про-
странстве термического агрегата, является взаимодействие ее с обрабатывае-
мым металлом при данных температурных условиях.
В различных процессах термической и химико-термической обработки ме-
талла предъявляются различные требования к атмосфере рабочего пространства
термического агрегата. В одних процессах атмосфера должна быть активной по-
отношению к обрабатываемому металлу, в других — нейтральной.
В термических агрегатах, где выделение тепла происходит за счет сжигания
того или иного вида топлива,рабочеепространство заполняется продуктами сгора-
ния этого топлива или,в случае отопления с помощью излучающих труб,атмосфе-
рой надлежащего состава, который соответствующим образом контролируется.
В термических агрегатах с электрическим обогревом рабочее пространство*
заполняется или специальной контролируемой атмосферой, или воздухом.
Условия взаимодействия различных газовых составов с металлом, а также
сами установки для их приготовления и применения для процессов термиче-
ской и химико-термической обработки металла не рассматриваются в настоя-
щей книге, являясь предметом специальной литературы.
Для неизменности действия атмосферной среды должно быть обеспечено-
постоянство состава и поступление его в рабочее пространство термического
агрегата в количестве, достаточном для поддержания в этом пространстве уста-
новленного положительного давления, исключающего проникновение воздуха
из окружающей среды.
Атмосфера в рабочем пространстве печи, отапливаемой жидким топливом
или газом, при использовании соответствующих устройств для поддержания
постоянства температуры автоматически регулируется по своем)' составу в пре-
делах колебаний состава сжигаемого топлива.
Состав специальной газовой атмосферы может регулироваться по данным
анализов, проводимых в установке для ее приготовления или же в месте исполь-
зования, т. е. в рабочем пространстве термического агрегата.
Для анализа газовой атмосферы применяются газоанализаторы различных
систем; химические, электрические, механические как ручные, так и автомати-
ческие.
114
Фиг. 128. Схема регулирования атмо-
сферы в термическом агрегате.
При помощи существующих газоанализаторов может быть определено в со-
ставе атмосферы содержание углекислоты, окиси углерода, кислорода, водо-
рода, метана.
Действие химических газоанализаторов основано на методе поглощения
отдельных газовых компонентов посредством соответствующих абсорбентов,
дожигании с кислородом в присутствии катализатора и измерении объема аб-
сорбированных компонентов.
Имеются химические ручные газоанализаторы периодического действия
и автоматические непрерывного действия. 1\ первой группе относятся приборы
Орса — Фишера; Норзе, ко второй —• «Моно», J 'У-1(1, Фоксборо, ГД-3 и др.
Механический газоанализатор непрерывного действия «Рапарекс» дает
показания по содержанию СО2 в анализируемом газе. Устройство его основано
на значительной разности удельных весов СО2 и других газов, входящих в со-
став продуктов горения.
Принцип действия электрических газоанализаторов основан па разности
теплопроводностей различных газов. Посредством этих приборов определяется
содержание СО2 или СО в сумме с Н2
в анализируемых газах.
Определение состава атмосферы в
рабочем пространстве термического
агрегата (а также в установке, предназ-
наченной для изготовления этой атмо-
сферы) может быть периодическим или
непрерывным и осуществляется вруч-
ную или автоматически. В зависимости
от показаний газоанализаторов, пред-
ставляется возможным вносить в про-
цесс приготовления атмосферы необхо-
димые коррективы.
На фиг. 128 приведена схема регу-
лирования атмосферы в термическом
агрегате.
Агрегат 1 снабжается по трубопроводу 8 атмосферой из установки 2 для ее
приготовления. Газ или жидкое топливо, из которого производится атмосфера,
подводится по трубопроводу 5, а воздух для сжигания газа в той или иной про-
порции—по трубопроводу 6. Полученная газо-воздушная смесь подается в уста-
новку 2 для приготовления атмосферы по трубопроводу 7. Количество подавае-
мого топлива и воздуха может регулироваться клала нами 9 и 10. Анализ атмо-
сферы проводится или посредством газоанализатора 3, в который газ поступает
из термического агрегата, или посредством газоанализатора 4, связанного
с установкой для приготовления атмосферы.
В обоих случах газоанализаторы 3 и 4 не имеют автоматической связи с кла-
панами 9 и 10, т. е. процесс регулирования проводится независимо от процесса
анализа газа, притом вручную.
Однако при определенных условиях возможно осуществить автоматизацию
процесса регулирования состава атмосферы. На фиг. 128 термопара, помещен-
ная в камеру сжигания установки для приготовления атмосферы, связана с регу-
лятором температуры 11, а последний связан с исполнительным механизмом 12,
воздействующим па клапаны 9 и 10 подачи горючего и воздуха. При определен-
ной настройке этих клапанов объединяющий их исполнительный механизм 12
будет поддерживать постоянную пропорцию горючей смеси, подаваемой в уста-
новку для приготовления атмосферы, при переменном ее количестве.
Таким образом, колебания в составе приготовляемой атмосферы будут нахо-
диться в зависимости только от изменений состава подаваемого в установку
горючего сырья.
Заданная температура по регулятор), с одной стороны, будет определять
качественную сторону процесса, с другой — производительность установки.
Другой метод для регулирования процесса приготовления атмосферы пред-
ставлен на фиг. 129.
115
Газ, из которого приготовляется атмосфера, поступает по трубопроводу 1
к диафрагмовому регулятору давления 2, посредством которого давление его
поддерживается на надлежащем уровне. Регулятор давления устанавливается
гак, чтобы иметь требуемое давление на манометре 3, помещенном на отводе 4
после регулятора. Газо-воздушная смесь, которая должна быть направлена
на частичное сжигание в специальной камере установки для приготовления
атмосферы, составляется из газа, поступающего через дозатор 5, и воздуха,
засасываемого из окружающей среды через сетку — фильтр 6. Необходимое
разрежение для засасывания
газо-воздушной смеси создается
посредством газодувки 7 с при-
водом от электродвигателя 8.
Образование газо-воздушной
смеси происходит в сочленении
9 трубопроводов, причем газ
может поступать под тем или
иным давлением, контролируе-
мым с помощью регулятора 2
и дозатора 5.
Полученная в сочленении 9
трубопроводов газо-воздушная
смесь надлежащего состава за-
сасывается газодувкой по тру-
бопроводам 10 и 11 и под давле-
нием подается через трубопро-
воды 12 и 13 в камеру сжига-
Фиг. 129. Схема регулирования процесса приго-
товления атмосферы.
ния установки для приготовления атмосферы. В случае повышения давления
в системе сверх допустимого действует предохранительный клапан 14, в ко-
робке которого открывается трубопровод 15, который обводным трубопрово-
дом 16 соединяется со всасывающим отверстием газодувки.
Количество газо-воздушной смеси, направляемой для приготовления атмо-
сферы, измеряется посредством диафрагмы 17 с диференциальным манометром 18.
Фиг. 130. Дозатор газа.
Устройство дозатора показано на фиг. 130. Газ поступает к прибору через
канал 1. В корпусе 2 прибора перпендикулярно каналу / расположен другой
канал 3, в котором по резьбе перемещается шпиндель 4 с иглой 5 на конце.
Через канал 6 газ в дозированном количестве направляется на смешивание,
причем дозирование осуществляется путем изменения проходного сечения отвер-
стия 7 посредством перемещения иглы шпинделя 4. Значительная длина конуса
иглы позволит производить регулирование проходного отверстия плавно и до-
статочно точно.
В конструкции дозатора предусмотрено уплотнение зазора между шпин-
делем и каналом с помощью колец8 и нажимной резьбовой втулки 9. Для пере-
мещения шпинделя на его наружном конце посажена рукоятка 10, закрепляе-
мая винтом 11. На этой рукоятке по окружности могут быть нанесены деления,
116
соответствующие изменениям проходного сечения 7 при перемещении шпин-
деля. На корпус дозатора, со стороны рукоятки 10, надет предохранительный
колпак 12. К отверстию 13 в корпусе дозатора присоединяется прибор для изме-
рения давления газа.
В установках для получения газа-карбюризатора из керосина пригото-
вляют два газовых компонента, входящих в различных пропорциях в состав
смеси, вводимой в разных местах в рабочее пространство проходной механи-
зированной цементационной печи.
Газовая смесь подается в цементационную печь непрерывно в определенном
количестве, поэтому в установке для ее приготовления должны получаться и
соответствующие количества газовых компонентов. Один из этих компонентов
получается путем пиролиза керосина, другой — путем крекинга этого газа
с водяным паром.
На фиг. 131 изображен фронт установки для приготовления газового кар-
бюризатора из керосина. Процесс пиролиза проводится в трех нижних трубах 1,
а процесс крекинга полученного газа с водяным паром — в трех верхних тру-
бах 2.
В рассматриваемой конструкции установки постоянное количество напра-
вляемых на процесс реагентов регулируется автоматически, и, следовательно,
количество газов пиролиза также автоматически получается постоянным в соот-
ветствии с количеством расходуемых реагентов.
Керосин в реактивные трубы подается из бачка 3, расположенного на уста-
новке. Этот бачок помещен в другой бачок 4, наполненный водой. Уровни керо-
сина и воды в бачках 3 и 4 поддерживаются постоянными с помощью сливных
отверстий 5 и 6 при постоянной подаче в бачки керосина и воды. Таким образом,
керосин и вода при подаче их в реактивныетрубы находятся в системе под посто-
янным давлением. Необходимые количества их подаются на процесс через
краны 7 (керосин) и 8 (вода), отрегулированные соответствующим образом.
Часть очищенного газа, полученного пиролизом керосина, поступает по
трубопроводу 9 на крекинг с паром в трех верхних реактивных трубах. Коли-
чество этого газа (автоматически поддерживаемое постоянным) регулируется
посредством диафрагмы 10 с настройкой давления при помощи регулятора 11.
Для измерения разности давлений до и после диафрагмы установлен диферен-
циальный манометр 12. Водяной манометр 13 предназначен для контроля да-
вления пиролизного газа, поступающего на процесс по трубопроводу 9.
Следует отметить, что при проведении в данной установке двух процессов
приготовления газа посредством описанной аппаратуры достигается полная
автоматизация регулирования подачи всех реагентов: керосина на пиролиз,
газа и воды на крекинг.
Посредством настройки диферепциального регулятора давления 11 пред-
ставляется возможным влиять на разность давлений, измеряемую диференци-
альным манометром 12, и таким образом установить требуемое количество газа
для процесса. Полученные пиролиз и крекинг-газы проходят охлаждение и
очистку, после чего количество их перед поступлением в цементационную печь
регулируется с помощью диферепциального регулятора давления, конструкция
которого изображена на фиг. 132.
Между крышками 1 и 2 зажата резиновая диафрагма 3, которая делит обра-
зованную крышками полость на две части. Верхняя часть полости соединяется
с потоком газа в трубопроводе после диафрагмы, а нижняя — с потоком газа,
проходящего через регулятор. К нижней крышке 2 присоединена труба 4 со
штуцерами 5 и 6. Через штуцер 5 газ подводится, а через штуцер 6 газ с реду-
цированным давлением отводится. Диафрагма 3 упрочнена с обеих сторон шай-
бами 7, к которым прикреплен посредством гаек конец стержня 8. Другой конец
этого стержня соединен пружиной 9 с винтом 10', гайки 11 натяжением пружины
прижимаются к втулке 12, ввернутой в трубу 4; вместе с тем гайки //.закрывают
зазор между винтом 10 и втулкой 12. Между штуцерами 5 и 6 в трубе 4 имеется
заплечик 13 с ввернутой в него втулкой 14. Газ, подведенный к регулятору,
проходит от штуцера 5 к штуцеру 6 через зазор между стержнем 8 и втулкой 14.
Конусный конец стержня 8 в среднем положении диафрагмы 3 закрывает зазор
117
118
Фиг. 131. Устройства для регулирования процесса
приготовления газового карбюризатора.
Фиг. 132. Диференциальный регулятор
давления.
во втулке 14 и там закрывает проход для газа. Положение диафрагмы, а
вместе с ней и конусного конца стержня 8 может регулироваться посредством
.гаек 11. Для большей надежности установленное положение может быть зафи-
ксировано винтом 15., Конец трубы 4 с регулировочными гайками 11 закрывается
колпаком 16. Отверстие 17 в верхней крышке сообщается с потоком газа после
измерительной диафрагмы, установленной на трубопроводе. При этом разность
давлений по обе стороны составляет небольшую величину. В том случае, если
давление газа со стороны его подвода к регулятору повышается, диафрагма
поднимается, а конус на конце стержня 8 прикрывает проходное сечение во
втулке 14, увеличивая сопротивление потоку газа и восстанавливая таким обра-
зом прежнее положение, определявшее поток газа к измерительной диафрагме.
Наоборот, в случае понижения давления перед регулятором диафрагма под
.действием пружины опускается, а проходное сечение во втулке 14 открывается,
гем самым уменьшая сопротивление проходу газа.
/	4
Фиг. 133. Устройства для регулирования процесса приготовления
газового карбюризатора.
На фиг. 133 показаны описанные устройства, смонтированные на выходе
газов в установке для приготовления газового карбюризатора.
Крекинг-газ из последней очистительной колонки 1 направляется к изме-
рительной диафрагме 2, пройдя которую, поступает в регулятор давления 3,
а затем отводится к смесительной аппаратуре, установленной на цементацион-
ной печи. Часть приготовляемого в установке пиролизного газа, как указыва-
лось выше (см. описание устройств, приведенных на фиг. 131), направляется
на крекинг с водяным паром, другая часть — к цементационной печи. По
схеме фиг. 133 эта часть пиролизного газа поступает после очистки по трубопро-
воду 4 к измерительной диафрагме 5, а затем проходит через регулятор давле-
ния 6. Количества обоих протекающих через диафрагмы 2 и 5 газов измеряются
с помощью показаний диференциальных манометров 7 и 8. Давление газов
контролируется водяным манометром 9.
В данной установке регуляторы давления расположены после диафрагм
(на фиг. 131 — перед диафрагмой), однако это не изменяет их действия на поток
газов.
Состояние атмосферы в термическом агрегате, кроме состава, характеризуется
также другим параметром — ее давлением, регулирование которого связано
с рядом условий, находящихся в зависимости от режима, проводимого в терми-
ческом агрегате. В агрегатах, где тепло вносится посредством сжигания того
или иного вида топлива, очевидно, что регулирование режима давления не
может быть проведено изменением количества продуктов горения, так как это
повлияло бы на другой регулируемый параметр — температуру. Средством
119
регулирования давления в таких агрегатах является дросселирование выхода
продуктов горения из рабочего пространства. Обычные устройства для регу-
лирования давления в термических агрегатах, в которых рабочее пространство
заполнено продуктами горения, представляют собой шиберы или заслонки,
перекрывающие каналы, отводящие продукты горения.
Дросселирование выхода продуктов горения возможно при установившемся
режиме агрегата или при незначительных его изменениях. В больших термиче-
ских агрегатах периодического действия во время загрузки или разгрузки окна
или шахты открываются, и это нарушает режим давления в рабочем простран-
стве. В агрегатах непрерывного действия влияние открытия рабочего простран-
ства при загрузочно-разгрузочных операциях может быть компенсировано
перенесением выхода продуктов горения именно на открытые окна. В этом
случае каналы, отводящие продукты горения, прикрываются настолько, чтобы
на поду термического агрегата поддерживалось положительное давление.
Основным моментом, определяющим возможность применения такого метода
регулирования давления, является наличие достаточного количества газов.
Фиг. 134. Схема загрузочной камеры
термического агрегата.
Фиг. 135. Схема регулирования
давления в рабочем простран-
стве термического агрегата.
Аналогичная задача в отношении термических агрегатов, в которых рабочее
пространство заполняется искусственной, контролируемой атмосферой, ре-
шается иначе. Количество расходуемого газа здесь значительно меньше, однако,
на время открытия окон термического агрегата установка, производящая кон-
тролируемую атмосферу, должна обеспечивать подачу значительно большего
ее количества в термический агрегат. Такой метод практикуется в термических
агрегатах периодического действия с небольшим объемом рабочего простран-
ства.
В агрегатах непрерывного действия применяется более эффективный способ
поддержания давления в рабочем пространстве и сохранения атмосферы в нем.
Это достигается устройством специальной загрузочной камеры перед окном рабо-
чего пространства термического агрегата. На фиг. 134 приведена схема устрой-
ства такой камеры. Печь 1 с контролируемой атмосферой в рабочем простран-
стве выполняется с герметизацией стального кожуха, которым она покрывается
снаружи. Это достигается применением газонепроницаемых сварных швов
для неподвижных соединений и устройством жидкостных или песочных затво-
ров (а и б на фиг. 134) в разъемных соединенениях конструкции кожуха. Загру-
зочная камера 2 герметически присоединена к кожуху печи с уплотнением
заслонкиД загрузочного окна. Детали перед загрузкой в печь предварительно
помещаются в камеру 2, которая затем закрывается и наполняется контролируе-
мой атмосферой. После этого открывается загрузочное окно 4, и детали из ка-
меры 2 перемещаются в печь. При этом атмосфера не может выходить из рабо-
чего пространства печи (при положительном давлении в загрузочной камере),
благодаря чему исключается возможность проникновения в печь наружного
воздуха. Такой шлюзовой метод загрузки применяется для печей с различной
механизацией перемещения в них деталей: в печах с толкателями, с роликовым
подом, в конвейерных печах и др. Загрузочные камеры могут иметь окна, рас-
положенные с торца или сбоку, а также снабжаться различными механизмами
120
для загрузки в них деталей. Камеры подобного типа, исключая нарушение со-
става атмосферы в рабочем пространстве термического агрегата, вместе с тем
являются устройствами, предохраняющими от взрывов, возможных при сме-
шивании газов контролируемой атмосферы с воздухом.
В системе автоматического управления различными параметрами процесса,,
проводимого в данном термическом агрегате, одновременно автоматизируется
управление как механизмами, выполняющими загрузочные операции, так и
устройствами подачи контролируемой атмосферы в загрузочные камеры.
В термических агрегатах, работающих на жидком или газообразном то-
пливе, применяется метод автоматического регулирования давления в рабочих
пространствах с помощью специальных регуляторов, которые, воспринимая
колебания давления и преобразуя их в электрические импульсы, передают
последние исполнительным механизмам. Исполнительные механизмы приводят
в действие шиберы на каналах, отводящих продукты горения. Дросселирование
проходных сечений каналов шиберами происходит в соответствии с импульсами,
получаемыми от авторегулятора.
На фиг. 135 представлена схема регулирования давления в пламенной печи..
Рабочее пространство печи 1 сообщается трубкой 2 с регулятором 3, импульсы
управления от которого передаются моторному исполнительному механизму 4.
Через передачу 5 исполнительный механизм приводит во вращение блок 6,
на котором подвешен шибер 7, дросселирующий канал 8 для отвода продуктов
горения.
В качестве авторегуляторов давления в описанных условиях применяются
струйные гидравлические приборы или приборы колокольного типа (например,
приборы типа РДЩ-5 и РДМ производства треста «Энергометаллургпром»).
Регулирование давления рабочего пространства по приведенной схеме при-
меняется преимущественно в термических печах большого объема, используе-
мых, например, в металлургической промышленности. В термических агрегатах
машиностроительных заводов регулирование давления атмосферы осуще-
ствляется вышеописанным способом косвенного воздействия — регулирование
подачи сжигаемого топлива или газов контролируемой атмосферы, а также
ирименением упрощенных мембранных регуляторов (см. фиг. 132).
РАЗДЕЛ ВТОРОЙ
МЕХАНИЗИРОВАННОЕ ОБОРУДОВАНИЕ
Основным оборудованием в термических цехах являются все печи и другие
нагревательные установки, предназначенные для нагрева металла с целью
термической обработки.
Доминирующую группу составляют печи.
С точки зрения общих принципов механизации и автоматизации печи под-
разделяются на две основные группы: печи периодического действия, печи
и агрегаты непрерывного действия.
Глава I
ПЕЧИ ПЕРИОДИЧЕСКОГО ДЕЙСТВИЯ
К печам периодического действия относятся такие печи, в которых тепловой
режим меняется вместе с графиком термической обработки деталей. Основными
периодами работы таких печей являются период загрузки всей садки в печь,
период пребывания садки в печи и период разгрузки.
Так как загрузка и разгрузка в таких печах производятся всей садкой,
то по этому признаку часто такие печи называют садочными.
К печам такого рода относятся различные камерные, шахтные, элеваторные,
с выдвижным подом, колокольные и тому подобные печи.
По способу механизации печей периодического действия ниже рассматри-
ваются наиболее характерные, получившие распространение конструкции.
КАМЕРНЫЕ ПЕЧИ И ЗАГРУЗОЧНЫЕ УСТРОЙСТВА
Простейшими печами периодического действия являются камерные печи,
которые находят широкое применение при индивидуальном и мелкосерийном
производстве, где требуется обрабатывать большое количество разнообразных
по размерам и маркам стали с различными техническими условиями деталей.
Являясь конструктивно простыми, они вместе с тем достаточно универсальны
с точки зрения производства в них различных процессов термической обработки.
Объектами механизации в камерных печах являются загрузочно-разгрузочные
работы, подъем заслонок, охлаждение деталей при закалке и т. п. Автомати-
зируется в такого рода печах лишь контроль температуры.
На фиг. 136 приведена конструкция камерной печи с роликовым подом и
тележкой для погрузочно-разгрузочных работ. Размеры рабочего пространства
печи равны 1,17x1,9 м, высота активной части загрузочного окна 500 мм.
Для обеспечения равномерного нагрева печь снабжена тремя нижними топ-
ками размером 480x415 мм каждая, отделенных от рабочей камеры сводиками
толщиной в один кирпич (230 мм). Печь отапливается мазутом. Форсунки рас-
положены по обеим стенкам печи в шахматном порядке по одной в каждой топке.
Продукты горения из нижних топок поднимаются вверх и поступают в рабо-
чее пространство по каналу, находящемуся с противоположной от форсунки
стороны. С целью предохранения от неравномерного нагрева садки концентри-
рованной лучистой теплотой, поднимающихся из топки газов, последние экра-
нируются перевальной стеной и направляются непосредственно под свод рабо-
122
чего пространства, из которого продукты горения по каналам, расположенным
в боковых стенках печи, уходят в общую вентиляцию цеха. В своде топки над
форсункой имеется канал, соединяющий топочное пространство с пространством
рабочей камеры. Через этот канал часть продуктов горения из рабочего про-
странства инжектируется в топку, чем достигается рециркуляция газов и вырав-
нивание температуры.
К преимуществам печей с нижними топками следует отнести наличие в них
«горячего пода» и рециркуляции печных газов в рабочем пространстве, что обес-
печивает равномерную температуру в печи на всех режимах. На поду печи уло-
жены два ряда роликовых направляющих из жароупорной стали, благодаря
чему облегчается загрузка и разгрузка печи при нагреве крупных деталей.
Направляющие уложены на сводики топок толщиной в один кирпич и опираются
на разделительные стенки топок. Такая конструкция пода допускает произво-
дить нагрев массивных деталей.
Фиг. 136. Печь камерная с роликовым иодом (Гипроавтотракторопром).
Производительность печи при закалке и нормализации составляет 225 кг/час,
удельная производительность 100 кг!м'2час. Подъем заслонки печи производится
при помощи ручной лебедки, смонтированной на сюйке каркаса. Печь и пере-
движная тележка имеют по два ряда роликовых направляющих, что дает воз-
можность загружать поддоны в два ряда или при нагреве массивных деталей
в один ряд по ширине печи.
При отоплении мазутом для нагрева под закалку печь расходует топлива
34 кг/час, удельный расход топлива составляет 0,15 кг!кг металла.
Ксэфициент полезного действия печи 16%, потери тепла через стенки 40%,
потери с дымовыми газами 44%.
Печь может быть рекомендована для термической обработки молотовых
штампов или любых других деталей в цехах индивидуального и мелкосерийного
производства. Роликовый под и загрузочная тележка являются типичными для
так называемой малой механизации камерных печей.
Разновидностью этого типа механизации являются печи с шарами на поду.
В теплотехническом отношении они аналогичны печам с роликовым подом.
Описанные типы камерных печей с передвижными тележками устана-
вливаются обычно в небольших термических цехах. Обслуживание тележек
в таких цеха производится общей кран-балкой или мостовым краном, а иногда
монорельсом с электротельфером.
К более совершенному типу механизированных камерных печей относятся
печи с механизированной тележкой, оборудованной электроприводом. Комплект
таких печей часто устанавливается в цехах мелкосерийного производства,
где проходные механизированные печи непрерывного действия вследствие
присущей им специализации не могут дать оптимально экономичного комплекта.
123
В таких случаях целесообразно устанавливать комплект камерных печеГг
с планировкой их в виде батареи с фронтом в одну сторону. Вопросы механиза-
ции погрузочно-разгрузочных работ при такой планировке решаются путем при-
менения единой механизированной тележки, обслуживающей все печи.
На фиг. 137 показана камерная печь электрического обогрева мощностью
100 кет с комбинированной механизированной тележкой. Площадь пода печи
1,0 х 1,8 м, высота от уровня пода до пяты свода рабочего окна 0,7 м. Механи-
зированная тележка выполнена из двух самостоятельных тележек — нижней
и верхней, соединенных в единый агрегат. Нижняя тележка 1 передвигается
по рельсовым путям, проложенным на полу цеха вдоль фронта печей, и предна-
значена для связи печного зала с участком упаковки деталей и их распаковки.
Верхняя тележка 2, предназначенная непосредственно для загрузки и разгрузки
печей, установлена на рельсах, уложенных на нижней тележке. Направление
движения этой тележки перпендикулярно
направлению движения нижнеи.
Верхняя тележка имеет роликовые
направляющие, по конструкции
аналогичные установленным в печи.
Детали, подлежащие термической
обработке, например, цементации,
укладываются на упаковочной
площадке в металлический ящик
размером 1,2x0,7x0,5 м. Упако-
Г	Фиг. 137. Электропечь камерная с комбинированной тележкой.
ванные детали накрываются поддоном из жароупорной стали, затем перевер-
тываются специальным механизмом так, что дно ящика оказывается наверху,
а поддон внизу. В таком положении ящик электроталью устанавливается на
роликовый стол верхней тележки. Нижняя тележка, имея свой механизм
передвижения, подъезжает к печи, предназначенной для загрузки. Роликовый
под печи и роликовый загрузочный стол находятся на одном уровне. С этой
позиции загруженный ящик заталкивается винтовым толкателем, установлен-
ным на верхней тележке, в печь; разгрузка печи производится этим же
винтовым толкателем при обратном ходе. Подъем заслонки печи осуществ-
ляется при помощи ручной лебедки, конструктивное выполнение которой
видно на фиг. 137.
При помощи такой комбинированной тележки может быть обслужен ряд
печей, установленных в батарею. Организация термического цеха с установкой
камерных печей, обслуживаемых механизированной тележкой, дает возможность
сравнительно просто механизировать все трудоемкие операции, связанные с тер-
мической обработкой. Камерные печи смеханизированной тележкой применяются
для цементации, отжига и тому подобных операций. Эти же печи используются
в термических цехах для обработки молотовых штампов. Печи подобной кон-
струкции строятся разных размеров и мощностей с садкой загружаемого ме-
талла от 0,5 до 20 т.
При нагреве в камерных печах мелких деталей загрузка их в большинстве
случаев осуществляется вручную. Детали укладываются на поддон или непо-
124
средственно на под и после нагрева выдаются is закалочный бак. В случае
применения защитной атмосферы при таком способе выдачи деталей в закалоч-
ный бак они соприкасаются с воздухом, что не всегда допустимо с точки зрения
получения чистой закалки. Кроме того, даже в небольших печах разгрузка
нагретых деталей вручную требует значительного времени и труда рабочего.
Поэтому, во избежание соприкосновения нагретых деталей с воздухом и в целях
осуществления механизации их разгрузки, камерные печи часто снабжаются
механизированным баком, обеспечивающим выдачу деталей из печи без сопри-
косновения их с воздухом.
В качестве примера такой конструкции на фиг. 138 приведена печь муфель-
ного типа с закалочным механизированным баком. Керамический муфель 1
печи не имеет торцевых стен. Рабочее пространство в муфеле изолировано от
проникновения продуктов горения путем уплотнения стыка концов муфеля и
торцевых стенок печи. Отопление печи производится газом посредством четырех
Фиг. 138. Механизированная камерная печь с защитной
атмосферой.
юрелок2, расположенных под муфелем; отвод продуктов горения осуществляется
через канал в своде печи. Печь предназначена для различных видов термической
обработки, включая газовую цементацию и газовое цианирование. Для обеспе-
чения циркуляции защитной атмосферы (подаваемой через трубу в нижней части
загрузочного окна) и равноме лного нагрева в муфеле печи вмонтирована крыль-
чатка 3, приводимая во вращение электродвигателем 4. Подъем заслонок осу-
ществляется посредством пневматических цилиндров.
Детали, подлежащие термической обработке, укладываются па легкий под-
дон. При помощи ножной педали рабочий включает пневматический цилиндр 5,
заслонка 6 загрузочного окна поднимается, поддон с деталями проталкивается
в муфеле печи и устанавливается на двух конвейерных цепях 7. Затем загрузоч-
ное окно закрывается. После окончания процесса нагрева, что фиксируется
специальным реле времени, включается пневматический цилиндр подъемника
заслонки 8 разгрузочного отверстия, и заслонка поднимается. В конце подъема
этой заслонки автоматически включается механизм, приводящий в движение
конвейерные цепи, которые перемещают поддон с деталями в камеру охлажде-
ния, где поддон устанавливается на роликовую платформу 9 закалочного бака.
В конце этой операции автоматически включается пневматический цилиндр 11
подъемной платформы, которая вместе с поддоном опускается в закалочный бак
и после охлаждения поднимается в камеру. В момент окончания подъема
Г25
включается пневматический цилиндр разгрузочной заслонки 12, камеры
охлаждения 13, и детали выдаются из камеры на разгрузочный стол.
При необходимости охлаждения деталей в защитной атмосфере без замочки
их в закалочной жидкости действие цилиндра подъемной платформы выклю-
чается, и детали после их охлаждения выдаются на разгрузочный стол, минуя
охлаждение в закалочном баке.
ПЕЧИ С ВЫДВИЖНЫМИ ПОДАМИ
Основным преимуществом камерных печей является их простота и универ-
сальность в отношении получения любого теплового режима. Однако, несмотря
на различные средства механизации погрузочно-разгрузочных работ, все же при-
менение камерных печей ограничивается вследствие затруднений при погрузке
и разгрузке особо тяжелых деталей. В тех случаях, когда необходимо иметь
камерную печь больших размеров, ее делают с выдвижным подом. Такие печи
получили широкое распространение. В них сохраняются все особенности камер-
ных печей и облегчается загрузка и разгрузка особо тяжелых деталей, которая
Фиг. 139. Печь с выдвижным подом площадью 4,ОХ 1,5 м.
осуществляется вне печи с помощью мостового крана. Выдвижной под печи
выполняется в виде тележки, футерованной шамотным кирпичом, на которой
в случае необходимости укладываются специальные жароупорные приспосо-
бления.
Печи с выдвижными подами выполняются с отоплением различными видами
топлива, а также и с электрообогревом.
С развитием производства промышленных газов в качестве технологического-
топлива стали получать более широкое распространение печи с выдвижным
подом на газовом отоплении, в которых сжигание газа производится непосред-
ственно в рабочем пространстве посредством газовых горелок (фиг. 139). Пло-
щадь пода приведенной па фигуре печи 4x1,5 м. Печь имеет 28 горелок, рас-
положенных в два ряда в шахматном порядке в боковых стенках. Продукты
горения верхнего ряда горелок поступают под свод печи, а нижнего ряда —
под садку деталей. Топки нижнего ряда горелок отделены от рабочего про-
странства решетчатой стенкой, выложенной из шамотного кирпича. Отвод про-
дуктов горения из рабочей камеры производится с пода печи каналами в боко-
вых стенках в два общих коллектора, расположенных на печи. Детали загру-
жают в печь на подставках, общий вес загружаемых в печь деталей 7800 кг.
Удельная производительность печи 1,3 т (нетто) на 1 м2 за операцию. В каче-
стве топлива применен естественный газ теплотворной способностью 8000 ккал/м?..
Расход газа при отжиге равен 90 мъ,:час. Удельный расход при отжиге деталей
(режим 5 час.) равен 0,14 л8 кг металла; к. п. д. печи 18% . Газ и воздух для горе-
ния подаются по отдельным трубам под давлением 300 мм вод ст.
126
Равномерность нагрева деталей достигается применением большого числа-
горелок и расположения их в два ряда с направлением газовых потоков вокруг
садки.
К числу недостатков печей с выдвижным подом относятся сравнительно
большие простои печи и потери тепла в период их разгрузки и загрузки.
Указанные недостатки могут быть сведены к минимуму путем устройства
вечей с двумя выдвижными подами, из которых один находится в печи, пока
другой разгружается и подготовляется к погрузке новой садки. В этом случае
печь не охлаждается, а потери времени ограничиваются лишь временем на
выдвижение тележки из печи и заталкивание приготовленной другой тележки
в печь.
Примером таких конструкций может служить печь, показанная на фиг. 140.
В теплотехническом отношении печь аналогична ранее описанным конструкциям.
Оба торца камеры печи снабжены заслонками, позволяющими производить
выдвижение тележки с любой стороны печи. Печь предназначена для отжига
стальных прутков. Прутки укладываются штабелем с прокладками, что обес-
печивает подвод тепла по всему сечению садки. Площадь пода печи 1,4х
< 7,2;и. Всего в печи размещается 15 т стальных прутков, вес с подставками 18 т..
Удельная производительность печи нетто 1,5 т/м'1 площади пода за цикл..
Печь отапливается мазутом, максимальный расход которого составляет
100 кг/час\ к. п. д. печи 20% . Печь снабжена 12 форсунками низкого давления,
расположенными по шесть с каждой стороны. Продукты горения из боковых
топок поступают под свод рабочей камеры, а отводятся из нее с пода по боковым-
каналам в коллекторы на верху печи. С обеих сторон печи имеются разгрузоч-
ные площадки, соединенные с печью рельсовым путем. Выдвижение пода и его-
вкатывание в камеру осуществляется механизированной лебедкой с электродви-
гателем мощностью 6 кет. Наличие двух подов дает возможность работать,
с бсльшим коэфициентом использования календарного фонда времени, чем
тупиковые печи с одним подом,и позволяет сократить расход топлива за счет
сокращения простоев. Печь с двумя подами может быть использована в цехах
крупносерийного производства для термической обработки стального литья
или по прямому назначению для отжига прутков горячекатанной стали.
Печи с выдвижными подами строятся самых различных размеров, с пло-
щадью пода до 100 л«2 и более. Их сравнительно простая конструкция, универ-
сальность с точки зрения теплового режима позволяют применять их для терми-
ческой обработки самых разнообразных деталей, весом от 0,5 до 100—125 т..
При термической обработке особо крупногабаритных деталей печь с выдвижным
подом является единственным агрегатом для высококачественной обработки.
Примером печи для термической обработки таких крупногабаритных деталей,
как, например, барабаны для нефтеперегонной аппаратуры, может служить,
печь, представленная на фиг. 141 (см. вклейку). Площадь выдвижного пода
равна 4,0x27,5 м, высота от уровня пода до свода 4,45 м. В качестве техно-
логического топлива служит мазут, хотя с таким же успехом можно применить,
любой газ.
Ширина рабочей камеры печи 5 м, высота от уровня пола до уровня свода
6,9 м. Наружные размеры по кладке: ширина 6,3 м, длина 30 м. Кладка стен
печи толщиной 650 мм выполнена из шамотного кирпича. Внутренняя часть,
кладки толщиной в полтора кирпича (350 мм) выполнена из шамотного кирпича
класса Л вперевязку с наружной частью кладки толщиной 300 мм из легко-
весного шамотного кирпича. Свод печи набран из подвесных шамотных кирпи-
чей, изготовленных по специальному заказу. Сводовый кирпич изготовлен
двух фасонов: один, будучи подвешен на специальной металлической подвеске,
является опорой; другой свободно укладывается в гнездо между подвешенными
кирпичами. Толщина свода составляет 380 мм. Печь имеет два ряда форсунок;
нижний ряд расположен на уровне пода с направлением продуктов горения под
обрабатываемую деталь, верхний расположен с таким расчетом, что продукты
горения от детали направляются под свод. Форсунки в количестве 140 шт.
расположены равномерно по всей длине печи из расчета по 35 в каждом ряду.
Такое количество форсунок необходимо для создания равномерной температуры
127
co
i
i
j
i
Фиг. 140. Печь с двумя выдвижными подами (Гипроавтотракторопром).
по всему сечению на всей длине печи. Однако, как показала практика эксплуа-
тации этой печи, оказалось вполне возможным достичь равномерной темпера-
туры при работе половины (через одну) указанного числа форсунок. Следует
отметить удачную конструкцию топок с разделением пламени. Наличие стен
толщиной 650 мм позволило расположить топки в пределах этой толщины.
Каждая топка с целью создания большой прочности перекрыта самостоятель-
ным сводиком толщиной 230 мм (один кирпич). Для разделения пламени топка
изолирована от рабочего пространства решетчатой стеной, выложенной из ша-
мотного кирпича заподлицо с внутренней стенкой печи. Обрабатываемая деталь
(барабан) укладывается на ряд чугунных подставок на высоте от пода 300—
350 мм.
Продукты горения из верхнего ряда топок поднимаются под свод печи,
затем опускаются вниз, а продукты горения из нижних топок частично идут
вверх и частично вниз под деталь. Из рабочей камеры дымовые газы отводятся
через каналы, расположенные на уровне пода по обеим бокам тележки равно-
мерно по всей длине печи. Каждый ряд отводящих каналов соединен с общим
боровом. Всего печь имеет два борова размером 1000x1200 мм каждый. Для
нормальной работы камеры нагрева в борове требуется разрежение порядка
3 мм вод. ст., которое в каждом борове создается собственной трубой диаметром
в устье 1,2 м, высотой 20 м. Обе дымовые трубы расположены по бокам печи.
Печь предназначена для работы на два тепловых режима: а) отжиг на
900° — период нагрева 24 часа, период выдержки 3 часа; б) отжиг на 600° —
период нагрева 18 час., период выдержки 3 часа. Деталь весом 125 т уклады-
вается на чугунные фасонные башмаки, вес которых составляет 15 т.
Удельная производительность печи:
а)	отжиг на 900° — 0,047 т/м-час,
б)	отжиг на 600° — 0,054 т!м2час.
Расход топлива:
а)	мазут 515 кг/час (средний расход) и 720 кг/час (максимальный расход);
б)	генераторный газ теплотворной способностью 1200 ккал/м2 от 5070 мъ/час
(средний расход) до 7820 лгЧчас (максимальный расход).
Всего за цикл отжига при 900° расходуется мазута 13 950 кг или генератор-
ного газа 136 950 м\
Количество необходимого для горения воздуха при работе на мазуте
9400 мя/час, при газовом отоплении — 9450 м'Ччас.
Тепловой баланс за период нагрева и выдержки характеризуется следую-
щими данными:
Отжиг	Отжиг
Расход тепла »/0	при 91)0° при бал
Нагрев садки брутто.................................. 13,1	19,4
Нагрев кладки и потери	через	стенки................... 31	34,6
Физическое тепло продуктов	горения................... 41,4	31,6
Прочие потери........................................ 14,5	14,1
100	100
Печь оснащена форсунками низкого давления. Требуемое давление мазута
1,5 ат, давление воздуха у форсунок 500—600 мм вод. ст.
Подъем торцевых заслонок печи осуществляется специальным механизмом
от электродвигателя мощностью 5,5 кет на каждую заслонку.
Для обслуживания верхнего ряда форсунок по обеим сторонам печи на вы-
соте 3200 мм от уровня пола сооружены площадки. Так как печь вследствие
больших габаритов не размещалась в цехе, то для предохранения ее от атмосфер-
ных осадков опа установлена в специально построенном здании, в котором
сосредоточены все виды обслуживания (подача мазута, воздуха, пирометрический
контроль и т. п.). Загрузка и разгрузка деталей производятся в сборочном цехе,
который связан с печью железнодорожным путем нормальной ширины. Полный
вес подины с нагрузкой 280 т, тяговое усилие на крюке 14 т.
9 Ерохин и Самохин 2957	129
Выдвижная подина из сборочного цеха подается к печи и закатывается
в нее заводским паровозом. Опыт эксплуатации печи показал, что в ней можно
проводить все виды термической обработки крупногабаритных деталей.
Температура во всех точках печи равномерная при всех режимах.
Опыт показал, что возможно использовать часть печи. В тех случаях, когда
требуется загрузить печь деталями меньших размеров, на соответствующей
длине пода выкладывается кирпичная перегородка, которая вдвигается вместе
с подом в печь и перегораживает ее на требуемую длину. В этом случае работают
лишь форсунки загруженной части камеры, остальные выключаются. Печь
может быть рекомендована для термической обработки крупногабаритных уни-
кальных деталей, например, стальных барабанов диаметром до 3,5 .и, длиной
до 27 м и других подобных деталей.
ШАХТНЫЕ ПЕЧИ
Печи с вертикальным расположением камеры нагрева называются шахтными.
По тепловому режиму они аналогичны камерным печам и принадлежат к кате-
гории садочных.
В технологическом отношении они применяются почти для всех операций
термической обработки.
В тех случаях, когда требуется предохранить детали от коробления при
термической обработке, их нагревают в подвешенном состоянии в шахтных
печах и в таком виде переносят в закалочный бак (различные валы, осевой
инструмент, протяжки и т. п.). В шахтных печах нагревают и другие детали,
когда является экономически целесообразным использование этой формы
камеры нагрева. В этом случае детали укладываются на специальные приспосо-
бления и в таком виде загружаются в камеру нагрева. Обычно загрузка
и разгрузка деталей в шахтную печь осуществляются при помощи каких-либо
подъемно-транспортных средств (краны, монорельсы, катучие балки и т. п.).
Шахтная печь при обслуживании ее механизированными средствами загрузки
и разгрузки представляет собой вполне механизированный агрегат, чем и объ-
ясняется довольно широкое распространение этих печей в промышленности.
Шахтные печи строятся различных размеров: диаметром от 0,4 до 3,5 м,
высотой рабочей камеры от 0,6 до 30 м.
В зависимости от размеров шахтных печей, они устанавливаются или непо-
средственно на полу, или частично заглубляются в приямках.
В теплотехническом отношении существуют три основных типа шахтны
печей:
1)	с непосредственным обогревом (электрические или пламенные);
2)	с отдельными топками;
3)	муфельные с рекуперацией теплоносителя (нагретый воздух или продукты
горения).
На фиг. 142 приведена конструкция первого типа с газовым отоплением.
Шахта печи (камера нагрева) представляет собой цилиндр из листового железа
толщиной 3—5 мм, зафутерованный шамотным кирпичом с толщиной стенок
375 мм (полтора кирпича). Внутренний слой футеровки выполнен из шамотного
кирпича класса А, наружный слой толщиной 125 мм — из диатомитового
кирпича.
По высоте шахты расположены три ряда горелок с тангенциальным напра-
влением осей. Благодаря такому расположению горелок достигается равномер-
ный кольцевой поток продуктов горения и исключается возможность местного
перегрева деталей.
Продукты горения из шахты направляются вниз и через восемь каналов,
расположенных по краям дна шахты, и один канал в центре отводятся в боров.
Для шахтных пламенных печей управление движением газового потока
является весьма важным фактором, ибо от него зависит равномерность нагрева
по всей высоте шахты. Управление газовым потоком достигается шибером,
расположенным в общем газоотводящем борове.
130
Продукты горения не должны выбиваться из щелей крышки и вместе с тем
не должны сильно отсасываться боровом. В ряде конструкций шахтных печей
отвод продуктов горения устраивается одновременно сверху и снизу, при этом
оба эти потока регулируются шибером. В приведенной на фиг. 142 печи крышка
выполнена из двух половин. Каждая половина представляет собой жесткий
металлический каркас, зафутероваиный шамотным кирпичом; толщина изоля-
ции 250 мм.
Каждая половина крышки отодвигается своим механизмом с пневматиче-
ским цилиндром. Печь предназначена для термической обработки сварных кон-
струкций диаметром 1,1—1,45 м, высотой до 2,4 м. Температура нагрева 850—
900°. Размеры активной части печи равны: диаметр 2,0 м, высота 2,9 л/. Произ-
водительность печи 600 кг/чаг, к. н. д. печи 20°/0. Детали подвешиваются на
специальной подвеске через отверстия между раздвижными половинами крышки
или устанавливаются на дно шахты. Печь отапливается генераторным газом
теплотворной способностью 1200 ккал!м\ Расход газа при нормальной работе
Фиг. 142. Шахтная печь с непосредственным обогревом (Гипроавтотракторопром).
составляет 600 м?!час. Печь снабжена горелками низкою давления. Газ и воз-
дух подаются по отдельным трубам при давлении 300 мм вод. ст.
Управление горелками централизовано и осуществляется автоматически
из одного пункта.
При использовании монорельса для погрузочно-разгрузочных работ, а также
при механизированном управлении крышками данная печь является вполне
современной установкой и может быть рекоме ндована в специальных случаях
нагрева.
При отоплении шахтных печей мазутом камера горения изолируется от рабо-
чего пространства кирпичной стенкой толщиной 120 мм, выложенной на рас-
стоянии 200 мм от основной стенки, образуя подобие муфеля.
Шахтные печи с такой дополнительной стенкой получили название полу-
муфельных. Топливо сжигается в кольцевой топке, а продукты горения через
систему каналов попадают в рабочее пространство.
Наличие полумуфеля предохраняет детали от местных перегревов, придает
устойчивость процессу горения мазута и обеспечивает равномерный нагрев
по всей высоте шахты.
Однако вследствие непрочности кирпичного полумуфеля печи часто выходят
из строя. К недостатку полумуфельных печей следует также отнести повышен-
ный расход топлива.
В зависимости от габаритов нагреваемых деталей, шахтные печи иногда
строятся с прямоугольной шахтой (фиг. 143). Прямоугольный каркас печи
зафутерован шамотным кирпичом. Толщина стенки печи равна 590 мм. Раз-
меры шахты 820x5400 мм, высота шахты 2400 мм. Печь отапливается генера-
торным газом. Горелки расположены в три ряда по высоте по обеим стенкам.
Камера горения выполнена в виде сплошного канала, проходящего по всей
длине стенки, и изолирована от камеры нагрева решетчатой стенкой. Благодаря
*	131
такому устройству топки достигается устойчивое горение и исключается воз-
можность местного перегрева. Продукты горения из топки через решетчатую
перегородку направляются к центру камеры нагрева, откуда они под действием
разрежения направляются в боров. Крышки печи раздвигаются ручным меха-
низмом от общего штурвала.
По своему производственному назначению печь является узко специализи-
рованной и предназначена исключительно для нагрева стальных листов раз-
мером 2000х500 мм. Температура нагрева до 950°. В печь загружается один
лист. Производительность печи 1200 кг/час; к. п. д. печи 18%. Листы подвеши-
ваются в шахте печи на специальных подвесках, которые проходят через отвер-
стие раздвижной крышки печи. При отоплении печи генераторным газом
расход его составляет 870 м^/час. Генераторный газ и воздух подводятся под
давлением 300 мм вод. ст. по отдельным трубам.
В специальных случаях нагрева в защитной атмосфере шахтные печи стро-
ятся с электрическим обогревом. Примером таких печей могут служить стан-
Фиг. 143. Шахтная печь с прямоугольной шахтой.
дартныс электропечи, выпускаемые трестом «Электропечь», для термической
обработки протяжек. Типовая шахтная печь Г-65 треста «Электропечь» имеет
мощность 65 кет., рассчитана на включение в сеть с напряжением 380/220 в.
Рабочая температура 1300° достигается благодаря применению карборундовых
нагревателей. Рабочие размеры печи 300x300 мм, высота 1250 мм.
Другая печь типа Г-95 мощностью 95 кет аналогична по размерам печи
типа Г-65.
Шахтные электропечи для нагрева больших валов изготовляются с разме-
рами шахты: диаметр до 2—3 м, глубина от 6 до 30 м.
К разновидности шахтных печей относятся конструкции с керамическим
или из жароупорной стали вертикальным муфелем. По роду обогрева шахтные
муфельные печи подразделяются па газовые и электрические.
В отличие от шахтных печей с непосредственным обогревом муфельные печи
применяются в основном для химико-термической обработки, например, для
газовой цементации, для азотирования и тому подобных операций. При опера-
циях термической обработки до 900—950° печи делаются с металлическим муфе-
лем; при необходимости иметь более высокую температуру муфели делаются
керамическими, например, карборундовые для нагрева до 1300°.
К числу шахтных печей, получивших широкое распространение в промыш-
ленности, относятся печи с муфелем из жароупорной стали, допускающие ма-
ксимальную температуру нагрева 900—950°. Примером такой печи может слу-
жить печь для газовой цементации (фиг. 144).
В качестве газового карбюризатора используется пиробензол, вводимый
в нагретую до 900° реторту через капельник или специальным насосом. Кон- ;
-струкция печи представляет собой металлический цилиндр, зафутерованный
шамотным кирпичом. В стенках печи вместе с шамотной кладкой закладываются ;
132
шамотные полочки для размещения на них нагревательных элементов. Литая
нихромовая реторта закрывается с помощью откидных болтов теплоизолиро-
ванной крышкой, которая обеспечивает герметичность в реторте. По центру
крышки проходит вертикальный вал, на одном конце которого укреплена
крыльчатка, а на другом конце электродвигатель мощностью 1 кет. с числом
оборотов 1500 в минуту. Детали укладывают в дырчатые корзины из жароупор-
ной стали, которые краном или монорельсом загружаются в реторту. После
разогрева печи с садкой в реторту начинают подавать пиробензол по 50—60 ка-
пель в минуту. Под действием высокой температуры пиробензол быстро превра-
щается в науглероживающий
газ и вентилятором прогоняется
сквозь садку. Отработанный газ
отводится из печи через трубу
в крышке печи. Детали после
окончания цементации могут
быть непосредственно закалены
.то
--—
Фиг. 144. Муфельная шахтная печь для газетой цементации
(Гн проа втотр акторопром).

255-^300-
или охлаждены в реторте. В последнем случае вся реторта краном вынимается
и устанавливается в футерованный колодец для охлаждения.
Реторта, отлитая из стали ЭЯЗС, может успешно работать в течение около
6000 час. Количество деталей, загруженных в реторту, не должно превышать
65- 70% объема корзин. Температура в печи поддерживается в пределах
920—930°.
В описываемой печи полезный размер реторты составляет диаметр 500 мм,
глубина 950 мм. В такую реторту загружается 300—320 кг деталей (нетто).
Производительность печи при глубине цементации 1,25—1,45 мм равна 30—
35 кг/час; к. п. д. печи 50% . Рабочая мощность печи 36 кет.-, установленная мощ-
ность 50 кет. Печь — однофазная, трехзонная. Рабочее напряжение в верхней
зоне 90 в, средней зоне— 127 в, и в нижней — 116 в. Питание элементов от
сети 380 в через понижающий трансформатор.
Нагреватели выполнены из нихромовой лепты сечением 2,5 '<25 мм. Удельный
расход энергии 300 квпит нетто и 380 квт/т брутто.
Основная характеристика выпускаемых трестом «Электропечь» шахтных
ретортных печей для газовой цементации приводится в табл. 11.
Современные шахтные электропечи с ретортой могут быть рекомендованы
к широкому применению. Основным их преимуществом являются простота
обслуживания, высокие технические показатели, быстрый и несложный пере-
ход с одного режима на другой, малая занимаемая площадь. При установке.
133
Т а и лица 11
Характеристика ретортных печей треста „Электропечь"
Тип печи	Мощность в кет	Напряжение сети в в	Рабочая температура в °C	Рабочие размеры в мм		Количество загружаемого металла в кг
				Диаметр реторты	Высота	
Ц-25	25	380/220	950	300	450	50
Ц-35	35	380/220	950	300	600	100
Ц-60	60	380/220	950	450	600	150
Ц-75	75	380/220	950	450	900	200
Ц-90	90	380/220	950	600	900	400
Ц-105	105	380/220	950	600	1200	500
		 							
по лескольку штук в линию и обслуживании линии монорельсом с электро-
тельфером или другими подъемными средствами обслуживание печей не требует
большой затраты физического труда.
Шахтные электропечи могут также применяться для азотирования. Для
этой цели может быть использована печь типа ПА-32Д (фиг. 145) производства
Фиг. 145. Шахтная электропечь для азотирования.
треста «Электропечь». Печь выполнена в виде цилиндра с изоляцией толщиной
150 мм и кладкой из фасонного шамотного кирпича толщиной 65 мм. Ленточ-
ные нагреватели крепятся на жароупорных крючках в три ряда по высоте печи.
С целью герметичности крышка 1 уплотняется масляным затвором 2 глубиной
200 мм.
Детали, уложенные в корзины с дырчатым дном, загружаются краном или
электротельфером в шахту. Циркуляция газа осуществляется крыльчаткой 3,
приводимой во вращение электродвигателем 4 мощностью 1,3 кет, располо-
женным внизу печи. Крышка печи отводится в сторону ручным механизмом.
В табл. 12 дана характеристика печей для азотирования, выпускаемых тре-
стом «Электропечь».
На фиг. 146 приведена шахтная электропечь конструкции Гипроавто-
тракторопрома для антикоррозионного азотирования, мощностью 30 кет.
Кладка печи выполнена из фасонного шамотного кирпича и слоя толщиной
125 мм изоляционного трепелового кирпича. Спиральные нагреватели распо-
ложены на полочках фасонного кирпича. Сварная реторта / диаметром 550 мм
134
Таблица 12
Характеристика шахтных печей для азотирования
Тип печи	Размеры рабочего пространства			Габаритные			Электрические данные				Эксплуатационные данные		
				размеры		1 05 1 . Высота | *• 1							
	Диаметр в м	Глубина в м	Объем в .и3	1 Длина	Ширина		Мощность в кет	1 Напряже- ! ние в в	Число фаз	Число зон	Темпера- тура в °C	Единовре- менная садка в кг	11отерн холостого хода в кет
IIA-32-1	0,5	0,65	0,13	2,4	2,2	2,4	30	220	1	1	650	300	8
II Л-32-Д	0,5	1,2	0,24	2,7	2,3	2,9	45 |	220	3	1	650	600	10
вид по стрелке Д ।
Фиг. 146. Шахтная проходная электропечь для антикоррозионного азотирования
(Гипроавтотракторопром).
и высотой 970 мм выполнена из жароупорной листовой стали. К верхнему ее
концу приварен желоб кольцевого масляного затвора 2. Запорный желоб 3
затвора герметически присоединен к каркасу чугунной крышки печи. Цирку-
ляция газов осуществляется крыльчаткой 4, приводимой во вращение электро-
двигателем 5 мощностью 1 кет. Внизу реторты имеется теплоизоляционная
135
перегородка 6 шторного типа, состоящая из двух половин. В момент загрузки
и разгрузки печи обе половины с помощью ручного механизма 8 отводятся
в специальные карманы 7. После того как детали на приспособлениях устана-
вливаются в печь, обе половины перегородок устанавливают в рабочее поло-
жение, чем и изолируют реторту от охладительного бака 9. Затем монорельсом
накрывается крышка. Разгрузка деталей производится не через крышку, а
через дно. Перед разгрузкой изолирующая перегородка 6 отводится в карманы,
садка опускается в масляный бак и поворачивается в положение выдачи садки
из бака (на фигуре показано штрихпунктиром). После этого ручной лебедкой 10
садка поднимается на уровень печи. В этом положении садка снимается,
а платформа снова опускается в бак и устанавливается в рабочее положение.
Фиг. 148. Шахтная газовая печь
для отпуска.
Таким образом, загрузка печи производится через верхний открывающийся
конец реторты, а разгрузка — через разнимающееся дно, благодаря чему та-
кая печь носит название шахтная проходная.
На фиг. 147 приведена конструкция шахтной электропечи для отпуска.
Реторта печи 1 из жароупорной листовой стали крепится точно в центре. Спи-
ральные нагреватели 2 установлены на стенках печи. Между ретортой и изоля-
ционной стенкой 3 имеется зазор для циркуляции воздуха. На днище печи раз-
мещена крыльчатка 4, вращаемая электродвигателем 5. Подъем крышки печи
осуществляется ручным рычажным механизмом 6. Благодаря интенсивному
движению воздуха в печи достигается быстрый и равномерный нагрев садки
с точностью до 5°.
К числу серийных шахтных печей для отпуска относятся получившие
широкое распространение печи типа ПН-31, ПН-32 и ПН-34 производства
треста «Электропечь».
Основная характеристика этих печей приведена в табл. 13.
При наличии газа для целей отпуска могут быть с успехом использованы
шахтные печи газового отопления (фиг. 148).
136
Таблица 13-
Основная хг	рактеристика шахтных		конвекционных печей		треста „Электропечь*	
Тип печи	Мощность	Напряжение	Рабочая	Расчетная	Рабочие размеры в л/л/	
		сеiи в в	температура	ПрОИЗВОДИТС.1 ь-		
			в °C	ноегь в кг1ч<1€	Диаметр	Высота
ПН-31	24	380/220	650	100*	400	500
ПН-32	36	380/220	650	280	500	650
ПН-34	75	380/220	650	550	950	1220
* Практическая производительность печей несколько ниже: 1111-31 — около 60—7и кг/час около 180—200 кг час, ПН-31 — около 350—400 кг(чае.						: ПН-32-
________	.	________ J
Конструктивно печь во многом напоминает аналогичную печь с электро-
обогревом.
Детали загружаются, так же как и п электрической печи, в дырчатых кор-
зинах. Крышка печи облегчена и открывается ручным рычажным механизмом.
Кольцевая топка с тангенциально направленными горелками низкого давления
расположена на дне печи. Регулирование горения может осуществляться либо-
вручную посредством крана, установленного на общей трубе, либо автоматически
от исполнительного механизма. Направление продуктов горения совпадает
с направлением вращения крыльчатки, находящейся на дне шахты. Растопка
печи и ее пуск осуществляются при помощи контрольных горелок. Газо-воздуш-
ная смесь в контрольной горелке зажигается приспособлением по типу запаль-
ной свечи от электричества.
После того как контрольная горелка зажжена, что наблюдается через слю-
дяную крышку гляделки, пускают газо-воздушную смесь во все горелки.
Указанные печи строятся на два температурных режима — 400 и 650'.
Отличаются эти печи лишь материалами реторт и других нагревающихся
частей.
В печи для нагрева до 650‘ реторта и другие металлические части изготов-
ляются из жароупорной стали; в печах для нагрева до 400° применяется обыч-
ная сталь. Печи предназначены для отпуска закаленных деталей для термиче-
ской обработки цветных металлов и т. и.
Печи подобно описанным выше имеют размеры: диаметр от 360 до 940 мм\
высоту от 450 до 1100 мм.
Основными преимуществами шахтных печей для отпуска являются простота
Конструкции, высокий к. п. д., низкие первоначальные капитальные затраты,
надежность в эксплуатации, устойчивость теплового режима, малая занимае-
мая площадь. При установке комплекта таких печей в ряд с обслуживанием их
общим монорельсом или краном трудоемкость операции отпуска сводится
к минимуму.
КОЛПАКОВЫЕ ПЕЧИ
Печи, у которых камеры нагрева выполнены в виде переносного колпака,
называются колпаковыми.
По форме колпаковые печи выполняются прямоугольными и круглыми (по-
следние часто называются колокольными). По роду обогрева они подразделяются
на электрические и газовые. Всякая колпаковая печь состоит из трех основных
частей: съемной нагревательной камеры (колпака), съемного муфеля и пода
печи (основания). Колпаковые печи предназначены в основном для светлого
отжига холоднокатанных стальных листов, холоднокатанной стальной ленты
в рулонах, для отжига проволоки в бунтах и тому подобных работ. С целью-
137
уменьшения потерь защитной атмосферы и предотвращения проникновения воз-
.духа в муфель съемный нагревательный колпак и муфель уплотняются с по-
мощью песочного или гидравлического затвора. Технологической особенностью
колпаковых печей является возможность разделения процесса термической
обработки на два самостоятельных периода — период нагрева и период охла-
ждения. Оба процесса осуществляются на двух разных подах, в связи с чем
часто в комплект колпаковой печи входят два-три дополнительных колпаковых
пода с муфелями. Изделия (лента в рулонах, листы, бунты и т.п.)укладываются
на под печи и закрываются колпаковым муфелем, изготовленным из жаро-
упорной листовой стали толщиной 3—4 мм. В прямоугольных печах колпако-
вый муфель с целью придания большей жесткости выполняется с волнистыми
стенами; круглый муфель изготовляется с гладкими стенками. На изделия,
закрытые муфелем, устанавливается нагревательный колпак. В процессе нагрева
и охлаждения в муфель все время подается защитная атмосфера. После окон-
чания периода нагрева до заданной температуры и определенного периода вы-
держки при заданной температуре нагревательный колпак краном снимается
с подины и устанавливается на другую нагруженную изделиями и закрытую
муфелем подину. Первая подина с изделиями под муфелем начинает охла-
ждаться, тем временем происходит нагрев другой садки. Такая организация
работы исключает потери тепла при остывании муфеля, исключаются простои
печи, повышается к. п. д.
При газовом обогреве колпаковые печи снабжаются системой трубчатых
нагревателей. В качестве нагревательных элементов применяются трубы диа-
метром 80—90 мм из жароупорной стали с толщиной стенок 3—5 л/.и.
Применяются два вида расположения нагревательных элементов — вер-
тикальное и горизонтальное. При горизонтальном расположении элементов
они подвешиваются на боковых стенках с таким расчетом, чтобы большая часть
тепла выделялась в зоне нижней части садки. Это обстоятельство необходимо
учитывать, особенно при нагреве пакета листов, потому что прогрев их идет
вдоль листа, низ садки не обогревается и имеет более низкую температуру.
Создание равномерной температуры достигается применением диффузион-
ных горелок, растягивающих процесс горения по всей длине трубы.
При вертикальном расположении трубчатых элементов, с целью передачи
большего количества тепла в нижней части садки, применяют горелки с хоро-
шим смещением газа и воздуха, что позволяет достичь большей температуры внизу
садки. Если процесс горения завершается на более коротком участке трубы,
то внизу трубы температура оказывается более высокой и постепенно пони-
жается в верхней части.
Продукты горения отводятся с другого конца трубы посредством эжектора
через диффузор в газоотводящую трубу.
Зажигание горелок производится от факела; сперва поджигают вспомога-
тельную горелку, от которой зажигаются основные горелки. От излучающих
элементов тепло передается садке через муфель, вследствие чего темпе-
ратура между муфелем и стенками камеры нагрева выше на 60—80°, чем
в муфеле.
Трубчатые нагревательные элементы с вертикальным расположением уста-
навливаются вдоль стенок печи на крючьях, заложенных в кладку; расстояние
между элементами равно двум-трем диаметрам труб. К нижнему концу трубы
подводится горелка, через верхний ее конец удаляются продукты горения.
С целью создания условий более полного горения газа и повышения коэфициента
теплопередачи продуктами горения труба заполняется керамическими (алун-
довыми) вставками, нанизанными на цепочку из жароупорной стали. Трубча-
тые элементы имеют U-образную форму. При горизонтальном расположении
нагревательных элементов, имеющих U-образную форму, общая длина элемен-
тов значительно больше, чем при вертикальном расположении, благодаря чему
достигается лучшее использование тепла. Для создания разрежения в трубе
на конце каждого элемента со стороны выхода продуктов горения устанавли-
вается эжектор, который также способствует принудительному удалению отхо-
дящих газов.
138
965 г------2935----—I 4(7/7 \-652-
Фиг. 149. Колпаковая печь с горизонтальным расположением трубчатых элементов (Стальпроект):
1 — наружный колпак с излучающими трубами и футеровкой; 2 ~ внутренний колпак; 3 — основание печи: 4 садка; 5 — захват для крюка крана; 6 — излучающие трубы.

При температуре нагревательных элементов 1000—1050° температура в печи
достигает 900-—950°.
На фиг. 149 приведена конструкция колпаковой печи с горизонтальным
расположением трубчатых элементов вдоль боковых стен. Печь снабжена горел-
ками диффузионного горения, что позволяет растянуть процесс горения на всю
длину нагревательных элементов. По данным Стальпроекта первая половина
элемента нагревается значительно выше, чем вторая, что свидетельствует о пол-
ном сгорании газа в первой половинетрубы. Расход топлива за цикл сильно ме-
няется; в период нагрева до заданной температуры расход топлива выше
в 6—7 раз, чем в момент выдержки. Регулирование расхода горючего путем умень-
шения его подачи приводит к неравномерному нагреву по длине трубы. По-
Фиг. 150. Колпаковая печь с принудитель-
ной циркуляцией защитной атмосферы.
этому с целью поддержания равно-
мерной температуры в печи горизон-
тальные нагревательные трубчатые
элементы работают по принципу
электронагревателей, т. е. горелки
последовательно полностью вклю-
чаются и полностью выключаются.
Зажигание горелок производится от
постоянно действующих вспомога-
тельных горелок, потребляющих
около 20°/(, газа от полного его рас-
хода основными горелками. Для обе-
спечения рабочей температуры печи
850—950° температура нагреватель-
ных элементов должна быть 1000 —
1100°, что определяет теплопередачу
от стенок нагревательных элементов
в пределах 15 000—20 000 ккал!час
на 1 л;3 поверхности трубы.
С целью ускорения нагрева садки
и повышения производительности
печи в некоторых конструкциях
колпаковых печей применяется при-
нудительная циркуляция защитной
атмосферы (фиг. 150). Нагреватель-
ные трубчатые элементы 6 U-образ-
ной формы расположены под муфе-
лем 2 вместе с садкой 4, что спо-
собствует лучшей теплоотдаче от труб к садке. Продукты горения из
нагревательного элемента попадают в пространство между наружным колпа-
ком и муфелем, что способствует лучшему использованию тепла отходящих
газов и уменьшает потери тепла муфелем в окружающее пространство. Отвод
продуктов горения из-под наружного колпака 3 производится через отверстие
расположенное в своде колпака.
Крыльчатка 5 смонтирована в центре основания 1 печи.
Колпаковые печи с электрическим обогревом по конструкции аналогичны
печам с газовым обогревом и наряду с последними получили широкое распро-
странение в промышленности.
Колпаковые печи являются вполне современным оборудованием термиче-
ских цехов, производящих термическую обработку холоднокатанной ленты,
качественной проволоки и т. п.
В колпаковых печах благодаря герметичности муфеля расход защитной
атмосферы сводится к минимуму.
Удельная производственная площадь, необходимая для установки колпа-
ковых печей, меньше, чем для других типов печей.
Для обслуживания колпаковых печей в термическом цехе должны быть
предусмотрены соответствующие подъемно-транспортные средства (краны).-
14(1.
КОНТЕЙНЕРНЫЕ ПЕЧИ
Контейнерные печи в конструктивном отношении принадлежат к разновид-
ности муфельных печей и предназначены для азотирования стальных деталей.
Печи имеют электрический обогрев.
Процесс азотирования подобно процессу светлого отжига делится на два
основных периода: период нагрева и период охлаждения. Как нагрев, так й
охлаждение совершаются под непрерывным потоком паров смеси аммиака и
продуктов его диссоциации. Этим определяется некоторая аналогия конструк-
ций контейнерных печей с колпаковыми печами. Контейнерные печи, так же
как и колпаковые, состоят из трех основных частей: камеры нагрева, основания
и муфеля.
Существуют два типа контейнерных печей: а) печи с передвижной
нагревательной камерой при неподвижном основании б) печи с выдвижным
контейнером при неподвижной
камере. Время нагрева до тем-
пературы азотирования и вы-
держки при этой температуре
значительно больше времени
охлаждения, вследствие чего
печи с передвижной камерой
имеют, как правило, один
сдвоенный под, рассчитанный
на установку двух контейнеров,
а печи с выдвижным контей-
Фиг. 151. Контейнерная печь с передвижной нагревательной камерой.
нером требуют дополнительную площадку для охлаждения контейнера вне
печи. В контейнерных печах с двойным подом нагревательная камера является
проходной и может передвигаться с одной подины на другую, вследствие
чего такие печи получили название печей с передвижной камерой. Одна из
конструкций такой печи приведена на фиг. 151. Печь имеет один сдвоен-
ный стационарный под, на котором устанавливаются два контейнера с дета-
лями для азотирования.
Контейнеры имеют сварную конструкцию из жароупорной листовой стали
ЯЗС. Крышка контейнера уплотняется песочным затвором. В некоторых печах
для лучшей циркуляции паров аммиака устанавливаются вентиляторы.
Камера нагрева выполняется в виде жесткого металлического каркаса,
зафутерованного шамотным кирпичом. Передвижение камер осуществляется
от электродвигателя, а при небольших размерах камеры — ручным механиз-
мом. Нагреватели монтируются па своде и поду печи, причем верхний ряд
нагревателей устанавливается на жесткой раме, изготовленной из полосовой
жароупорной стали. В качестве электроизоляторов рамы от нагревательных эле-
ментов применяются алундовые гребенки, сквозь пазы которых проходят лен-
точные сопротивления. Оба конпа нагревателя выведены на одну сторону печи.
Рама нагревателен опирается на два жароупорных уголка и может быть выдви-
нута для ремонта. Наличие передвижной камеры позволяет использовать ее
исключительно для целей нагрева. Охлаждение азотированных деталей, их
загрузка и разгрузка осуществляются вне печи. Для перемещения камеры
141
с одной подины на другую ее устанавливают на двух парах колес, перемещаю-
щихся по рельсовым путям.
Размеры контейнера2,2X 1,0X0,64м. Установленная мощностьпечи 100кв/л,-
Количество одновременно загружаемых деталей — до 1000 кг. Преимуществом
печей с передвижной нагревательной камерой является возможность работы
без значительных потерь тепла кладкой при перемещении камеры с одной по-
дины на другую. Подъем дверец камеры осуществляется электродвигателем
мощностью 0,8 кет.
Подключение нагревателей печи к источнику питания осуществляется гиб-
кими бронированными проводами, позволяющими передвигать камеру без отклю-
чения ее от электросети.
ПЕЧИ С ВРАЩАЮЩИМИСЯ РЕТОРТАМИ
Печи с вращающейся ретортой (фиг. 152) широко распространены для газо-
вой цементации мелких деталей несложной формы. Печь представляет собой
металлический (из листовой стали) барабан, зафутерованный шамотным кир-
пичом. Внутри барабана помещена вращающаяся на четырех опорных роликах 2'
Фи1. 152. Цементационная печь с вращающейся ретортой.
нихромовая литая реторта 1. Опорные ролики укреплены на торцевых плитах
печи. Механизм вращения реторты состоит из электродвигателя 4 мощностью*
0,85 кет, червячной и цепной передач. Скорость вращения регулируется вариа-
тором скоростей.?. Загрузочный конец реторты имеет герметично закрывающуюся
крышку с футерованным экраном. Науглероживающий газ подводится через
трубу в задней стенке реторты, которая, будучи укреплена на цапфах, может
наклоняться при помощи ручного механизма. По принципу работы этот тип
ретортных печей принадлежит к печам периодического действия. После окон-
чания цикла цементации крышка реторты снимается, реторта наклоняется и
детали высыпаются в закалочный бак. Рабочие размеры реторты: диаметр
0,36 м, длина 1,2 м, полный объем 0,1 м9.
Количество металла, загруженного в печь, около 250 кг.
Температура цементации 920°.
При глубине цементованного слоя 0,4—0,6 мм необходимое для цементации
время составляет 5—6 час. Производительность печи при этом режиме — до<
50 кг!час. Удельная производительность—до 500 кг1мА час. В качестве топлива
может быть применен любой газ. В представленной конструкции установлены
горелки инжекционного типа для сжигания генераторного газа с теплотворной
способностью 1200 ккал/м9.
142
Расход газа 60 я '/час, удельный расход 1,2 лг3/'/сг, к. п. д. печи 12°/0. Давле-
ние газа у горелок 700—1000 мм вод. ст. Воздух для горения инжектируется
из цеха. Расход газового карбюризатора около Зм*/час. При цементации мелких
деталей в цехах массового производства такие печи целесообразно располагать,
в виде батареи, снабдив каждую печь соответствующим закалочным баком.
ЭЛЕВАТОРНЫЕ ПЕЧИ
Печи с поднимающимся подом называются элеваторными. Нагревательная
камера представляет собой прямоугольный колпак из листовой стали, зафуте-
рованный шамотным кирпичом. Нагревательная камера устанавливается на ме-
таллических колоннах на высоте околоЗм над уровнем пола. Поднимающийся
под печи устроен в виде тележки, зафутерованной шамотным кирпичом. Нагру-
женная деталями тележка поднимается специальным подъемным механизмом
и удерживается в верхнем положении особыми захватами. Для создания герме-
Фиг. 153. Элеваторная однокамерная электропечь тина П-650
(трест «Электропечь»).
тичности в камере нагрева тележка по ее периметру имеет песочный затвор.
Подъем тележки осуществляется гидравлическим подъемником или механизмом,
приводимым в движение электродвигателем. После достижения крайнего верх-
него положения тележка автоматически останавливается и находится в таком
положении до окончания процесса термической обработки. Элеваторные печи
применяются для отжига отливок на ковкий чугун. Они строятся с одной и
двумя камерами.
Полная герметичность печи позволяет вести нагрев в защитной атмосфере,
что делает излишним упаковку отливок при их отжиге. Элеваторные печи
строятся с расчетом на единовременную садку от 16 до 30 т металла.
На фиг. 153 представлена однокамерная элеваторная электропечь типа
П-650 треста «Электропечь», предназначенная для отжига отливок на ковкий
чугун. Размеры рабочего пространства печи: длина 6,7 м, ширина 2,6 м, вы-
сота 1,6 м. Вес садки 30 т, вес тары около 7 т, вес вагонетки 13 т. Общий вес
печи с тележкой 97 т. Установленная мощность 650 кет, напряжение питаю-
щего тока 380 в. Печь имеет три фазы, нагреватели 5 соединены звездой. Ма-
ксимальная температура нагрева 970°. Габаритные размеры садки: ширина
2,0 м, длина 6,0 м, высота 1,6 м. Нагреватели —ленточного типа. Нагруженная
отливками подина 3 устанавливается на платформу гидравлического подъем-
143
.ника 6 и поднимается в нагревательную камеру 1. Камера установлена на десяти
металлических колоннах 2. Кладка печи 4 выложена из шамотного кирпича
и имеет теплоизоляционный слой из легковесного кирпича. Общая высота печи
<5,83 м, глубина приямка для гидравлического механизма 6 м. Общий цикл
отжига, в зависимости от толщины отливок и химического состава чугуна,
колеблется от 65 до 75 час.
Обе стадии графитизации производятся в одной камере. С целью более эффек-
тивного использования элеваторных печей их целесообразно делать с двумя
камерами, из которых одна служит для первой стадии графитизации, другая —
„для второй. Элеваторная печь с разделением цикла отжига на две стадии в само-
стоятельных камерах (фиг. 154) конструктивно аналогична однокамерной.
Камера 1 для второй стадии графитизации снабжена трубами 2, по которым
•с помощью крыльчатки прогоняется холодный воздух, чем достигается ускоре-
ние охлаждения садки.
Фиг. 154. Элеваторная двухкамерная электропечь.
Элеваторные печи по сравнению с к. мерными на стационарном поду являются
технически более совершенными. В них возможен отжиг отливок без упаковки
в защитной атмосфере. При герметичном каркасе и наличии песочного затвора
по всему периметру тележки достигается минимальный расход защитной атмо-
сферы. При наличии рельсовых путей в цехе элеваторные печи допускают про-
изводить погрузочно-разгрузочные работы на специальных площадках.
Однако, несмотря на это, элеваторные печи не свободны от ряда весьма су-
щественных недостатков: загрузка их массивными садками, доходящими до
25—30 т, при высоте загрузки до 1,5 м приводит к увеличению цикла отжига
в 1,5—2 раза по сравнению с толкательными печами, где высота садки не пре-
вышает 0,4 м. Кроме того, в этих печах при отжиге тонких фасонных отливок
большими партиями при большой высоте садки, а следовательно, большом давле-
нии в нижних слоях, обрабатываемые отливки деформируются, причем число
деформированных деталей доходит до 25—30% от общего их количества. Для
исправления этих отливок приходится вводить дополнительную операцию
правки на прессах.
Указанные недостатки элеваторных печей могут быть значительно уменьшены
путем изменения их конструкции подобно тому, как это показано на фиг. 155.
В этом измененном типе элеваторной печи сочетается ее универсальность в смы-
сле достижения любого теплового режима отжига в зависимости от размеров
отливок и химического состава чугуна, а также возможность уменьшения слоя
садки. В конструктивном отношении печь включает в себя элементы, присущие
элеваторным и толкательным печам. Кожух печи сварной из листовой стали
и укреплен на жестком каркасе. Кладка нагревательной камеры выложена из
шамотного кирпича. Камера печи герметична, что позволяет производить отжиг
144
в защитной атмосфере. Нагрев осуществляется газом при его сжигании
в излучающих трубах U-образной формы. С таким же успехом нагрев может
быть осуществлен и при помощи электричества с обычными нагревательными
элементами.
Камера печи 1 (фиг. 155) установлена на металлических колоннах 2, так
что под находится на высоте 2,5 м от уровня пола.
Печь оборудована двумя гидравлическими толкателями 3 и 11 и двумя эле-
ваторного типа подъемными механизмами 5 и 6. Платформы 7 и 8 элеваторных
подъемников уплотнены песочным затвором и открываются только в момент
загрузки и выгрузки, что сводит потери защитной атмосферы к минимуму.
Отливки, подлежащие отжигу, укладываются в ящики из жароупорной стали
на дырчатых поддонах. На каждый поддон размером 450x450 мм устанавли-
вается ящик, вмещающий в себя 225 кг деталей. Нагруженные поддоны по
пять штук в один ряд направляются на пять пар рельсовых направляющих 9,
расположенных под печью. Другие пять пар направляющих 10 расположены
на поду нагревательной камеры. После загрузки поддонами всей площадки
Фиг. 155. Элеваторная печь с толкателем.
под печью их начинают загружать в печь. Загрузка печи осуществляется меха-
низмами в следующем порядке: а) загрузочная платформа 8 опускается с пода
печи до уровня подподовых направляющих; б) гидравлический толкатель 11
проталкивает все поддоны на нижней площадке, так что первый ряд нагружен-
ных поддонов продвигается на платформу загрузочного элеватора; в) загрузоч-
ный элеватор поднимает в печь весь ряд поддонов на уровень направляющих
в камере нагрева; г) включается гидравлический толкатель 3 исталкиваетсплат-
формы подъемника весь ряд поддонов, продвигая их на направляющие в камере
нагрева. После этой операции на нижнюю загрузочную площадку на освобо-
дившееся место устанавливается новый ряд поддонов с заготовками. Затем эле-
ватор загрузочного конца печи опускается, и весь цикл работы механизмов по-
вторяется в описанной выше последовательности до полной загрузки камеры
нагрева. Нижний ряд подподовых направляющих при каждом цикле протал-
кивания пополняется новым рядом нагруженных поддонов. В тот момент,
когда в загруженной камере нагрева начинается цикл отжига, на нпжней’пло-
щадке ожидает своей очереди отжига полная садка печи.
После окончания цикла отжига печь полностью разгружается и одновременно
загружается новой партией деталей.Процесс загрузки и разгрузки осуществляет-
ся следующим порядком: а) загрузочный элеватор 8 опускается па уровень ниж-
него ряда направляющих; б) толкатель 11 у разгрузочного конца под печью
проталкивает все поддоны на один ряд, при этом первый ряд поддонов на ниж-
ней площадке сталкивается на платформу загрузочного элеватора; в) загру-
зочный элеватор поднимает поддоны впечь на уровень подовых направляющих;
г) толкатель 3 загрузочного конца сталкивает этот ряд поддонов на подовые
направляющие камеры нагрева, при этом все поддоны проталикаются на один
ряд, а крайний ряд поддонов у разгрузочного конца движением всех поддонов
10 Ерохин и С.1МОХИН С9Г'7	145
сталкивается на платформу 7 разгрузочного элеватора; д) разгрузочный и за-
грузочный элеваторы опускаются до уровня нижних подподовых направляю-
щих; в) нижний толкатель 11 у разгрузочного конца проталкивает поддоны
с нагретыми деталями вперед, и все поддоны на нижних направляющих переме-
щаются на один ряд, при этом первый ряд поддонов сталкивается на платформу
загрузочного элеватора и подается в камеру нагрева, как это уже было описано.
Затем эти операции повторяются до полной разгрузки печи и загрузки ее
новыми отливками.
Отливки в камере нагрева подвергаются отжигу, а отливки, находящиеся
на нижних направляющих, охлаждаются до температуры цеха. После охлажде-
ния отливки с нижних направляющих разгружаются, а вместо них нагружается
новая партия отливок.
Этот процесс осуществляется следующим порядком: на обоих концах ниж-
них направляющих имеются передвижные тележки, одна 12 для разгрузки,
другая 13 для погрузки. Поддоны проталкиваются толкателем к разгрузоч-
ному концу, при этом первый ряд поддонов сталикивается на разгрузочную
тележку 12, которая затем выкатывается из-под печи к рольгангу. Поддоны
стаскивают с тележки на рольганг, где они опрокидываются и пустыми пода-
ются к загрузочной площадке Нагруженные поддоны устанавливаются на
загрузочную тележку 13, которая затем вкатывается под печь между толка-
телем и нижними направляющими. Нижний толкатель 11 сталкивает поддоны
с разгрузочной тележки на направляющие 9, при этом все поддоны на напра-
вляющих перемещаются на один ряд, а первый ряд заталкивается на разгру-
зочную тележку 12. Так производится разгрузка нижних направляющих от
остывших отливок и загрузка их новой партией отливок, подлежащих от-
жигу. После окончания цикла отжига в печь снова загружаются отливки
в описанном выше порядке.
Всего по длине печи устанавливается 12 рядов поддонов, а по ширине —
5 рядов, т. е. 60 поддонов, несущих на себе 15 т отливок.
Обогрев печи производится газом при помощи двадцати нагревательных
трубчатых элементов, из которых 11 шт. расположены на поду печи, а остальные
на своде печи.
Отжиг ведется по режиму: нагрев до 950°, выдержка при этой температуре,
понижение температуры до 820°. Для быстрого снижения температуры в трубы
вместо горючего подают холодный воздух от крыльчатки. После выравнивания
температуры садки при 820° происходит медленное понижение температуры
со скоростью от 2 до 8° в час, в зависимости от химического состава чугуна;
при этом нагревательные элементы работают то как охладительные, то как
нагревательные, автоматически переключаясь в зависимости от показаний тем -
пературы.
Этот тип печей может быть рекомендован для цехов серийного и крупносе-
рийного производства. В нем сочетаются универсальность, присущая камерным
элеваторным печам, скоростной режим нагрева благодаря малому слою нагрузки,
присущий толкательным печам, и снижение коробления отливок. Производи-
тельность печи зависит от режима отжига.
При 36-часовом режиме суточная производительность составит 10 т отож-
женных деталей. Все механизмы печи сблокированы и действуют автомати-
чески.
Глава II
ПЕЧИ НЕПРЕРЫВНОГО ДЕЙСТВИЯ
Печи, в которых тепловой режим по зонам рабочего пространства является
постоянным, а нагреваемые детали непрерывно или с определенными интерва-
лами перемещаются в рабочем пространстве, называются печами непрерывного
действия. Условия непрерывного перемещения деталей в печи определили раз-
личные типы устройств для механизации процесса термической обработки.
Современные печи непрерывного действия являются весьма сложными и
дорогими. Однако, несмотря на дороговизну, они благодаря механизации и
автоматизации трудоемких операций получили широкое распространение в тер-
мических цехах предприятий крупносерийного и массового производства.
Для обеспечения стахановских методов работы необходимо, чтобы современ-
ная печь непрерывного действия:
1)	обладала достаточно высокой тепловой мощностью для форсированных ме-
тодов работы;
2)	имела высокую степень механизации и автоматизации, которая позволяет
достичь прогрессивных норм производительности;
3)	удовлетворяла требованиям высококачественной термической обработки
как в части равномерного нагрева и автоматического регулирования температур,
так и предохранения деталей от окисления и обезуглероживания;
4)	имела высокий к. п. д. и высокие технико-экономические показатели.
Особенностью печей непрерывного действия является их разнообразная
специализация, что в условиях массового производства является весьма важ-
ным фактором, определяющим оптимальную эффективность работы печи.
Основными признаками, определяющими специализацию печей непрерыв-
ного действия, являются:
1)	производственное назначение (термическая обработка литья, поковок
или механически обработанных деталей);
2)	технологическое назначение (нормализация, закалка и т. п.);
3)	способ передвижения деталей в печи (проталкивание, конвейерное пере-
мещение и т. п.).
Поэтому при дальнейшем описании печей их подразделение будет сделано
в соответствии с указанными выше признаками.
ПЕЧИ ДЛЯ НОРМАЛИЗАЦИИ С ТОЛКАТЕЛЯМИ
Из числа печей непрерывного действия толкательные печи нашли наиболее
широкое применение.
Подвергаемые термической обработке детали укладываются на поддоны или
на подставки и затем проталкиваются в печь; разгрузка деталей производится
с другого конца печи. Таким образом толкательные печи являются проходными.
Размеры толкательных печей определяются в зависимости от производитель-
ности, размеров нагреваемых деталей и времени пребывания деталей в печи.
Габариты нагреваемых деталей определяют размеры поддонов, также актив-
*	147
ную ширину пода печи. Длина пода печи определяется в зависимости от коли-
чества поддонов, размещающихся в печи, которое, в свою очередь, определяется
производительностью печи. Указанные параметры связаны общей формулой,
как это было изложено гл. I, третий раздел.
Толкательные печи, как разновидность печей непрерывного действия, могут
быть универсальными и специализированными по технологическому признаку.
Для процесса нормализации универсальные толкательные печи приме-
няются в термических цехах заводов мелкосерийного и серийного производства,
где вследствие значительной номенклатуры деталей и малых их партий, а сле-
довательно, и необходимости частого изменения теплового режима специали-
зированные печи не могут быть эффективно использованы. Вместе с тем механи-
зация трудоемких процессов при любом масштабе производства является необ-
ходимой. Этим условиям удовлетворяет механизированная печь непрерывного
действия универсального типа. Примером такой конструкции печи является
приведенная на фиг. 156 толкательная печь, предназначенная для термической
обработки стальных поковок. Температура рабочего пространства может изме-
Фиг 156. Печь с толкателем для термической обработки поковок
(Гипроавтотракторопром).
н-яться в пределах 600—900’. Размеры пода (активная часть) —4,5х0,9л<.
Производительность печи при закалке и нормализации 600 кг!час. Удельная
производительность 150 кг/м2 час нетто. Детали -загружаются на поддон и
проталкиваются рычажным толкателем. В качестве топлива применяется мазут
(расход 36—40 кг!час)', может быть использован также любой промышленный
газ. Удельный расход мазута 0,082 кг/кг металла, к. п. д. печи 20% . Печь сна-
бжена форсунками низкого давления. Необходимое давление мазута у форсу-
нок 1—1,5 ат, давление воздуха для горения 500—600 мм вод. ст.
Продукты горения с пода печи отводятся по боковым каналам в общую
вентиляцию цеха.
Печь снабжена рычажным толкателем 1 (фиг. 156), развивающим усилие
600 кг. Толкатель приводится в Действие от электродвигателя 2 мощностью
1 кет. Подъем и опускание заслонок производятся механизмом 3, приводимым
в движение электродвигателем, расположенным на каркасе печи. Механизм
подъема заслонок сблокирован с работой толкателя. Печь выполнена в металли-
ческом каркасе из листовой стали, скрепленном жестко швеллерами. Стены
печи топки выложены из шамотного кирпича. Каналы, отводящие продукты
горения из рабочего пространства, изолированы от каркаса шамотным легко-
весным кирпичом. Печь имеет шесть форсунок (по числу топок) низкого давле-
ния. Расход мазута каждой форсункой от бдо Пкг/час. Температура регулируется
в двух зонах—в зоне нагрева и зоне выдержки. В данном выполнении указанная
печь является универсальной, в ней можно производить нормализацию, закалку,
высокий отпуск и т. п. При выдаче деталей из печи, особенно при нормализации,
неизбежным является излучение теплоты на рабочего, что является сущест-
венным недостатком конструкции. В универсальных печах избежать этого недо-
статка весьма сложно.
148
Наиболее простым решением этой задачи
является устройство камеры охлаждения, рас-
положенной последовательно за печью. Однако
устройство такой камеры неизбежно превра-
щает универсальную печь в специализиро-
ванную по технологическому признаку. Такая
печь из универсальной становится исключитель-
но нормализационной.
На фиг. 157 приведена конструкция норма-
лизационной печи для обработки поковок ко-
ленчатого вала автомобильного двигателя.
Длина вала 1200 мм, вес 85 кг. Установка
состоит из рычажного толкателя 1 с электри-
ческим приводом, камеры нагрева 2 и камеры
охлаждения 3. Толкающее усилие толкателя
6000 кг, ход толкания 650 мм. Механизм тол-
кателя приводится в действие от электродви-
гателя мощностью 7,5 кет. Конструкция печи
представляет собой обычную проходную двух-
зонную печь с нижними топками. Активная
площадь пода 1,53x7,85 м.
Печь имеет десять нижних топок размером
470x405 мм каждая, отделенных от рабочего
пространства сводиками толщиной 300 мм.
Продукты горения из топок поступают в рабо-
чее пространство печи через каналы 4, распо-
ложенные с противоположной от форсунок
стороны. Форсунки размещены в шахматном
порядке по всей длине печи. В своде каждой
топки над форсункой имеется канал 5, соеди-
няющий топку 6 с рабочим пространством 2.
Через этот канал продукты горения из рабо-
чего пространства частично инжектируются
в топки, чем достигается понижение темпера-
туры в топках и создаются кольцевые попереч-
ные потоки горячих газов в пространстве печи.
Все топки сообщаются между собой каналами,
что содействует интенсивности циркуляции и
равномерности подачи топочных газов в ра-
бочее пространство.
Отвод дымовых газов из печи произво-
дится каналами (расположенными в боковых
стенках печи) в общий коллектор 7, а из него
в вентиляцию цеха. Печь имеет две зоны —
зону нагрева и зону выдержки. В каждой зоне
установлено по одной термопаре. Автомати-
ческое регулирование температуры осущест-
вляется исполнительными механизмами по
группам форсунок.
В печи размещается 30 валов. Время пре-
бывания вала в печи —60 мин. Тепловая мощ-
ность печи достаточна для форсированных мето-
дов работы.Производительность печи 2250кт/час,
нетто, удельна я производительность 212 кг! м''час,
что характерно для форсированной работы.
После нагрева до 925° валы проталкиваются
в камеру охлаждения, представляющую собой
металлическую камеру с двойными стенками,
между которыми циркулирует вода. Снизу
Фиг. 157. Печь с толкателем для нормализации поковок коленчатых валов (Гипроавтотракторопром).
149
камера открыта для свободного доступа воздуха.
Нагретый в камере воздух отводится через отверстие,
расположенное в верхней части камеры. Длина охла-
дительной камеры рассчитана на размещение в неГг
15 валов. На всем протяжении валы проталки-
ваются на жароупорных башмаках по направляю-
щим рельсам. Расход мазута 150 кг/час, удельный
расход мазута 0,08 кг/кг металла, к. п. д. печи 20%.
Описываемая печь специализирована по двум при-
знакам, а именно: по технологическому признаку она
является нормализационной, по способу перемещения
деталей специализированной для обработки колен-
чатых валов, хотя последний признак менее устой-
чив, ибо в этой печи можно проводить нагрев на
поддонах любых деталей. Конструкция жароупор-
ных направляющих допускает проталкивание дета-
лей как на башмаках, так и на поддонах.
При конструкировании печей с жароупорными
скользящими направляющими необходимо учиты-
вать, что при коэфициенте скольжения, близком
к единице, усилие для проталкивания поддонов
будет примерно равно сумме весов деталей и поддо-
нов. При длинных печах толкающее усилие возрас-
тает до такой величины, при которой происходят
деформации поддонов и даже аварии. По этой при-
чине длину толкательных печей со скользящими
направляющими нецелесообразно делать больше
10-12 м.
При необходимости иметь печь с длиной пода
больше 12 м целесообразно делать его с роликовыми
направляющими; при этом толкающее усилие умень-
шается до 40—50% по сравнению с печами, имею-
щими скользящие направляющие. В таких печах
жароупорные направляющие отливаются с гнездами,
в которые укладываются жароупорные ролики с
цапфами. Поддоны с деталями проталкиваются по
роликовому поду. Примером толкательной печи
с роликовым подом может служить конструкция,
представленная на фиг. 158. Печь предназначена
для нормализации литых вагонных деталей. Рабо-
чая площадь пода печи 19,6х.2,75 м. Производи-
тельность печи при продолжительности цикла 3
часа—5600 кг!час. Вес деталей, размещающихся в
печи, 17 т. Печь снабжена винтовым толкателем 5
с толкающим усилием 20 tn. Механизмы толкателя
приводятся в действие от электродвигателя мощ-
ностью 7 кет. Камера печи имеет три зоны: нагрева
1, выравнивания 2 и выдержки 3.
Печь отапливается очищенным генераторным
газом с теплотворной способностью 1200 ккал/м*.
Часовой расход газа составляет 4400 лР при удель-
ном расходе 0,8 мЛ/кг. Количество потребного воз-
духа для горения 4650 м?!час. К. п. Д. печи 18—20% .
Газ и воздух подаются по отдельным трубам под
давлением 300 мм вод. ст. Печь имеет 15 нижних
топок размером 700x720 мм, изолированных от
рабочего пространства сводиками толщиной 115 жж
(полкирпича). Каждая топка отапливается двумя
горелками, а всего печь имеет 30 горелок, располо-
150
женных попарно в шахматном порядке. Продукты горения из топок попа-
дают в рабочее пространство через каналы с ^противоположной от горелок
стороны. В рабочее пространство про-
дукты горения направляются навстречу
движению деталей и отводятся из печи
через 12 каналов 6 в загрузочном конце
печи в общий боров 7. Кладка печи
выложена из шамотного кирпича. Непо-
средственно к печи примыкает камера
охлаждения 4 длиной 5080 мм, выпол-
ненная из листовой стали с водяной
рубашкой. Общая длина роликовых путей
равна 28,79 м. Для наблюдения за про-
талкиванием по длине печи в ее стенках
устроены смотровые окна с дверцами,
через которые может быть выправлено
положение поддонов в случае их переко-
сов. На одном из заводов эта печь рабо-
тает с направляющими роликами, отли-
тыми из чугуна. Срок службы чугунных
роликов и направляющих составляет 6—
7 месяцев, после чего их заменяют но-
выми. Печь может быть рекомендована для
термической обработки стального литья
в крупносерийном производстве.
При проектировании печей непрерыв-
ного действия, особенно для массового
производства, их специализацию часто
бывает целесообразно подчинять условиям,
вытекающим из орагнизации комплекс-
ных поточных линий. В этих условиях
печь проектируется для термической обра-
ботки лишь одной определенной детали
Если перед термической обработкой за-
готовка изготовляется методом горячей
штамповки, то необходимо стремиться к
ускорению загрузки заготовки в печь и
использованию тем самым при термической
обработке тепла, оставшегося в металле
после штамповки. Это возможно, если
печь для термической обработки распола-
гается в общей поточной линии с ковоч-
ным агрегатом.
Расстановка оборудования по прин-
ципу комплексной поточной линии дает
возможность исключить межоперационные
склады, сократить расход топлива на
термическую обработку на 25—-30%, зна-
чительно уменьшить продолжительность
производственного цикла и повысить тех-
нико-экономические показатели работы
всего цеха. Печь, проектируемая для
комплексных поточных линий, всегда
будет узкоспециализированной.
На фиг. 159 приведена конструкция
печи, предназначенной для нормализа-
ции вагонных осей после их штамповки
на парогидравлическом прессе. Заготовки
лой печи выдаются при температуре ковки
вагонных осей из нагреватель-
под паро-гидравлический пресс,
151
где происходит их штамповка. После штамповки вагонные оси при тем-
пературе 900'—950° подаются монорельсом на стол J толкателя 2 нормализа-
ционной печи. Перед нормализацией оси подвергаются быстрому охлажде-
нию с 900—950° до 450—500 в камере охлаждения 3. С целью ускорения
охлаждения в камеру вводится водяной туман, образующийся посредством
пропускания воды под давлением через специальные насадки. Охлажденные
до 450—500° оси проталкиваются в нормализационную печь, расположен-
ную последовательно за камерой охлаждения. В нормализациоиной печи оси
нагреваются до 850° и после выдержки при этой температуре выдаются из печи.
Для проталкивания осей установлен винтовой толкатель 2 с толкающим уси-
лием 25 т. Механизм толкателя действует от электродвигателя мощностью
26 л. с. Оси проталкиваются на жароупорных подставках. Площадь пода печи
10,95x2,75 м, камера охлаждения 3,0 х2,5 м. Производительность печи 20 осей
в час. Расход воды в камере охлаждения 1,5 м3/час. Печь имеет 15 нижних то-
пок размером 350x350 мм, изолированных от рабочего пространства карбо-
рундовыми плитами толщиной 60 мм. Движение продуктов горения из топки
в рабочее пространство такое же, как и в печи, описанной выше (фиг. 158),
с той лишь разницей, что Горов печи для вагонных осей расположен в середине
газосборника. Продукты горения, пройдя из газосборника через игольчатый
рекуператор 4 (фиг. 159), попадают в общий цеховой боров и далее в дымовую
трубу. Нагрев воздуха в рекуператоре производится до 300° С, что дает эконо-
мию топлива до 10—12% .
Вес каждой вагонной оси 460 кг. Следовательно, производительность печи
в весовом выражении составит 9200 кг/час нетто. Удельная производительность
306 кг/м1 час.
Всего в печи размещается 50 осей общим весом 23 т, а с учетом веса подста-
вок — 23,6 т. Время пребывания осей в печи 150 мин., период толкания 3 мин.
Печь отапливается торфяным генераторным газом с теплотворной способно-
стью 1500 ккал/м?. Расход газа 1800 м?!час или 0,196 м/Чкг металла, к. п. д..
печи 26% . Газ и воздух подаются по отдельным трубам под давлением 300 мм
вод. ст. Всего в печи установлено 15 горелок в шахматном порядке, семь с одной
стороны и восемь — с другой.
Приведенные показатели работы печи говорят о преимуществах установки
печей в поточной линии с использованиемтеплаотпредыдущихопераций.Удель-
ная производительность, составляющая 306 кг/м'1 час при к. п. д. печи 26%,
может быть признана весьма высокой при нормализации.
ПЕЧИ ДЛЯ ЗАКАЛКИ
Если при расположении камер охлаждения за печью или перед ней сама
печь превращается в специализированную для нормализации без каких-либо
конструктивных изменений, то при специализации толкательных печей под
закалку необходимо всегда предусматривать механизацию разгрузки деталей.
В зависимости от сложности конфигурации обрабатываемых деталей и техни-
ческих условий на их обработку, механизация процесса разгрузки решается
по-разному. Простейшим случаем механизации разгрузки деталей является стал-
кивание их в закалочный бак толкателем при каждой очередной загрузке.
Закалочный бак в этом случае, является органически составной частью печи.
На фиг. 160 приведена конструкция толкательной закалочной печи. Печь пред-
назначена для закалки траков из стали ПЗ.
Траки нагреваются до 1100° и охлаждаются в холодной воде.
В теплотехническом отношении печь аналогична описанным ранее конструк-
циям (см. фиг. 157 и 158). Печь имеет три ряда направляющих путей, выполнен-
ных из жароупорной стали. Траки укладываются по пяти штук на двух подстав-
ках, изготовленных из жароупорной стали. Всего в печи размещается 1325 кг
деталей, а вместе с подставками — 1500 кг. Продвижение подставок с деталями
по направляющим производится рычажным толкателем 1. Направляющие обры-
ваются у разгрузочного желоба 2. Подставки с деталями, дойдя до разгрузоч-
ного желоба, теряют под собой опору и вместе с деталями падают в желоб зака-
152
.точного бака 3, из которого затем вы-
даются конвейером 4. Загрузка и протал-
кивание деталей в таких печах часто
производятся на поддонах с цапфами.
В этом случае желоб закалочного бака
перекрывается другими направляющими,
на которые опираются цапфы поддонов.
Поддоны, дойдя до разгрузочного желоба,
опрокидываются, повисая в вертикальном
положении на цапфах, а детали падают
через желоб в закалочный бак. Пустые
поддоны извлекаются из печи крюком
вручную, а чаще всего специальным выта-
скивателем. Полезная площадь пода —
1,5x5,55 м. Производительность печи
при закалке траков до 500 кг/час при
закалке деталей из углердистой конструк-
ционной стали — до 1500 кг/час.
Расход жидкого топлива при закалке
траков 42 кг/час, при закалке деталей
из углеродистой стали—90 кг/час, к. п. д.
печи 18—20% . Рычажный толкатель с тол-
кающим усилием 3 т приводится в дейст-
вие от электродвигателя мощностью
4,5 кет; мощность электродвигателя
транспортера бака 0,85 кет. Печь может
быть рекомендована для термической обра-
ботки поковок в цехах крупносерийного
производства.
В толкательных печах обрабатываемые
детали чаще всего проталкиваются на
поддонах, подставках или в другой таре.
Нагрев тары несколько понижает эконо-
мический к. п. д. печи, поэтому при
проектировании печей необходимо стре-
миться к тому, чтобы тара наряду с необ-
ходимой прочностью была по возможности
легкой, что достигается применением дыр-
чатых поддонов, укрепленных ребрами
жесткости. При нагреве деталей простой
формы (цилиндр, параллелепипед) необхо-
димо стремиться к проталкиванию их
без тары, при этом в зависимости от
формы деталей под печи выполняется
фасонным из труб, из брусьев или в виде
литой плиты с желобками. При этом
длина пода печи не должна быть больше
определенного значения, превышение ко-
торого приводит к выпучиванию ряда
деталей. При сечении круглой или квад-
ратной заготовки 50—100 мм печи с. не-
посредственным проталкиванием работают
вполне устойчиво, если количество заго-
товок в печи не превышает 100—120 шт.
При небольшом диаметре заготовок (до
30—50 мм) целесообразно их торцевое
проталкивание в несколько ручьев по
литой жароупорной плите, как в печи,
приведенной на фиг. 161. Печь пред-
Фиг. 160. Толкательная печь с конвейерным баком для закалки (Гипроавтотракторопром).
163
Фиг. 161. Толкательная печь с желобчатым подом.
назначена для закалки цилиндрических деталей диаметром 20—40 мм, длиной
100—150 мм. Под из жароупорной стали размером 0,53x1,9 м имеет
желобчатую форму. На загрузочном конце печи предусмотрен рычажный
толкатель 1 с загрузочным столиком, являющимся продолжением желобча-
того пода. Круглые детали укладывают в восемь желобов и проталкивают
одновременно по всем желобам. Дойдя до разгрузочного канала 2, детали
падают в конвейрный закалочный бак 3. Конвейер бака приводится в движение
от механизма толкателя посредством тяги 4, расположенной под печью. Рычаж-
ный толкатель снабжен механизмом, состоящим из редуктора с передаточным
числом 34, пары зубчатых колес с цепной передачей и вариатора, соединенного
с электродвигателем бесшумной цепью. Мощность электродвигателя толкателя
0,55 кет. Печь имеет три нижние топки, изолированные от рабочего пространства
шамотной плитой толщиной 1 12льи. В качестве технологического топлива исполь-
зуется генераторный газ с теплотворной способностью 1200ккшш3. Площадь
пода печи 0,53X1,9 л; количество металла, размещаемого в печи, 50—80 кг.
Производительность печи 150—180 кг.час.
Расход генераторного газа 105 м'Ччас; удельный расход газа 0,6 л/3.кг; к. п. д.
печи 20%. Рабочая температура печи 800—850°.
Иногда в таких печах вместо желобчатого пода делают под из жароупорных
груб, которые в этом случае служат одновременно муфелем, что позволяет неза-
висимо от рода топлива производить нагрев в защитной атмосфере.
Печи с желобчатым или трубчатым подом могут быть рекомендованы для
термической обработки небольших круглых деталей в цехах массового произ-
водства .
ПЕЧИ ДЛЯ ГАЗОВОЙ ЦЕМЕНТАЦИИ
К серии толкательных печей непрерывного действия, получивших широкое
распространение на отечественных заводах, относятся печи для непрерывного
процесса газовой цементации.
Практика эксплуатации печей для газовой цементации на ряде заводов пока-
зывает, что эти печи по сравнению с печами для цементации в твердом карбю-
ризаторе имеют следующие преимущества:
1)	удельная производительность повышается в 2—2,5 раза;
2)	отпадает необходимость в цементационных ящиках;
3)	снижается производственная площадь за счет сокращения участков по
упаковке и распаковке цементуемых деталей;
4)	сокращаются операции по приготовлению цементационной смеси, ее уборка
и т. п.;
5)	легко осуществляется закалка деталей, выдаваемых непосредственно
из цементационной печи;
6)	качество цементации в газовом карбюризаторе вследствие возможности
лучшего регулирования процесса выше по сравнению с деталями, цементован-
ными в твердом карбюризаторе.
В настоящее время в промышленности применяются три основных типа тол-
кательных печей для газовой цементации: а) муфельная печь с газовым обо-
гревом, б) безмуфельная печь газового отопления с трубчатой системой обогрева
и в) муфельная печь с электрообогревом. Несмотря на конструктивное разли-
чие указанных печей, процесс газовой цементации в основном одинаков. Сущ-
ность этого процесса состоит в нагреве цементуемых деталей до температуры
цементации и соответствующей выдержки при этой температуре в камере с газо-
вым карбюризатором.
В зависимости от размеров печи подача газового карбюризатора в муфель
или в камеру нагрева производится по 4—6 вводам.
На фиг. 162 представлена муфельная печь с толкателем для газовой цемен-
тации. Печь состоит из трех камер — цементационной, загрузочной и разгру-
зочной.
Цементационная камера (муфель). Эта камера состоит из отдельных газо-
непроницаемых нихромовых (35% Ni, 15°-<> Сг, остальное Fe) секций длиной
155
1010
Фиг. 162. Толкательная печь для газовой цементации с муфелем (Гипроавтотракторопром)-
w-
по 1250мм и 1000мм и шириной 790мм', толщина стенок 12—15лтл/. В зависи-
мости от требуемой производительности печи из этих секций собирается муфель
соответствующей длины. Литые секции не должны иметь раковин и других поро-
ков. Перед сборкой торцы каждой секции обрабатывают на станке, чтобы места
соединений секций имели ровную, хорошо обработанную плоскость. Во флан-
цах секций сверлят ряд отверстий для скрепления секций между собой. Секции
скрепляют нихромовыми болтами (того же состава стали, что и муфель), а швы
заваривают нихромовыми электродами.
К собранному муфелю присоединяют болтами па прокладке два плотных
затвора. На загрузочном конце клиновидный затвор 6 выполнен из двух за-
движек, одна из которых отлита из нихрома, другая, наружная — из обычной
конструкционной стали.
Разгрузочный конец муфеля снабжен гидравлическим затвором 7. Для пре-
дохранения потерь тепла разгрузочный конец муфеля изолирован от гидравли-
ческого затвора зафутерованной заслонкой 8.
На поду муфеля между клиновидным затвором 8 и первой секцией муфеля
имеется отверстие 1 для ввода газового карбюризатора, остальные четыре
ввода 2,	4 и 5 расположены в верхней части муфеля равномерно по
всей его длине.
В разгрузочном конце муфеля имеется отверстие 10 для присоединения
трубы, отводящей газы из муфеля. Температура контролируется посредством
термопар, расположенных вдоль верхней части муфеля и соответствующих
гальванометров.
Загрузочная камера. Впереди клиновидного затвора находится небольшая
загрузочная камера. Она изготовлена из листового железа толщиной 10 мм
и составляет общую сварную конструкцию с затвором 6, корпус которого выпол-
нен из обычной конструкционной стали и снабжен рубашкой для циркуляции
охлаждающего воздуха. С другого конца загрузочная камера снабжена неболь-
шой железной дверцей с ручным подъемником. Внутри этой камеры имеются
две газовые горелки. Продукты горения от этих горелок вытесняют из загрузоч-
ной камеры воздух и препятствуют воспламенению муфельных газов, поступа-
ющих. из муфеля в момент загрузки.
Разгрузочная камера. Перед разгрузочной заслонкой 8 имеется дополни-
тельная боковая камера 9, которая плотно закрывается зафутерованной двер-
цей. Эта камера изготовлена из нихрома того же состава, что и муфель. Боко-
вая камера преднаначена для выдержки деталей перед закалкой в,прессе или
выдачи деталей из печи, если не требуется непосредственная закалка. Длина
этой камеры рассчитана на размещение двух поддонов с деталями.
Все упомянутые камеры соединены между собой и поддерживаются на поду
на нихромовых роликах, которые дают возможность муфелю расширяться
н сужаться в процессе нагревания и охлаждения. Муфель жестко прикреплен
у разгрузочного конца и может расширяться по направлению к загрузочному
концу. По бокам загрузочной камеры установлены две мощные пружины 11,
которые при сжатии муфеля в момент охлаждения содействуют его продвиже-
нию в направлении к загрузочному конца.
Степы печи выполнены из шамотного и изоляционного кирпича(толщнной
в два кирпича). Каркас печи изготовлен из листовой стали и профильного про-
ката .
Свод печи съемный и состоит из отдельных секций, что дает возможность
доступа к муфелю и облегчает его ремонт.
Нижние топки печи в количестве 21 шт. изолированы от камеры нагрева
карборундовыми плитами; горелки в них расположены в шахматном порядке.
Верхние горелки в количестве 19 шт. расположены над муфелем с обеих сторон
печи в шахматном порядке. Продукты горения отводятся из печи по четырем
каналам, расположенным по торцевым стенкам.
Рабочая длина муфеля 7,48 м. Детали укладываются на поддон по 60 кг
на каждый.
В муфель входит. 44 поддона размером 358x340 мм с расположением их
в два ряда.
157
Количество металла, которое может одновременно вместить муфель, со-
ставляет 2640 кг нетто и 2935 кг брутто (вес поддона 6,7 кг).
Все механизмы печи — толкатель 12, вытаскиватель 13, подъемники -
работают от гидравлических цилиндров 14, соединенных общей системой трубо-
проводов от одной гидравлической станции. Давление масла в рабочих цилин-
драх 20—25 ат. Работа механизмов печи полностью автоматизирована.
Производительность печи 200 кг/час нетто и 220 кг/час брутто. Удельная про-
изводительность 35-*-40 кг/м2 час при глубине цементации 1,2—1,5 мм.
Расход газа с теплотворной способностью 1200 ккал/м* для отопления печи
260 м?/час с учетом расхода его для создания защитной атмосферы в загрузочной
камере. Система горения — инжекционные горелки. Давление газа у горелок
700—1000 мм вод. ст. Расход газового каробюризатора (из керосина) 6 м*!час„
что составляет удельный расход — 0,03 м3/кг металла. Количество продуктов
горения 500 м3/час. Расход воздуха для горения 273 м3/час (воздух инжек-
тируется из цеха горелками). Удельный расход газа на отопление 1,3 м3/кг
нетто.
Аналогичных размеров и подобной конструкции печи с электрообогревом
выпускаются заводами треста «Электропечь» под названием Ц-160. Мощность
печи 160 кет, напряжение сети 380/220 в, производительность — до 200 кг/час.
Основным недостатком муфельных цементационных печей является наличие
в них дорогостоящего нихромового муфеля, срок работы которого составляет
5000—6000 час., а также малая ширина печи.
Муфель в таких печах весит около 7 т, что приводит к необходимости уста-
новки в цехе крана грузоподъемностью 10 т для обслуживания печи.
Эти недостатки устраняются в печах безмуфельного типа. Сам процесс газо-
вой цементации в печах бемуфельного типа ничем не отличается от процесса
в муфельных печах.
Отопление печей производится газом посредством трубчатых U-образных
нагревательных элементов горизонтального расположения.
В отличие от муфельных печей, ширина которых практически не превышает
800 мм, безмуфельные печи можно конструировать значительно большей ши-
рины, что дает возможность увеличить производительность этих печей. Без-
муфельные печи могут быть применены для цементации, закалки, отжига отли-
вок на ковкий чугун и т. п.
На фиг. 163 показана в качестве примера безмуфельная печь конструкции
Стальпроекта, предназначенная для газовой цементации и непосредственной
закалки. Печь имеет три последовательно расположенные камеры.
Первая камера служит для цементации при температуре 900—950°, вторая —
для охлаждения с 900—930° до 700°, третья — для подогрева и выравнивания
температуры до 800° для непосредственной закалки.
Детали размещаются на поддонах, которые двумя рядами проталкиваются
в печь по жароупорным направляющим. Всего в печи размещается 42 поддона.
Внутренние размеры печи: ширина 1,7 м, длина 8,4 м (цементационная
камера 6 м, камера подстуживания 1,6 м, камера нагрева под закалку 0,8 м).
Цементационная камера разделяется в соответствии с процессом цементации
на три самостоятельные зоны: зону подогрева (выделение сажистого углерода)
и две зоны выдержки (цементация и диффузия углерода). Печь нагревается
18 трубчатыми элементами из жароупорной стали диаметром 90 мс толщиной
стенок 4 мм; вес каждого элемента 50 кг.
Нагревательные элементы расположены в два ряда. В цементационной ка-
мере расположено 16 элементов, из которых 9 внизу и 7 наверху; камера охла-
ждения не имеет обогрева, камера выдержки перед закалкой имеет по два эле-
мента внизу и вверху. Все верхние элементы в середине поддерживаются жаро-
упорной подвеской. Кладка печи с внутренней стороны выложена пеношамо-
том толщиной 115 мм, а с наружной стороны — трепелевым кирпичом (230 мм).
Сварной кожух печи выполнен из листовой стали толщиной 4 мм. Внутренние
стенки цементационной камеры покрыты глазурью, благодаря чему кладка печи
предохраняется от разрушения газовым карбюризатором. Загрузочный конец
печи имеет тамбур для установки в нем очередного поддона.
158
Такой же тамбур имеется на
разгрузочном конце для уста-
новки в нем двух выгружаемых
поддонов. Оба тамбура изоли-
рованы от рабочего простран-
ства печи плотно закрывающи-
мися зафутерованными заслон-
ками. Тамбур с разгрузочной
стороны герметически соединен
с закалочным баком.
Все операции по перемеще-
нию деталей в печи, по раз-
। рузке, выгрузке, закалке и
выдаче из закалочного бака
полностью механизированы. За-
грузочный конец снабжен спе-
циальной тележкой, на которой
размещаются два поддона с де-
талями. Когда тележка уста-
новлена в тамбуре, ее торце-
вая стенка является дверцей
тамбура. Из' тамбура поддоны
проталкиваются гидравличе-
ским толкателем в печь. Вы-
грузка одновременно двух под-
донов из печи осуществляется
также гидравлическим вытас-
кивателем. Поддоны после вы-
грузки устанавливаются па
платформу гидравлического эле-
ватора, который опускает их
вместе с деталями в масляный
бак и по охлаждении поднимает
на разгрузочный стол. Подъем-
ники заслонок, толкатель, вы-
таскиватель, а также элеватор-
ный механизм действуют син-
хронно от одной гидравлической
станции. Общее время пребы-
вания деталей в печи при глу-
бине цементации 1,0—1,2 мм,
с учетом подстуживания и по-
догрева в закалочной камере,
составляет 10,5 час., период
толкания 30 мин. Средняя часо-
вая производительность печи
380—400 кг.
В качестве газового карбю-
ризатора служит натуральный
газ, смешанный с разбавителем,
приготовленным крекированием
натурального газа с воздухом
is пропорции 3 части воздуха
на 1 часть газа.
Цементующая смесь состоит
из 30% исходного газа и 70%
крекированного. Тамбуры печи
заполняются крекированным
газом, благодаря чему исклю-
Фиг. 163. Толкательная печь для газовой цементации с трубчатыми нагревателями (Сталытроект)
159
чается соединение нагретого газового карбюризатора с воздухом. Общий
расход газового карбюризатора составляет около 12 мл,'час.
Печь отапливается саратовским естественным газом. Часовой расход газа
90 мя, удельный расход газа около 0,25 мя/кг.
Печь может быть рекомендована для цементации в термических цехах
массового производства.
ПЕЧИ ДЛЯ ОТЖИГА
Как уже было сказано выше, преимущества печей с трубчатыми нагревате-
лями для массового производства являются причиной широкого их примене-
ния при различных видах химико-термической обработки, например, для
отжига отливок на ковкий чугун.
Примером такой печи может служить конструкция, представленная на
фиг. 164.
В соответствии с графиком процесса отжига печь имеет зону подогрева до
960° (8 час.), зону выдержки при 960° (17 час), зону быстрого охлаждения
с 960° до 780—800° (3 часа) изону медленного охлаждения с 780—800° до 720°
(32 часа). Общий цикл обеих стадий графитизации составляет 60 час. Этот режим
отжига может быть применим для сравнительно тяжелых отливок с содержа-
нием кремния 1,6%, например, для деталей грузовых автомобилей и тому
подобных машин.
Отливки укладываются на литые жароупорные поддоны размером 450Х
X 400 мм по 200 кг на каждый. Поддоны с отливками устанавливаются на плат-
форму 1 загрузочного подъемного механизма 2 по 5 шт. в один ряд и одновре-
менно подаются в печь через нижнее загрузочное отверстие. Поднятые в печь
поддоны с отливками автоматически устанавливаются па одном уровне с напра-
вляющими рельсами печи. Печь имеет пять рядов направляющих рельсов из
жароупорной стали.
После подъема поддонов они проталкиваются гидравлическим толкателем 3
с платформы подъемника па направляющие рельсы.
На разгрузочном конце печи имеется такой жеподъемник, как и на загрузоч-
ном. Последний ряд из пяти поддонов, прошедших цикл отжига, стаски-
вается гидравлическим вытаскивателем с направляющих путей на платформу 4
разгрузочного подъемника 5, который затем опускает поддоны из камеры печи
на разгрузочную площадку, находящуюся под подом печи.
После охлаждения отливки разгружаются, а пустые поддоны конвейером
подаются к загрузочной площадке, находящейся поблизости от загрузочного
подъемника.
Печь с внутренними размерами 3660x25000 мм вмещает 60 т отливок.
Период проталкивания поддонов — 1 час 20 мин. Производительность печи
при 60-часовом цикле отжига составляет 750 кг/час или 18 т в сутки. Удельная
производительность 900 кг/м1 в сутки.
Печь отапливается промышленным газом посредством сжигания его в 32
трубчатых нагревательных элементах U-образной формы, расположенных по
зонам печи в следующем порядке: в зоне 6 подогрева 8 элементов в два ряда
(верхний и нижний по четыре элемента в каждом),, в зоне 7 выдержки 14 элемен-
тов в два ряда (по семь элементов в каждом), в зоне 8 быстрого охлаждения
4 элемента (по два в каждом ряду). Конструктивно трубчатые элементы в зоне
быстрого охлаждения такие же, как и в зоне нагрева, хотя в них с целью бы-
строго охлаждения отливок подается холодный воздух. В зоне 9 второй стадии
графитизации расположены десять элементов, все в верхнем ряду. Так как
отливки поступают в зону второй стадии графитизации уже нагретыми и охла-
ждение их с 800 до 720° продолжается в течение 32 час. трубчатые элементы
этой зоны предназначены фактически для компенсации потерь тепла через
стенки.
Автоматический контроль температур по зонам осуществляется термопарами
и исполнительными механизмами, установленными на каждой группе горелок,
соответствующих зонам. Кладка печи выполнена из шамотного кирпича
160
Ерохин и Самохин 2957
Фиг. 164. Толкательная печь для отжига на ковкий чугун с трубчатыми нагревателями.
в сварном каркасе из листового железа. Вся печь установлена на металлических
колоннах на высоте 2,5 м от уровня пола.
С целью создания герметичности в печи и предотвращения от попадания воз-
духа в камеру через загрузочно-разгрузочные отверстия в момент загрузки
и разгрузки каждый подъемный механизм имеет две герметические горизонтально
расположенные заслонки. Расстояние между заслонками по вертикали равно
ходу подъемного механизма. При опускании подъемника нижняя заслонка 1
выходит на уровень загрузочного стола, верхняя 10 в это время становится на
позицию нижней заслонки, уплотняя сверху открытое отверстие.При подъеме
загруженных отливок верхняя заслонка поднимается под свод печи, а нижняя
заслонка, являясь одновременно загрузочной платформой, закрывает собой за-
грузочное отверстие снизу. Благодаря такой конструкции уплотнения расход
защитной атмосферы не превосходит 10 м3/час.
Удельный расход топлива в зависимости от цикла составляет: при 60-часо-
вом режиме отжига 1180 ккал/т нетто, при 32-часовом цикле отжига 1010 ккал/т
нетто.
Высокие требования, предъявляемые к качеству термической обработки
в части обеспечения однородности выпускаемой продукции, приводят к необ-
ходимости проектирования и строительства печей с точной автоматической регу-
лировкой температуры, печей, обеспечивающих возможность нагрева без оки-
сления и обезуглероживания поверхности деталей, т. е. с применением защит-
ных атмосфер.
Этим условиям в значительной степени удовлетворяют механизированные
печи с электрическим обогревом. Значительное распространение в оте-
чественной промышленности получили толкательные электрические печи про-
изводства заводов треста «Электропечь», номенклатура и краткая техническая
характеристика которых приведена в табл. 14.
Таблица 14
Толкательные электропечи треста „Электропечь"
Тип	Мощность в /свт	Рабочая температура в °C	Расчетная производи- тельность в кг1час	Рабочие размеры в мм		
				Ширина	Длина	Высота
		Закалочные печи				
Т-100	100	950	230	600	3070	400
Т-120	120	950	280	600	3810	400
Т-140	140	950	350	600	4550	400
Т-180	180	950	565	1200	4200	400
Т-240	240	950	750	1200	5300	409
		Печи для высокого отпуска				
Т-75	75	650	230	600	3810	400
Т-85	85	650	280	699	4550	400
Т-95	95	659	350	600	5290	400
Т-125	125	650	565	1200	5300	400
Т-165	1G5	650	750	1200	6600	400
		Печи для низкого отпуска				
ТО-55	55	250	350	600	6145	400
ТО-65	35	250	200	900	2250	530
		Печи для отжига				
ТО-300	300	800	500	1200	7900	400
П р и и е ч	анис. Напряжение сети для		jcex типов печей 380/220 в.			
162
ПЕЧИ КОНВЕЙЕРНЫЕ
Идея непрерывного перемещения деталей в печи привела к созданию значи-
тельного количества конструкций конвейерных печей. Печи этого типа строят
с горизонтальным или вертикальным расположением конвейера в камере на-
грева. Основным конструктивным элементом наиболее распространенных в про-
мышленности печей с горизонтальным расположением конвейера является кон-
вейерная лента, натянутая на два барабана, или цепь, натянутая на звездочки.
ГЗарабан, расположенный у разгрузочного конца печи, является обычно при-
водным или ведущим, а барабан, расположенный у загрузочного конца, —
ведомым. Как барабаны, так и конвейерная лента для печей с рабочей темпера-
турой 800—1000° выполняются из жароупорной стали, содержащей 35—40%
никеля и 15—18% хрома. Конвейерная лента под действием нагрузки нагре-
ваемых деталей растягивается и расширяется от высокой температуры. Поэтому
для создания постоянного натяжения ленты ось ведомого барабана имеет воз-
можность под действием натяжного механизма свободно перемещаться в гори-
зонтальном направлении. Для предотвращения провисания конвейерной ленты
во время движения она опирается па ряд жароупорных балок, перекрываемых
металлическими решетками.
Ведущие и ведомые барабаны могут быть гладкими со сплошной поверх-
ностью либо с ведущими зубьями, отлитыми вместе с барабанами.
Часто применяются конструкции барабанов, состоящих из ряда звездочек,
посаженных на общий вал. С целью увеличения срока службы вал барабана
обычно имеет отверстие, сквозь которое прогоняется охлаждающий воздух
или вода.
В зависимости от назначения печи конвейерные ленты изготовляются
в виде:
1)	сплошной металлической ленты, набранной из литых элементов;
2)	сплошной металлической ленты, набранной из штампованных элементов;
3)	решетчатой металлической ленты, состоящей из штампованных элемен-
тов с набором их на ребро;
4)	ленты, состоящей из отдельных жароупорных цепей типа роликовых;
5)	сетчатой ленты, плетеной из нихромовой проволоки;
6)	сплошной ленты, состоящей из секций, зафутеронанных фасонными шамот-
ными элементами.
Конвейерные ленты во всех случаях работают на растяжение, вследствие
чего сильно вытягиваются, что должно учитываться при выборе типа конвейер-
ной печи.
Конвейерные ленты из штампованных или литых элементов могутприменяться
для закалки, когда температура в печи не превышает 850—860°. Сетчатые ленты,
плетеные из нихромовой проволоки, могут применяться для температур не
выше 400—600°. Иногда сетчатые ленты применяются для более высоких темпе-
ратур — до 1100°, например, в печах для пайки деталей медью. В таких слу-
чаях применяется проволока из нихрома, содержащего 80% никеля и 20%
хрома. При этом нагреваемые детали не должны быть слишком тяжелы (не
более 1—1,5 кг), а сетчатая лента в соответствии с технологическим процессом
не должна находиться в зоне высоких температур больше 10—15 мин.
Керамические конвейерные ленты применяются в печах с температурой
1100-1150°.
Конвейерные печи строятся с нагревом жидким топливом, газообразным.и
чаще всего с электрообогревом.
Непрерывный процесс термической обработки деталей, особенно в цехах
массового производства, где условия однородности качества обрабатываемых
деталей при максимальном снижении трудоемкости являются основным пока-
зателем работы термического цеха в целом, достигается лучше всего путем
установки конвейерных печей, особенно с присоединением к ним конвейерных
установок для последующих операций (конвейерный бак, моечная машина,,
отпускная печь).
163,
Конвейерная печь с точки зрения
механизации и автоматизации процесса
представляет собой вполне технически
совершенный и специализированный аг-
регат и вместе с тем является в известной
степени универсальной. На конвейерной
ленте, особенно на панцырной, возмож-
но вести обработку разнообразных по
форме деталей массового производства.
Следует, однако, иметь в виду, что
нагрузка на конвейре во избежание его
чрезмерного вытягивания должна быть
ограниченной. Удельная производи-
тельность конвейерных печей не должна
превышать 100—130 кг/м2 час при про-
должительности пребывания деталей в
печи от 40 до 90 мин. При большей
выдержке деталей в печи удельная
производительность печи будет соответ-
ственно уменьшаться.
Примером конвейерной электропечи
для закалки мелких стальных изделий
может служить печь, представленная
на фиг. 165.
Каркас печи сварен из листового
железа толщиной 3 мм и зафутерован
шамотным кирпичом толщиной 230 мм-
Изоляционный слой выполнен из диа-
томитового легковесного кирпича. Свод
печи изолирован шлаковой ватой слоем
200—220 мм. Нагревательные элементы
расположены сверху конвейерной лен-
ты и снизу ее. Нагревательные эле-
менты изготовлены в виде спирали из
нихромовой ленты сечением 3x30 мм
и уложены на специальных, отлитых
из нихрома балочках, которые изоли-
рованы от нагревателей фасонным
огнеупорным кирпичом. Как верхние,
так и нижние нагревательные элементы
в случае их ремонта вынимаются из печи
через боковые окна, специально преду-
смотренные для этой цели, что исклю-
чает простои печи при ремонте нагрева-
телей. С целью герметичности боковые
окна имеют специальные уплотнения.
Перемычки, соединяющие нагрева-
тели между собой, расположены по
боковым стенкам печи с наружной
стороны. Загрузка изделий произво-
дится через лоток 1 равномерно по
всему полотну конвейерной ленты 2.
Размеры конвейерной ленты ь
камере нагрева 0,3x3,7 ж. Производи-
тельность печи 150 кг/час нетто. Удель-
ная производительность 136 кг/м2час.
Печь имеет зону подогрева до 800—
850° и зону выдержки при этой темпе-
ратуре.
164
Ниже приводится основная электрическая характеристика печи:
Общая
Установленная мощность печи в кет .................. 76
Мощность холостого хода в кет..............................25
„ рабочего ,	„.....................................54
Линейное напряжение в в..................................380
Удельный расход электроэнергии в квт-ч/кг (нетто).........0,25
Коэфициент полезного действия.............................0,5
По зонам
Первая	Вторая
зона	зона
Установленная мощность в	кет...........................  53	23
Число фаз................................................ 3	1
Рабочее напряжение в в............................. 55	90
Питание от сети через трансформатор ...............ТСТ-154-5 ТС-122-5
Соединение нагревателей............................ Звезда Последова-
тельно
Сила тока в а . ........................................  270	255
Поверхностная нагрузка	в вт/см2......................... 1,65	1,63
Сопротивление нагревателей	в	ом/фаза................... 0,26	0,35
Длина нагревателей (сечение 3 X 30 мм, общий вес
51 кг) в м . .........................................  48,4	21,4
Линейное напряжение в	в . ............................. 380	—
Нагреваемые детали с конвейерной ленты падают по разгрузочному желобу 3
в закалочный конвейерный бак 4.
Конвейерная лента печи и бака приводится в движение общим приводным
механизмом от электродвигателя мощностью 1,2 кет. Разгрузочный желоб
закалочного бака имеет водяную рубашку для охлаждения масла с целью
предохранения его от вспышки и испарения. Расход воды на охлаждение желоба
0,2 м?!час.
Печь приспособлена для работы с защитной атмосферой, расход которой
колеблется в пределах 8—10 м“/час.
К печи может быть присоединена моечная машина и отпускная печь. В таком
виде печь представляет собой линию термической обработки с законченным
и автоматизированным циклом.
В термических цехах массового производства в целях удешевления стоимости
печи часто бывает целесообразным специализировать ее, используя благопри-
ятные условия, связанные с предыдущими перед термической обработкой
операциями, например, с использованием тепла от предыдущих операций или
специфической формы детали.
Примером такой специализации может служить конвейерная печь, приве-
денная на фиг. 166. В конструктивном отношении камера нагрева не отличается
от камеры описанной ранее печи с панцырным конвейером. В этой печи конвейер
выполнен из четырех жароупорных цепей (по ширине). Печь специализирована
для обработки пружин тракторных подвесок. Пружины укладываются в два
ряда по ширине, причем каждая пружина ложится на две цепи.
Таким образом, вместо сплошного конвейера используются лишь четыре цепи,
что в значительной степени сокращает расход жароупорной стали на изготовле-
ние конвейера. Цепи натянуты на звездочках, насаженных по 4 шт. на каждый
вал. Применение конвейерных цепей не требует устройства сплошного простран-
ства для обратной ветви конвейера, как это имеет место в печах с панцырным
конвейером. Это обстоятельство позволило под печи выполнить сплошным из
шамотного кирпича с укладкой на него нижнего ряда нагревательных элемен-
тов, при этом количество нихромовых балбчек для поддержки нагревателей
сократилось на 50% . Приведенная печь предназначена для установки ее непо-
средственно за навивальным станом в непрерывной поточной линии производ-
ства пружин.
Пружины после горячей навивки требуют некоторого времени для операций
разводки витков, а иногда правки; за этот промежуток времени они успевают
165
ЬЬОО
Фиг. 166. Печь с цепным конвейером для термической обработки пружин (Гипроавтотракторопром).
20'>0
Фиг. 167. Конвейерная печь для светлого отжига (Гипроавтотракторопром).
остыть до 550—600°. С такой температурой пружины попадают в закалочную
печь, где нагреваются до 830° и закаливаются в масле.
Размеры рабочего пространства печи (активной части): а) печь 0,9X5,2 =
=4,7 м2; б) бак 1,5x3,15x1,15 м3.
Производительность печи 650 кг/час. Установленная мощность 120 кет
(первая зона 90 кет, вторая — 30 кет). Мощность холостого хода 43 кет.
Рабочая мощность 85 кет. Литейное напряжение 380 в. Удельный расход электро-
энергии 132 квт-ч/т.
Конвейеры печи и бака приводятся от общей приводной станции с электро-
двигателем мощностью 1,8 кет.
На фиг. 167 приведена конструкция конвейерной электропечи для светлого
отжига деталей холодной штамповки по проекту Гипроавтотракторопрома.
Печь состоит из трех последовательно расположенных камер: предваритель-
ной загрузки 1, нагрева 2 и охлаждения 3. Камера предварительной
загрузки не обогревается и предназначена лишь для сокращения потерь
защитной атмосферы при очередной загрузке. Камера нагрева выполнена
в герметическом, сваренном из листового железа каркасе, зафутерованной
шамотным кирпичом и достаточно хорошим слоем изоляции из диатомитового
кирпича. Камера охлаждения сварена из листового железа и имеет двойные
стенки, между которыми циркулирует охлаждающая вода.
Камера охлаждения герметически (болтами с прокладками) соединена с ка-
мерой нагрева, составляя с ней одно целое. Так как данная печь выполнена
для светлого отжига сравнительно крупных деталей (картеры двигателя и т. п.),
то вместо сетчатого конвейера в ней применен цепной конвейер. Конструкция
конвейера представляет собой два самостоятельных конвейера, один из которых
обслуживает камеру нагрева и выполнен из нихрома, а другой обслуживает
камеру охлаждения и выполнен из обычной конструкционной стали. Конвей-
ерные цепи натянуты на звездочки, посаженные на трех валах. Ведущий вал 4
расположен у разгрузочного конца, два других вала являются ведомыми. На
средний или промежуточный вал 5 насажено двойное количество звездочек,
из которых половина связывает цепи конвейера печи, а другая половина свя-
зывает цепи камеры охлаждения. Такая конструкция позволила выполнить
два конвейера как единый, благодаря чему количество нихрома, необходимое
для изготовления конвейера, сокращается на 60%. Конвейер приводится в дви-
жение от одной приводной станции, действующей от электродвигателя мощностью
1,2 кет.
Детали с загрузочного стола на поддонах из листового железа загружаются
в камеру предварительной загрузки, затем конвейером подаются в камеру нагрева,
из которой переходят на конвейер камеры охлаждения, откуда после отжига
и охлаждения по наклонному лотку 6 скатываются на разгрузочный столик.
Размеры активной части установки составляют: а) печь 4,14x0,6=2,5л2;
б) камера охлаждения 6x0,6=3,6 л2.
Производительность печи 200—230 кг/час нетто и 250 кг/час брутто.
Количество металла, размещаемого в печи, 500 кг, в камере охлаждения —
750 кг.
Установленная мощность печи 87 кет (первая зона 48 кет, вторая —
39 кет).
Мощность холостого хода 30 кет, рабочая мощность 60 кет. Питание печи
от сети 380 в через трансформатор.
Описанный выше пример размещения конвейерных цепей в общей коплекс-
ной поточной линии является наиболее эффективным с точки зрения технико-
экономических показателей. Конструкции современных конвейерных печей не
вызывают сомнения в бесперебойной работе и не могут служить причиной каких-
либо простоев всей линии. Это относится к термическим процессам, осуществляе-
мым при температуре не более 800—850°, обычным при обработке деталей
из обычной конструкционной стали.
Однако при обработке деталей из специальных сталей, например, выхлоп-
ных клапанов двигателей внутреннего сгорания, когда требуются повышенные
температуры (иногда до 1100—1150°), обычные конвейерные печи с нихромовым
167
конвейером непригодны в силу потери прочности нихромом при указанных
температурах.
В этих случаях целесообразно делать конвейер из нихромовых цепей, изо-
лированных от зон высокой температуры керамическими плитами или фасон-
ными керамическими деталями. Следует также заметить, что обычные нихро-
мовые нагреватели для температур 1100° также непригодны вследствие их быст-
рого перегорания. Поэтому для работыстакими температурами печи делаются
на газовом или жидком топливе. На фиг. 168 показана высокотемпературная
печь с керамическим конвейером. Печь предназначена для термической обра-
ботки выхлопных клапанов из сильхрома.
В качестве топлива служит генераторный газ с теплотворной способностью
1250 ккал/м3. Печь имеет две зоны: зону 1 высокой температуры и зону 2 подо-
грева. Зона высокой температуры, которая одновременно является и камерой
горения, снабжена четырьмя горелками, расположенными с двух сторон в шах-
матном порядке. Из зоны высоких температур продукты горения направляются
в зону подогрева и далее через шесть каналов 3, расположенных в загру-
зочном конце печи, отводятся из печного пространства в общую вентиля-
цию цеха.
Конвейер печи состоит из двух цепей, изготовленных из жароупорной стали.
Цепи соединены между собой поперечными прутьями, которые являются одно-
временно осями роликов. Звенья обеих цепей при помощи поперечных прутьев
жестко фиксируются друг против друга, образуя гнездо для установки фасон-
ной секции 4 шамотного панцырного конвейера.
Обе цепи натянуты на звездочках, жестко посаженных на валах. С целью
предохранения от провисания конвейер движется по поду на роликах, а обрат-
ная ветвь — под подом по специальным направляющим.
Все металлические части конвейера изолированы от действия высокой тем-
пературы керамическим панцырем. Оба вала конвейера вынесены из камер
нагрева, что предохраняет их от перегрева.
Клапаны устанавливаются на конвейере в вертикальном положении тарел-
кой вниз. Для установки клапанов в загрузочном лотке имеются четыре гнезда
с прорезями для свободного входа клапана в печь. В дверце печи имеются соот-
ветственно четыре вертикальных прореза. Установленные в гнезда в четыре
по ширине ряда клапаны проходят в печь и после нагрева автоматически
сбрасываются в два желоба, ведущие в закалочный бак. Эти желобы распо-
ложены у разгрузочного конца печи по бокам конвейера. Движущиеся кла-
паны встречают на своем пути в конце печи специальный выступ по сере-
дине конвейера, который сбрасывает клапаны в желобы закалочного бака.
Из закалочного бака клапаны выходят на конвейере и могут быть направ-
лены на конвейерную моечную машину и конвейерную отпускную печь.
Конвейеры печи и закалочного бала приводятся в движение при помощи
приводной станции ог электродвигателя мощностью 1,2 кет
Размеры активной части пода 0,3 X 3,8=1,14 м2. Производитель-
ность — до 125 кг/час нетто. Часовой расход газа 100—120 'Ms. Полезное
тепло 18°/0.
Данная закалочная печь является составной частью автоматической
линии по производству клапанов. Вся автоматическая линия состоит из индук-
ционной установки для нагрева заготовок, механического ковочного пресса для
высадки клапана, станка для обрезки концов клапана, печи с керамическим
конвейером для закалки, закалочного конвейерного бака, моечной конвейер-
ной машины, конвейерной печи для высокого отпуска с конвейерным баком для
замочки и специальным станком для правки клапанов. На этой автомати-
ческой линии все основные и вспомогательные операции механизированы и авто-
матизированы.
С целью экономии производственной площади конвейерные печи иногда
делаются с вертикальным расположением конвейера (фиг. 169).
Печь предназначена для нагрева рессорных листов под гибку и закалку.
Вертикальный каркас печи зафутерован диатомитовым кирпичом толщиной
в один кирпич.
168
-Ж
0901 —+---9Z// —
— 9012---------
Фиг. 168. Печь с керамическим конвейером (Гипроавтотракторопром).
Фиг. 169. Печь с вертикальным конвейером для закалки
рессорных листов.
Фиг, 170. Печь с вертикальным конвейером
для пуска.
Печь отапливается любым промышленным газом. Всего в печи установлено
20 горелок, 14 из которых помещены в верхней части печи и шесть — в ее ниж-
ней части со стороны разгрузочного окна.
Наряду с основными горелками имеется столько же вспомогательных,
которые постоянно работают без автоматического регулирования, в то время
как основные горелки включены в систему автоматического контроля.
Вертикальная шахта печи разделена на две равные части стенкой 1 из огне-
упорного кирпича высотой до конвейерных ведущих звездочек. Продукты горе-
ния из верхней части печи разъединяются на два потока, один из которых напра-
вляется навстречу движущемуся конвейеру с деталями и выходит из печи через
загрузочное окно, другой поток идет параллельно движению конвейерной ленты
и направляется к разгрузочному концу.
Нижние шесть горелок предназначены для создания зоны выдержки при
заданной температуре и предотвращения подстуживания деталей перед их
разгрузкой.
Конвейер печи выполнен из двух роликовых цепей 2, изготовленных из
жароупорной стали. На эти цепи подвешен ряд лотков 3 для укладки на них
no EFG.H
па CD
Фиг. 171. Печь с подвес-
ным конвейером.
рессорных листов. Верхний приводной вал 4 конвейера изолирован от действия
высоких температур огнеупорной замазкой. Приводные звездочки 5 цепей
экранированы огнеупорной кладкой от прямого удара пламени. В центральной
части вала имеется отверстие, по которому циркулирует охлаждающая вода. Рес-
сорные листы загружаются посредством рычажного толкателя, а разгру-
жаются специальным автоматическим сбрасывателем. Нагретые листы со-
скальзывают на разгрузочный стол, откуда они передаются на гибочно-зака-
лочную машину.
Внутренние размеры печи: ширина 1,0 л/, длина 2 м, высота 4,5 м. При
нагреве рессорных листов толщиной 8 мм при цикле нагрева 20 мин. до
температуры 850° производительность печи составляет 1230 кг!час.
На фиг. 170 приведена конструкция вертикальной сдвоенной конвейерной
печи для отпуска круглых пружин. Обе камеры печи смонтированы в одном
каркасе, зафутерованном изоляционными панелями. Каждая из камер разделена
стальными листами 1 на две равные части. Печь отапливается газом посредством
171
двух горелок 2 в каждой камере. Горелки расположенына уровне загрузочно-раз-
грузочного окна 3. С этого уровня продукты горения в силу естественного напора
направляются кверху навстречу движению конвейера. Дойдя до верхней части
камеры, где кончается перегородка, продукты горения опускаются вниз и отса-
сываются вентилятором из загрузочно-разгрузочного окна. Конвейер печи
состоит из двух цепей 4 с укрепленными на них приспособлениями 5 для укладки
пружин. Пружины, загруженные на конвейер, все время движутся навстречу
продуктам горения. Нижний вал конвейера с насаженными на нем звездочками
смонтирован над водяным баком 6 для замочки отпущенных пружин. После
охлаждения пружины поднимаются из бака к разгрузочной площадке.
Каждая из камер может работать независимо друг от друга или совместно.
Печи с вертикальным конвейером могут быть применены для термической обра-
ботки деталей сравнительно небольшого веса.
В ряде термических цехов массового производства нашли широкое распро-
странение печи для низкого отпуска (180—200°) с подвесным конвейером
(фиг. 171). Ряд звеньев конвейера имеет крючки, на которые подвешиваются
сетчатые металлические корзины для укладки в них деталей, подвергаемых от-
пуску. Конвейер делает в печи три поворота на 180°, проходя печь в четыре
ряда.
Размеры рабочего пространства печи 7,75x2,3 м. Длина конвейера в рабо-
чей зоне 23 м. Шаг подвесных корзин 0,8 м. Количество корзин в рабочей зоне
36 шт. размером 0,32 x 0,22 x 0,2 м каждая.
Часто такая отпускная печь располагается в потоке и подвесной конвейер
печи является частью цехового конвейера, связывающего в единый поток загру-
зочную площадку, отпускную печь, ванну для замочки деталей после отпуска
и контрольно-разгрузочную площадку.
Печь обогревается электричеством. Установленная мощность печи 60 кет,
мощность холостого хода 29 кет, рабочая мощность 40 кет. Стенки печи внутри
и снаружи выполнены из 2-ж.и листового железа с изоляционной засыпкой
Таблица 15
Конвейерные электропечи треста .Электропечь*
Тип	Мощность в кет	Рабочая температура в °C	Расчетная производи- тельность в кг}час	Рабочие размеры в мм		
				Ширина	Длина	Высота
		Закалочные печи				
К-70	70	875	120	400	2050	415
К-80	80	875	160	400	2700	415
К-100	100	875	200	400	3350	415
К-120	120	875	250	400	4000	415
К-160	160	875	360	600	4000	415
К-180	180	875	410	600	4650	415
К-2 0	200	875	460	600	5300	415
К-330	330	830	2000*	800	6200	415
		Печи для высокого отпуска				
К-45	45	600	120	400	2800	415
К-55	55	600	160	400	3450	415
К-65	65	600	200	460	4100	415
К-75	75	60')	250	400	4750	415
К-95	95	600	360	600	4750	415
К-105	105	600	410	600	5400	415
К-125	125	600	460	600	6700	415
		Печи для низкого отпуска				
КО-55	55	200	250	600	6120	415
КО-35						
КО-205	205	450	200	800	7850	500
Напряжение сети для всех типов печей 380/220				в.		
* При иагреве деталей от		500 до 930°.				
172
толщиной 120 мм. Нагревательные элементы размещены на поду печи на вер-
тикальных стойках в четыре ряда вдоль печи непосредственно под движущимися
корзинками. С целью ускорения прогрева деталей и выравнивания температур
в камере, под сводом печи установлено пять пропеллерных вентиляторов мощ-
ностью по 0,25 кет каждый. Приводная станция конвейера располагается вне
печи. Скорость движения конвейера регулируется в пределах от 0,2 до 1 м/мин.
Количество металла, размещаемого одновременно в печи, 1000 кг. При режиме
отпуска с нагревом 180—200° и продолжительности отпуска 2,5 часа произво-
дительность печи составляет 400 кг/час. С уменьшением времени выдержки
производительность печи соответственно возрастает.
Удельный расход электроэнергии 120 квт-ч/т нетто.
Наиболее широкое распространение в ряде отраслей машиностроительной
промышленности Советского Союза получили разнообразные по номенклатуре
и назначению стандартные конвейерные печи производства завода треста
«Электропечь», краткая техническая характеристика которых приведена
в табл. 15.
Глава III
АГРЕГАТЫ НЕПРЕРЫВНОГО ДЕЙСТВИЯ
Планомерное совершенствование технического уровня производства с соот-
ветственным улучшением качественных показателей работы является одной из
основных задач социалистического промышленного предприятия.
В решении этой задачи механизация и автоматизация производственных
процессов, преследующие цели освобождения рабочего от значительных затрат
физической силы при выполнении трудоемких производственных процессов
и сокращения времени, затрачиваемого рабочим на различные вспомогательные
операции, играют весьма важную роль.
Сокращение производственного цикла также имеет большое значение в деле
повышения технико-экономических показателей и ускорения темпов расширен-
ного социалистического воспроизводства. Производственный цикл изготовления
той или иной продукции в значительной мере определяется ее трудоемкостью,
зависящей в основном от степени механизации и автоматизации производствен-
ных процессов.
Период времени между началом обработки исходного материала и выпуском
готовой продукции может быть значительно сокращен при непрерывности всего
процесса, когда различные операции выполняются без задержек и перерывов.
Это обстоятельство имеет особое значение для термических цехов, где, как
правило, основные и вспомогательные операции являются весьма трудоемкими.
Поэтому при организации современного термического цеха или участка необ-
ходимо исходить из этой основной задачи —создания непрерывности производ-
ственного процесса. Основным условием выполнения этой задачи является меха-
низация и автоматизация всех элементов работы с момента поступления в цех
деталей, подлежащих обработке, и до их выдачи из цеха.
Выполнение этого условия сводится, в конечном счете, к организации меха-
низированной поточной линии, включающей механизированные печи или другие
нагревательные установки, механизированные баки, моечные машины и т. п.
Транспортированиедеталейотоперации коперации на такой линии осуществляется
специальными механизмами, снабженными единой системой блокировки, при
этом часто отдельные виды вспомогательного оборудования (баки и другие зака-
лочные устройства) превращаются органически в единое целое с основным обо-
рудованием. Такого рода комплекс, состоящий из основного и вспомогательного
оборудования, в целом завершающий цикл термической обработки, называют
агрегатом.
Однако при проектировании термического оборудования необходимо иметь
в виду, что полностью механизированный агрегат или вся термическая линия
в той или иной степени являются узко специализированными в силу того, что
механизация и автоматизация неизбежно сливаются со специализацией.
Из сказанного следует, что каждому типу производства должна соответство-
вать своя степень механизации и автоматизации. Так, например, для термических
цехов, отделений или участков массового производства, где номенклатура обра-
батываемых деталей незначительна, а количество их велико, узкая специализа-
ция агрегатов почти всегда целесообразна.
174
В цехах серийного производства, где номенклатура деталей значительна,
а количество их в партии относительно невелико, часто бывает необходимо
иметь механизированные агрегаты, в известной мере универсальные.
Необходимость в универсальных агрегатах особенно ощущается в термиче-
ских цехах, пусковой период которых,планируется на ряд очередей. Как пра-
вило, первая очередь пускового периода застает цех с еще не укомплектованным
запроектированным оборудованием. Несмотря на отсутствие полного комплекта
оборудования, выполнение программы даже в уменьшенном масштабе требует
осуществления полного комплекса операций термической обработки. В таких
случаях целесообразно в начале пускового периода устанавливать универсаль-
ные механизированные агрегаты. Такие агрегаты целесообразно применять
также и в таких цехах, где не предусмотрена установка дублеров оборудования,
где требуется некоторая взаимозаменяемость на случай остановки какой-либо
части агрегата на ремонт.
В цехах индивидуального производства в силу наличия в них значительной
номенклатуры обрабатываемых объектов при малой их серийности, как правило,
целесообразно ставить механизированное универсальное оборудование. Чаще
всего в таких цехах устанавливаются универсальные печи периодического
действия с механизацией погрузочно-разгрузочных работ.
Установка агрегатов непрерывного действия в цехах индивидуального про-
изводства, как правило, исключается.
Поэтому при дальнейшем описании непрерывно действующих агрегатов
имеется в виду, что они назначаются для цехов серийного и массового производ-
ства.
АГРЕГАТЫ ДЛЯ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ
ПОКОВОК АВТОТРАКТОРНЫХ ДЕТАЛЕЙ
Примером агрегата универсального назначения может служить конструкция,
приведенная на фиг. 172.
Агрегат позволяет осуществлять операции нормализации, закалки с высоким
отпуском, нормализации с высоким отпуском, что по существу охватывает
все основные процессы термической обработки поковок автотракторных дета-
лей и других им подобных, изготовленных из конструкционной стали.
Агрегат является универсальным и с точки зрения возможности обработки
в нем деталей значительной номенклатуры с большим их разнообразием по форме
и весу.
Несмотря на значительную универсальность, агрегат является в основном
механизированным.
Агрегат состоит из двух проходных печей с толкателями, конвейерного зака-
лочного блока, рольганга 8 для охлаждения деталей и транспортных устройств.
Закалочная печь 1 имеет по ширине два ряда универсальных жароупорных
направляющих, позволяющих работать как с подставками, так и с поддонами.
При термической обработке мелких и средних поковок последние уклады-
ваются на поддоны размером 570><360 мм, которые в два ряда по ширине про-
талкиваются толкателем 2 в печь. В случае работы агрегата под закалку с высо-
ким отпуском последний поддон посредством кочерги подтаскивается на разгру-
зочный желоб 3, где под действием веса нагрузки опрокидывает детали в желоб,
а сам повисает в вертикальном положении на шейках, опирающихся на специаль-
ные штанги. Из такого положения поддон извлекается из печи вручную на раз-
грузочный стол 4, откуда электротельфером 5 по монорельсу 6 он передается
на толкатель 7 отпускной печи.
Детали из закалочного бака выдаются конвейером на загрузочный стол
отпускной печи, откуда их укладывают на поддон и толкателем проталкивают
вотлускнуюпечь.При наладке агрегата для нормализации в гнезда разгрузочного
желоба временно укладываются куски направляющих, что повзволяет протал-
кивать поддоны с деталями на разгрузочный стол печи без падения их в закалоч-
ный бак. С разгрузочного стола детали монорельсом подаются на рольганг 8
для полного их охлаждения на воздухе. В этом случае отпускная печь может
175
05
22515
Фиг. 172. Механизированный агрегат универсального назначения (Гипроавтотракторопром).
работать та к же, как нормализационная, и тогда весь агрегат превращается в нор-
мализационный. Перестройка агрегата для работы под нормализацию с высоким
отпуском осуществляется весьма просто. Для этой цели необходимо лишь раз-
грузочный желоб перекрыть кусками направляющих. Из нормализационной
печи поддоны с деталями электротельфером 5 по монорельсу передаются на
рольганг для охлаждения, а после охлаждения по этому же монорельсу 6
передаются к толкателю 7 отпускной печи для проталкивания их в отпускную
печь. Удаление временных кусков направляющих, перекрывающих разгрузоч-
ный желоб, превращает снова весь агрегат в закалочно-отпускной.
Во всех случаях работы пустые поддоны от разгрузочного конца отпускной
печи посредством монорельса 9 возвращаются к толкателю закалочной печи.
При термической обработке таких деталей, как передняя ось, коленчатый
вал и т. п., последние загружаются в печь не на поддонах, а на подставках,
которые при закалке падают в закалочный бак вместе с деталями, а при норма-
лизации выдаются аналогично поддонам на разгрузочный стол. В этом случае
все операции совершаются так же, как и при работе с поддонами.
Фиг. 173. Нормализационно-отпускной конвейерный агрегат.
Агрегат рассчитан на производительность до 1000 кг/час.
Размеры активной части пода: первой печи 4,735х 1,53 м, второй печи 5,39х
X 1,53 м, рольганга для охлаждения при нормализации 3,5x0,6 м.
Удельная производительность (нетто): первой печи — 150—180 кг/м2 час;
второй — 120—130 кг/м2 час.
Весовое количество металла, размещаемого в рабочем пространстве, соста-
вляет в первой печи 2300 кг, во второй — 2600 кг.
Расход мазута в первой печи 70 кг/час, во второй — 40 кг/час.
к. п. Д. первой печи 20%, второй — 27%.
Печь оснащена форсунками низкого давления. Минимальное давление воз-
духа у форсунок 500—600 мм вод. ст. Необходимое давление мазута у форсу-
нок 1,5 кг/см2.
Агрегат имеет два электродвигателя приводов толкателей мощностью
по 4,5 кет, два электродвигателя приводов механизма подъема заслонок мощ-
ностью по 0,85 кет, один электродвигатель привода конвейерного бака мощно-
стью 0,85 кет.
Печи снабжены приборами автоматического контроля температур.
Продукты горения из топок через ряд каналов попадают в рабочее про-
странство, откуда по каналам, расположенным в стенках печи, удаляются
в общую вентиляцию цеха.
Агрегат может быть рекомендован к установке в цехах серийного и крупно-
серийного произвоства.
В силу необходимости сохранения универсальности агрегата в нем остались
ручные операции по перекладке деталей на поддон отпускной печи после закалки
и ряд других операций. В цехах массового производства, как уже было сказано
выше, целесообразно делать агрегаты с полной автоматизацией, хотя при этом
неизбежно агрегат в технологическом отношении будет узко специализирован.
На фиг. 173 приведен специализированный по технологическому признаку
нормализационно-отпускной агрегат, предназначенный для обработки неболь-
ших (до 3,5 кг) поковок.
12 Крохин и Самохин 2957	1 77
В состав агрегата входит конвейерная печь 1 для нормализации с нагревом
деталей до 850—870°, конвейерная охладительная камера 2, конвейерная печь 3
для отпуска до 650—670° и конвейерная камера 4 для охлаждения после отпуска.
Обе печи отапливаются мазутом или газом. В каждой нижней топке установлено
по одной горелке и одной форсунке, которые смонтированы в разных концах
топки. В случае работы на мазуте газовые горелки закрываются и, наоборот,
при работе на газовом отоплении закрываются форсунки. Дублирование ото-
пительных приборов вызвано наличием двух возможных видов топлива. Отвод
дымовых газов из печей производится каналами, расположенными в стенках
вдоль всей печи.
Температура в печах регулируется автоматически для обоих видов топлива.
Конвейер нормализизационной печи — панцырного типа, состоит из отдель-
ных нихромовых литых звеньев.
Приводной вал и барабан конвейера печи расположены на разгрузочном
конце печи. Валы выполнены полыми и охлаждаются проточной водой.
Охладительные камеры 2 и 4 по конструкции и размерам одинаковы. Каждая
камера снабжена пластинчатым конвейером. Конвейер камеры охлаждения,
состоящий из рамы, направляющих роликовых цепей и пластинчатого полотна,
подвешен к раме камеры. Верхний кожух камеры и нижний скреплены с рамой
болтами. При необходимости демонтажа, ремонта и т. п. верхний кожух камеры
снимается.
Охлаждение поковок производится распыленной до туманообразного со-
стояния водой. Конвейеры обеих камер приводятся в движение от приводных
механизмов конвейеров нормализационной и отпускной печей. Скорость полотна
конвейеров камер охлаждения регулируют в зависимости от скорости полотна
конвейеров печей. Скорость первых конвейеров составляет 80—90% от скорости
вторых.
Отпускная печь по конструкции аналогична нормализационной. Привод-
ной и натяжной валы станции конвейера вынесены за габариты рабочего
пространства печей.
Детали, подлежащие нормализации, укладываются на конвейер вручную
или высыпаются автоматически из бункера с пульсирующим лотком. На раз-
грузочном конце нормализационной печи детали сбрасываются с конвейера через
желоб на пластинчатый конвейер охладительной камеры. После охлаждения
детали выносятся конвейером из камеры охлаждения и сбрасываются на конвейер
отпускной печи. По окончании отпуска детали с конвейера отпускной печи
падают на конвейер камеры охлаждения, откуда они высыпаются в тару и
вывозятся из цеха.
Агрегат имеет следующие размеры: длина активного пода нормализацион-
ной печи 4,2 м; то же, отпускной печи 4,57 м; ширина конвейера печи для нор-
мализации 0,7 м; то же, для отпускной печи 0,8 м.
Площадь активного пода нормализационной печи 3 м2, отпускной—3,8л/-.
Производительность агрегата при цикле нормализации 60 мин. и цикле
отпуска 70 мин. — 450 кг/час.
Удельная производительность нормализационной печи 150 кг/м2 час, от-
пускной — 120 кг/м2 час.
Расход мазута в печи для нормализации 40 кг/час, в печи для отпуска—
22 кг/час.
Удельный расход мазута в печи для нормализации 0,09 кг/кг, в печи для
отпуска — 0,049 кг/кг.
К- и. д. нормализационной печи 18%, отпускной — 22%.
Мощность электродвигателей приводов конвейеров обеих печей — по
0,85 кет каждый.
Скорость полотна конвейера для нормализации и отпуска 0,07 м/мин; ско-
рость конвейеров охладительных камер 0,062 м/мин.
В описываемом агрегате все ручные операции, за исключением первоначаль-
ной загрузки, исключены.
Совершенно одинаковым во всех отношениях с описанным агрегатом яв-
ляется приведенный на фиг. 174 закалочно-отпускной агрегат. Разница между
178
ними состоит лишь в том, что в нормализационно-отпускном агрегате между
печами установлена конвейерно-охладительная камера, в закалочно-отпускном
агрегате между печами установлен конвейерный закалочный бак.
Оба агрегата предназначены для термической обработки поковок деталей
малолитражных автомобилей или аналогичных им поковок других машин мас-
сового производства.
Термический цех, оснащенный комплектом подобного рода агрегатов, при
доставке поковок из кузнечного цеха в термический подвесным конвейеромсавто-
матической разгрузкой подвесного конвейера в бункеры, установленные над
загрузочными концами печей и являющиеся питателями пульсирующих загру-
зочных лотков, превращается в цех с полной механизацией и автоматизацией
всех процессов, связанных непосредственно с термической обработкой.
Однако применение конвейерных агрегатов для термической обработки
крупных поковок при большой производительности печей ограничено. Это огра-
ничение вызвано тем, что конвейеры печей при большой нагрузке становятся
Фиг. 174. Закалочно-отпускной конвейерный агрегат.
неконструктивными вследствие уменьшения их прочности при работе в печах
с производительностью, превышающей 400—450 кг/час.
Для термических цехов массового производства, в которых осуществляется
термическая обработка сравнительно крупных деталей, доходящих до 20 кг
и более (например, поковки деталей грузовых автомобилей, тракторов и т. и.),
рентабельным является комплект агрегатов производильностью каждый
1000 кг/час и более.
Для обслуживания таких агрегатов требуется меньше рабочих и относительно
меньше производственной площади, чем при работе с большим количеством
агрегатов меньшей производительности.
Этим объясняется, что термические агрегаты производительностью
от 400 кг/час и более чаще всего изготовляются толкательными, а не конвейер-
ными.
На фиг. 175 представлена конструкция непрерывно действующего нормали-
зационно-отпускного агрегата, предназначенного для термической обработки
поковок деталей грузовых автомобилей.
Агрегат состоит из нормализационной печи 2, камеры охлаждения 3, печи
для отпуска 5 и конвейерного бака 7 для охлаждения деталей после отпуска.
Конструктивно обе печи агрегата аналогичны и отличаются лишь тем, что отпуск-
ная печь на 25% длиннее нормализационной.
Детали укладываются на поддоны размером 580X350 мм и толкателем Г
проталкиваются в печь 2. На толкатель устанавливаются одновременно два
поддона по ширине, соответственно чему и печь имеет два ряда направляющих.
Направляющие и поддоны отлиты из жароупорной стали. Количество поддо-
нов, размещающихся в агрегате, составляет в нормализационной печи 13 пар,
в камере охлаждения 8 пар, в отпускной печи 17 пар.
Время пребывания деталей в нормализационной печи 120 мин., в отпуск-
ной — 150 мин.
Температура нормализации, в зависимости от марки стали, 900—950°,
температура отпуска — до 600°. При этих условиях производительность агре-
гата составляет 1000 кг/час нетто.
*
179
Количество деталей, размещающихся в активной части нормализационной
печи, 2000 кг (нетто), в отпускной печи — 2500 кг.
Длина активной части пода нормализационной печи равна 4,57м,отпускной—
6,21 м. Ширина активного пода обеих печей 1,5 м. Площадь пода нормализацион-
ной печи 7 м2, отпускной печи — 8,5 л2.
Удельная производительность активного пода нормализационной печи
150—170 кг/м2 час, отпускной печи — 120—130 кг/м2 час.
С целью максимального сокращения трудоемких операций агрегат оснащен
следующими механизмами.
Нормализационная печь для проталкивания поддонов снабжена толкателем /
с толкающим усилием 5 т.
Отпускная печь имеет такой же толкатель 4, как и нормализационная.
К каретке толкателя отпускной печи приспособлен специальный механизм,
который предназначен для вытаскивания поддонов из нормализационной печи,
передачи их в охладительную камеру 3 и проталкивания из охладительной ка-
меры на стол толкателя 4 отпускной печи. После того как поддоны поданы на
стол толкателя отпускной печи, они этим же толкателем проталкиваются
в отпускную печь 5.
Разгрузочный конец отпускной печи снабжен пневматическим вытаскива-
телем 6. На конце штока пневматического вытаскивателя имеются защелки,
которые при движении в отпускную печь подходят под ушки поддонов и при
обратном движении штока захватывают поддон и вытаскивают его из печи.
Этот же вытаскиватель устанавливает поддон с деталями над разгрузочным жело-
бом вне печи, где под действием тяжести деталей он опрокидывается и высы-
пает детали в конвейерный бак для замочки.
Бак расположен в приямке и снабжен пластинчатым транспортером, при-
водимым в движение специальным электроприводом. В месте падения поковок,
на боковых стенках бака подвешены наклонные отбойные щиты, исключающие
возможность западания поковок между полотном конвейера и стенками бака.
Поковки из бака выдаются конвейером в приемную тару. В агрегате механизи-
рованы все операции от загрузки до выдачи. Механизмы толкателей агрегата
приводятся в движение от электродвигателей мощностью по 7,4 квпг каждый,
а привод конвейерного бака — от электродвигателя мощностью 0,55 кет.
Заслонки обеих печей агрегата поднимаются пневматическими подъемниками.
Все механизмы агрегата соединены общей системой блокировки и включаются
одной пусковой кнопкой через каждый десятиминутный период толкания.
Последовательность работы механизмов агрегата за цикл осуществляется
следующим порядком:
1)	подъем заслонок печей агрегата;
2)	два хода каретки толкателя нормализационной печи;
3)	два хода механизма вытаскивателя нормализационной печи, проталки-
вание через камеру охлаждения и толкание в отпускную печь;
4)	один ход вытаскивателя отпускной печи;
5)	опускание заслонок обеих печей.
Печи могут отапливаться мазутом или любым промышленным газом.
Расход мазута в нормализационной печи 70 кг/час, в отпускной печи —
36 кг/час, общий удельный расход по агрегату 0,122 кг/кг. Давление воздуха
у форсунок — не ниже 500—600 мм вод. ст.; к. п. д. нормализационной печи 18% ,
отпускной — 25% .
Расход воды в баке для охлаждения 2,5 м^/час при времени пребывания
деталей в баке 6 мин.
Температура в печах контролируется приборами автоматического контроля.
Агрегат специализирован для нормализации с отпуском и может быть реко-
мендован к установке в цехах крупносерийного и массового производства.
Примером агрегата узкой специализации может служить конструкция,
показанная на фиг. 176. Агрегат предназначен для закалки с высоким отпуском
коленчатых валов автомобильного двигателя.
Тот факт, что агрегат предназначен для термической обработки исключительно
одной детали, позволил создать конструкцию, при которой валы проходят
1«0
Фиг. 175. Нормализационно-отпускной толкательный агрегат (Гипроавтотракторопром).
rf/35
Фиг. 176. Закалочно-отпускной агрегат для закалки коленчатых валов (Гипроавтотракторопром).

весь цикл термической обработки на постоянной опоре при полной автомати-
зации процесса.
Закалочно-отпускной агрегат состоит из загрузочного толкателя 1, закалоч-
ной печи 2, механизированного закалочного бака 3, отпускной печи 4, охлади-
тельной камеры 5 и вытаскивателя 6.
Каждый коленчатый вал укладывается на двух подставках (башмаках)
и в таком положении проходит через весь агрегат. Расстояние между опорами
валов в 584 мм допускает размещение на опорах как четырех, — так и шести-
коленчатых валов. Длина башмака 260 мм, что соответствует габаритному
размеру вала по диаметру.
Длина вала 1200 мм, диаметр шейки вала 90 мм, вес вала 100 кг, марка
стали 50Г.
Вал подвергается следующим операциям термической обработки: нагреву
под закалку до 830—850° в течение 2,2 часа, охлаждению в масляном баке в тече-
ние 10—20 мин., отпуску 600—650° в течение 2,64 часа. Охлаждение после
отпуска в воде до 50—60° в течение 10—15 мин.
Количество валов, находящихся в разных частях агрегата: закалочная
печь — 20 шт., закалочный бак — 3 шт.; отпускная печь — 24 шт.,охладитель-
ная камера — 3 шт.
С учетом коэфициеита расширения башмаков длина рабочей линии их соста-
вляет: закалочная печь 20(260 4-3)=5260 мм\ отпускная печь 24(2604-1,8) =
= 6280 мм.
С целью предотвращения подстуживания валов перед разгрузкой в каждой
печи оставлен свободный участок для одного ряда подставок. Ширина пода
печей 1,53 м. Полезная длина рабочего пространства 4915 мм для закалочной
печи и 5995 мм — для отпускной. Площадь пода, занимаемая металлом в зака-
лочной печи, 5,9 м\ отпускной — 7,15 м2.
В основу конструкции агрегата положена идея автоматизации цикла терми-
ческой обработки, начиная от укладки валов на подставки на столе толкателя
закалочной печи и кончая позицией разгрузки отпущенных и охлажденных
валов в конце агрегата (на столе вытаскивателя).
Подобная автоматизация разрешена посредством движения коленчатых
валов вдоль всего агрегата при постоянной опоре на башмаках.
Одноходовой рычажный толкатель приводится в движение от электродви-
гателя мощностью 7,4 кет. Ход толкателя 650 мм.
Количество коленчатых валов, находящихся в закалочной печи и на столе
толкателя, равно 24. Вес валов и башмаков 2930 кг. При коэфициенте трения,
равном единице, с учетом 30% запаса на преодоление инерционных усилий
при трогании с места требуемое усилие толкателя составит 3800 кг. Конструк-
тивно толкающее усилие принимается 5 т.
Механизированный закалочный бак состоит из:
а)	собственно закалочного бака;
б)	рамы механизмов с направляющими для столов;
в)	верхней каретки, являющейся одновременно при ходе вперед вытаскива-
телем и толкателем в отпускную печь;
г)	нижней каретки, являющейся перетаскивателем вала на башмаках с плат-
формы разгрузочного конца закалочной печи на платформу загрузочного конца
отпускной печи;
д)	двух подъемных платформ (разгрузочной и загрузочной);
е)	двух пневматических цилиндров с блоками для подъема столов;
ж)	электропривода для верхней и нижней каретки и их кривошипных меха-
низмов.
Все механизмы и платформы связаны с рамой. За один оборот кривошипа
верхней каретки кривошип нижней каретки делает два оборота. Поэтому тол-
катель-вытаскиватель бака одноходовой, а перетаскиватель — двухходовой.
Подъем столов из нижней позиции в верхнюю — на уровень направляющих
в печах — осуществляется пневматическими цилиндрами. Опускание столов
в масляный бак происходит быстро под действием силы тяжести платформ колен-
чатого вала. При необходимости скорость опускания может быть уменьшена
182
посредством регулирования сопротивления на выходе воздуха из-под поршней
цилиндров.
В верхней позиции платформы удерживаются стопорным устройством,
давление же воздуха в цилиндрах в момент окончания подъема падает до нуля.
В момент опускания платформ стопорное устройство освобождает им путь
под действием поводкового привода, связанного с верхней кареткой.
Все механизмы бака обеспечивают следующую схему работы: из закалочной
печи вал на башмаках вытаскивается на разгрузочную платформу, затем плат-
форма опускается вместе с валом в масляный бак, вал передвигается с разгру-
зочной платформы на платформу загрузки, платформа загрузки поднимается
до верхней позиции и вал заталкивается в отпускную печь.
Вытаскивание вала из закалочной печи на платформу разгрузки и заталки-
вание в отпускную печь происходит одновременно, опускание же и подъем
в разные моменты.
Передача вала с разгрузочной 'платформы на загрузочную осуществляется
не сразу, а через четыре промежуточные позиции, в силу чего вал с башмаками
находится в масле 20 мин. В баке, следовательно, постоянно находятся четыре
вала. Передача с разгрузочной платформы на загрузочную осуществляется
при ходе верхней каретки отпускной печи к закалочной.
Все механизмы закалочного бака приводятся в движение от приводной стан-
ции с электродвигателем мощностью 7,4 кет.
Вытаскиватель предназначен для вытаскивания очередного вала из отпуск-
ной печи и проталкивания валов в камеру охлаждения с выдачей очередного
вала из камеры охлаждения на разгрузочный стол.
Количество одновременно вытаскиваемых и проталкиваемых на подстав-
ках валов — 9 шт. Вес их с башмаками 1100 кг.
Усилие вытаскивателя с учетом коэфициента трения 0,6 и дополнительного
усилия 30% на преодоление инерционных усилий составляет 860 кг.
Вытаскиватель — рычажного типа с кривошипным механизмом. Ход выта-
скивателя 500 мм. Механизмы вытаскивателя приводятся в движение от элек-
тродвигателя мощностью 2,5 кет.
Подъем заслонок агрегата осуществляется механизмами от электродвига-
теля 0,85 кет. Всего в агрегате имеются четыре механизма соответственно
числу заслонок.
Управление всеми механизмами агрегата и последовательностью движений
осуществляется автоматически с помощью конечных выключателей, электро-
магнитных реле, магнитных пускателей и реле времени. Применение автома-
тики не только упрощает управление агрегатами, но и блокирует очередное
движение, если не окончилось предыдущее, что предотвращает возможность
аварий.
Управление агрегатом вручную допускается только при наладке, но недо-
пустимо при эксплуатации.
Период толкания очередного вала, исходя из производительности 9 валов
в час, составляет 6,7 мин.
Собственно время автоматического цикла равно сумме времен последова-
тельных движений механизмов и согласно расчету составляет 1,5—1,7 мин.
Агрегат оснащен приборами автоматического регулирования температур:
Характеристика агрегата:
1.	Производительность 7—9 валов в час, общим весом 900 кг/час.
2.	Полезная площадь пода закалочной печи 5,9 м2, отпускной печи 7,15 м2.
3.	Удельная производительность при нормальном (нефорсированном) ре-
жиме: закалочной печи 152 кг!м2 час, отпускной печи — 126 кг/м2 час.
4.	Расход торфяного газа (калорийностью 1500 ккал/м3) в закалочной печи
450 м3/час, в отпускной печи 320 м3!час.
5.	Удельный расход в закалочной печи 0,5 м 1кг, в отпускной печи —
0,355 мЧкг.
В ряде случаев является целесообразным сочетание гибочных операций
деталей с их термической обработкой. В таких случаях нагретые подтермиче-
скую обработку детали предварительно подвергаются гибке, а затем с этого
183
о
о.
Е
О
О,
О
оз
О,
о
23
же нагрева закалке. Однако такой комбиниро-
ванной обработке могут подвергаться лишь
определенные детали. Поэтому агрегаты для
такого рода комплексной обработки являются
узкоспециализированными, на одну опреде-
ленную деталь.
На фиг. 177 представлен специализирован-
ный агрегат для комплексной обработки по-
ковок передних осей грузового автомобиля
грузоподъемностью 1,5 т.
Поковки передней оси изготовлены из стали
ЗОХ, имеют габариты 129x64 мм; вес каждой
поковки 14 кг.
Комбинированный технологический про-
цесс включает в себя следующие операции:
нагрев до температуры 875° в закалочной
печи, гибка с непосредственной последующей
закалкой в специальном гибочно-закалочном
прессе, нагрев до температуры 600° и отпуск
в отпускной печи.
Необходимый для такого комбинированного
процесса агрегат состоит из печи для нагрева
под закалку, гибочно-закалочного пресса,
отпускной печи и камеры охлаждения после
отпуска.
Закалочная печь принята с нижними топ-
ками с толкателем. Оси укладываются на
специальные подставки —• башмаки с зазорами
между осями, равными диаметру оси, и по
жароупорным направляющим толкателем /
проталкиваются в печь 2. По ширине печи
уложены два направляющих рельса желоб-
чатого типа, разделенные горизонтальной
перегородкой на два этажа. По верхнему этажу
башмаки с уложенными на них осями протал-
киваются от загрузочного конца печи до раз-
грузочного, где ось снимается с подставок
и монорельсом подается в гибочно-закалочный
пресс 5, а свободные подставки при продвиже-
нии от следующего хода толкателя подходят
к той части направляющей, где горизонталь-
ная перегородка отсутствует, и подставка опу-
скается на нижний этаж направляющих.
По нижнему этажу свободные подставки воз-
вращаются снова к загрузочному концу печи.
Механизм 3 возврата свободных подставок
работает синхронно с толкателем, получая от
него усилие посредством жесткой тяги 4, про-
ходящей в канале под печью. Нижний этаж
направляющих, так же как и верхний, пол-
ностью заполнен подставками. Первая пара
подставок, возвратившаяся к загрузочному
концу печи, очередным усилием механизма
возврата устанавливается на гнездо платформы,
которая специальным механизмом, действую-
щим от толкателя, поднимает платформу с под-
ставками на уровень второго этажа напра-
вляющих. В этой позиции на подставки кла-
дется ось, и они снова проталкиваются в печь.
184
Описанное устройство для проталкивания осей и возврата свободных подста-
вок работает аналогично конвейерным цепям, с той лишь разницей, что
звенья цепи в данном случае не соединены.
Отформованная и закаленная ось монорельсом извлекается из гибочно-
закалочного пресса и передается на толкатель 6 отпускной печи, которая рабо-
тает аналогично закалочной печи.
В связи с наличием промежуточной операции гибки каждая печь агрегата
работает самостоятельно.
Механизмы проталкивания и возврата свободных подставок, подъемных плат-
форм сблокированы общей системой блокировки. Заслонки печей открываются
вручную и во время работы постоянно приподняты для свободного прохода
подставок с поковками. Печь для отпуска по конструкции совершенно одина-
кова с закалочной. Разница между ними лишь по длине.
Охладительная камера 7 выполнена из листового железа с двойными стен-
ками, между которыми циркулирует охлаждающая вода. Снизу камера открыта
для свободного доступа холодного воздуха. Отвод подогретого воздуха осуще-
ствляется через отверстие, расположенное в верхней части камеры. Поковки
через охладительную камеру проталкиваются толкателем отпускной печи.
Производительность агрегата 60 осей в час, что в весовом выражении соста-
вляет 810 кг/час.
Количество осей, находящихся в агрегате, 96 шт., в том числе в нормалп-
зационной печи 30 шт., в отпускной печи 36 шт., в камере охлаждения 30 шт.
Время пребывания деталей в закалочной печи 30 мин., в отпускной печи
36 мин., в камере охлаждения 30 мин., в гибочно-закалочном агрегате 1 мин.
Длина активной части пода закалочной печи 3,18 м, отпускной — 4,0л.
Ширина пода обеих печей 1,6 м.
Площадь активного пода закалочной печи 5 л2, отпускной — 6,4 м2. Удель-
ная производительность активного пода закалочной печи 160 кг/м2 час, отпуск-
ной — 126 кг/л2 час. Расход мазута в закалочной печи 70 кг/час, в отпускной —
-10 кг/час.
Удельный расход мазута в закалочной печи 0,087 кг/кг, в отпускной —
0,05 кг/кг-, к. п. д. закалочной печи 20?4 , отпускной — 22% .
АГРЕГАТЫ ДЛЯ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ВАГОННЫХ ДЕТАЛЕЙ
На фиг. 178 приведена конструкция специализированного агрегата для тер-
мической обработки спиральных вагонных пружин. В основу механизации
положена идея перекатывания пружин по поду печи специальными поводками
конвейерных цепей.
Фиг. 178. Агрегат для термической обработки пружин (Гипроавтотракторопром).
Агрегат состоит из закалочной печи с цепным конвейером, отпускной печи
с таким же конвейером и двух баков с вертикальными элеваторного типа конвей-
ерами. Расстояние между цепями печных конвейеров равно длине пружины
плюс зазоры для свободного перекатывания пружин.
Для загрузки пружин в звеньях цепей конвейеров обеих печей имеются
специальные выступы (поводки), расположенные на расстоянии друг от друга,
немного большем диаметра пружины.
185
При движении конвейера поводки катят пружину по поду закалочной печи 1. \
В разгрузочном конце закалочной печи имеется разгрузочный желоб 2, через
который пружины падают в закалочный бак 3.
В закалочном баке пружины по наклонному желобу 4 скатываются к прием-
нику элеваторного вертикального конвейера 5 и захватами поднимаются на-
верх. В верхней позиции захваты, поворачиваясь, освобождают пружину, и
она по наклонному желобу 6 скатывается к конвейеру 7 отпускной печи, где
поводками конвейера отпускной печи закатывается в отпускную печь. Раз-
грузка отпускной печи и бака для замочки после отпуска производится также,
как и разгрузка закалочной печи и закалочного бака.. Спиральные пружины
из стали 55СГ нагреваются под закалку до 880°, под отпуск —до 400—500°.
Полезная длина пода закалочной печи 5 м, отпускной — 6,6 м. Ширина обеих
печей по окнам 0,82 м. Площадь пода закалочной печи 4,1 м~, отпускной —
5,4 м-.
Производительность агрегата 500—600 кг/час. Удельная производительность
закалочной печи 122—147 кг/м2час, отпускной — 92—ПО кг/м2 час.
Фиг. 179. Агрегат для термической обработки корпусов фрикционных аппаратов
вагонных автосцепок (Гипроавтотракторопром).
Печи могут отапливаться любым промышленным газом или жидким топ-
ливом.
При отоплении генераторным газом с теплотворной способностью 1200 ккал/м3
расход его составляет в закалочной печи 375 м3/час, в отпускной — 130 м3/час.
Удельный расход газа в закалочной печи 0,75 м3/кг, в отпускной — 0,26 м3/кг:
к. п. д. закалочной печи 17% , отпускной — 21%. Газ и воздух для горения
подаются по отдельным трубам под давлением 300 мм вод. ст.
Конвейеры каждой печи и соответствующего бака приводятся в движение
от одной приводной станции с электродвигателем мощностью 0,55 кет.
Агрегат может быть использован исключительно в цехах массового произ-
водства вагонных спиральных пружин.
К типу особой специализации принадлежит агрегат, показанный на фиг. 179,
предназначенный для местной закалки и отпуска корпусов фрикционных аппа-
ратов вагонной автосцепки.
По техническим условиям корпус фрикционного аппарата, отлитый из стали
марки Ст. 5, с внутренней стороны подвергается местной струйчатой закалке,
в то время как его наружная часть остается незакаленной.
При индивидуальной термической обработке корпус целиком нагревается
в печи и выдается на закалочный стенд, где в нижнюю часть корпуса вводится
душирующее приспособление, с помощью которого производится струйчатая
закалка водой внутренней поверхности корпуса. Наружные стенки остывают
сравнительно медленно и остаются незакаленными.
После закалки корпус загружается в отпускную печь. Температура нагрева
под закалку 850°, под отпуск 450—500°-.
Описанный технологический процесс в приведенном агрегате полностью
механизирован и автоматизирован.
Агрегат состоит из закалочной и отпускной печей (обе печи с нижними топ-
ками), механизированного закалочного стенда и транспортера, предназначен-
ий
ногодля выдачи корпуса из закалочной печи, установки его на закалочный стенд
и передачи со стенда после закалки на толкатель отпускной печи.
Корпус фрикционного аппарата весом 80 кг, с габаритами 300x220x500 мм,
по форме представляет собой пустотелый шестигранник с открытым дном.
Подвергаемые закалке корпусы монорельсом устанавливаются на поддон,
предварительно установленный на загрузочный толкатель 1. Всего на поддоне
размещается два корпуса с установкой их открытым дном книзу. Поддоны отлиты
из жароупорной стали и имеют два гнезда для установки двух корпусов. Для
свободного прохода душирующего устройства в поддонах имеются отверстия,
совпадающие по размерам с внутренним шестигранным отверстием корпуса.
С загрузочного стола поддон с корпусами проталкивается толкателем по
жароупорным направляющим в закалочную печь 2. В разгрузочном конце зака-
лочной печи установлен механизированный закалочный стенд 3, состоящий
из бака, двух пневматических цилиндров для подъема и опускания душирую-
щих приспособлений и платформы для приема поддона из закалочной печи.
Очередной поддон, подлежащий выдаче из закалочной печи, вытаскивателем 4
выдвигается на закалочный стенд. Как только поддон остановится на стенде,
включаются пневматические цилиндры, происходит подъем душирующих при-
способлений и ввод их в полость корпуса снизу через отверстие в поддоне. По
окончании подъема душирующих приспособлений происходит подача закалоч-
ной воды. После окончания закалки, что фиксируется посредством реле времени,
подача закалочной воды прекращается, включается обратный ход пневматиче-
ских цилиндров, и по окончании этого цикла включается транспортер для пере-
дачи поддонов с закалочного стенда на толкатель 5 отпускной печи, откуда под-
доны с корпусами проталкиваются толкателем в отпускную печь 6.
На конце рейки вытаскивателя прикреплена тяга с захватом, который при
движении в печь занимает место в специальном кармане в поду печи, так что
поддон своими ушками свободно проходит эту позицию. При движении захвата
из печи он под действием наклонной части кармана поднимается и захватывает
поддон за его ушки с обеих сторон и выдвигает сперва на стенд, а затем доста-
вляет его на транспортер, откуда поддон, как уже было сказано, поступает на
толкатель отпускной печи. Вытаскиватель и транспортер работают синхронно
и приводятся в движение от одной приводной станции с электродвигателем мощ-
ностью 0,55 кет.
Приводы рычажных толкателей действуют от электродвигателя мощностью
5 кет каждый.
Подъем заслонок печей и подъем закалочного стенда с душем осуществляется
пневматическими цилиндрами сжатым воздухом (давление 5 ати).
Характеристика агрегата:
Площадь пода: закалочной печи 6,6 м2; отпускной печи 8,3 м2. Производи-
тельность агрегата 12 шт/час или 960 кг!час. Удельная производительность
нетто: закалочной печи 145 кг/м2 час, отпускной печи 115 кг/м2 час.
Количество металла (нетто), размещаемого в рабочем пространстве; в зака-
лочной печи 30 шт. или 2400 кг (брутто 3540 кг); в отпускной печи 40 шт. или
3200 кг (брутто 4820 кг).
Расход генераторного газа с теплотворной способностью 1200 ккал/м2'.
в закалочной печи 500 м?/час, в отпускной 300 м?/час.
Удельный расход газа в закалочной печи 0,52 мЧкг, в отпускной печи
0,31 мНкг.
К- п. д. закалочной печи 21%, отпускной — 22%.
Расход закалочной воды 3 мъ/час.
АГРЕГАТЫ ДЛЯ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ДЕТАЛЕЙ
ПОДШИПНИКОВ КАЧЕНИЯ
Качество подшипниковых деталей, как и самих подшипников качения, в зна-
чительной степени определяется горячей обработкой деталей на всех стадиях
производства, начиная от нагрева под штамповку и кончая закалкой с отпуском
механически обработанных деталей.
187
Особое значение имеет тепловой режим в процессе горячей штамповки,
так как, будучи начальной операцией, он, в конечном счете, влияет на формиро-
вание исходной структуры, от которой зависит качество готовых подшипников.
Не касаясь проблем, связанных с обоснованием теплового режима ковки,
штамповки и раскатки подшипниковых деталей, что не входит в задачу данной
книги, остановимся лишь на некоторых параметрах теплового режима, связан-
ных с выбором агрегатов для термической обработки подшипниковых деталей.
Технологический процесс термической обработки назначается в зависи-
мости от марки стали, из которой изготовляются подшипниковые детали, и опе-
раций, предшествующих термической обработке, если эти операции связаны
с нагревом. Структура подшипниковой стали ШХ15 после ковки состоит из
мелкопластинчатого перлита.
Твердость стали после ковки находится в пределах Нв = 255	340. При
такой твердости механическая обработка на токарных станках, особенно при
массогом производстве, экономически нецелесообразна. Кроме того, структура
пластинчатого перлита не является оптимальной для последующей окончатель-
ной термической обработки. Опыт работы подшипниковых заводов показал,
что оптимальной структурой перед окончательной термической обработкой под-
шипниковых деталей из хромистых сталей является мелкозернистый перлит.
Эта же структура при твердости стали Нв= 187-: 207 отвечает наиболее рацио-
нальным условиям механической обработки как с точки зрения скоростей
резания, так и чистоты поверхности.
Указанная структура достигается путем отжига поковок из подшипниковых
сталей при температуре выше точки Асг.
Отжигу подвергаются все поковки, изготовленные при соблюдении правиль-
ного теплового режима штамповки.
Нормализации с последующим отжигом подвергаются поковки прецизион-
ных подшипников, а также поковки, не имеющие структуры мелкопластинча-
того перлита, что бывает при несоблюдении теплового режима ковки.
Основными параметрами теплового режима отжига или нормализации
с отжигом являются скорость нагрева, температура нагрева, время выдержки
при заданной температуре и скорость охлаждения.
Постоянство указанных параметров является основным техническим требо-
ванием, которому должен удовлетворять агрегат для термической обработки
поковок подшипниковых деталей.
Из практики подшипниковых заводов известно, что скорость нагрева при
отжиге поковок может быть любой, если обеспечивается равномерное нараста-
ние температуры по всей садке.
При нагреве садки до 840° слоем 60 мм, что имеет место в конвейерных печах,
потребное время составляет 60 мин. Нагрев до 800° в ящиках высотой 500 мм
требует 6—7 час. с последующим выравниванием при этой температуре в тече-
ние 2—3 час.
Оптимальная температура отжига поковок из стали ШХ15, определяемая
требованием получения зернистого перлита, находится в интервале 780—810°.
Продолжительность выдержки при этой температуре определяется временем,
необходимым для завершения превращения перлита в аустенит. Практически
это время, по данным Я. Р. Раузина [1 ], с момента окончания выравнивания
температур составляет 40—60 мин. максимум и, следовательно, не зависит от
величины садки. Однако при отжиге больших партий деталей в ящиках высотой
500 мм на выравнивание температуры необходимо от 2 до 3 час., а садки весом
около 10 т требуют на выравнивание 6 час.
Скорость охлаждения в интервале температур распада аустенита от 780—
810 до 600° определяется необходимостью получения требуемой твердости,
которая для современных методов токарной обработки лежит в пределах Нв=
=187 ~ 207.
По данным Я. Р. Раузина скорости охлаждения больших садок (свыше
3 т) должны приниматься 10—20° в час, для малых садок (0,5—2 т) —20—30°
в час, для единичных поковок из стали ШХ15—до 60° в час и из стали
ШХ15СГ — до 30° в час.
188
Следовательно, если исключить влияние садки, т. е. вести отжиг поковок
с укладкой их слоем не больше 60 мм, то длительность охлаждения составит
800-600
60
= 3,33 часа.
Полный цикл отжига в таком случае будет равен
60+40+3,38 . 60 = 300 мин.
Однако на практике длительность цикла отжига значительно больше 5 час.
и иногда доходит до 18—20 час., что вызвано стремлением повысить производи-
тельность агрегатов за счет увеличения веса садки.
В проходных печах с электрическим обогревом при укладке на поддон раз-
мером 790x460 мм подшипниковых колец общим весом 130 кг полный отжиг
достигается за 8,5—9 час.; при укладке колец в количестве 600—800 кг в ко-
робах размером 1200x450x500 мм длительность цикла составляет 20 час.;
в шахтных печах с садкой 3 т цикл завершается за 36 час.
Из сказанного следует, что при выборе агрегата для отжига поковок под-
шипниковых деталей необходимо исходить из наиболее экономичного теплового
режима.
Очевидно, что, чем меньше садка, тем меньше цикл отжига и, следовательно,
тем более постоянен тепловой режим для всех частей садки, тем однороднее
качество отожженных поковок. С другой стороны, режим отжига должен обеспе-
чивать более высокую производительность агрегата.
Наблюдения за работой действующих агрегатов приводят к выводу, что
садка высотой 260 мм полностью прогревается за 3 часа; при температуре пер-
литного превращения достаточна выдержка в течение 2 час. Приняв скорость
охлаждения 35° в час, что нормально для указанной садки, длительность
охлаждения до 600° составит (810—600):35 = 6 час.
Тогда полный цикл отжига составит 3+2 + 6 — 11 час.
Как будет дальше показано, цикл отжига 11—42 час. является экономичным
как по производительности агрегата, так по качеству продукции.
Агрегаты для отжига поковок из подшипниковых сталей могут обогреваться
электричеством или отапливаться любым промышленным газом, а также мазу-
том, хотя последний менее желателен.
Нафиг. 180 показан агрегат для термической обработки кованых подшипни-
ковых колец из стали ШХ15. В состав агрегата входят две последовательно рас-
положенные печи и камера охлаждения.
Агрегат может работать как нормализационно-отжигательный и как только
отжигательный. В первом случае могут обрабатываться кольца для особо точ-
ных подшипников, во втором — кольца нормальной точности. Оба варианта
термической обработки обеспечивают получение поковок с конечной структу-
рой мелкозернистого перлита, с твердостью поковок /7^=187=207.
Размеры рабочего пространства (активной части): первой печи 7,28 л2,
второй печи 9,10 м2. Камера охлаждения 5,45 м2.
Агрегат по ширине имеет два ряда направляющих, на которых размещаются
два ряда поддонов размером 650x700 мм.
На каждый поддон укладываются 54 кольца диаметром 205/160 мм, весом
4 кг каждое, и внутри больших колец размещаются мелкие кольца диаметром
80 мм, весом 0,5 кг каждое.
Общий вес колец на поддоне составляет 270 кг. Высота такой садки 240 мм.
Всего в агрегате размещается 8 рядов поддонов в первой печи, 10 рядов
во второй печи и в камере охлаждения 6 рядов. Всего в печах находится 36 под-
донов с количеством поковок 36-270 = 9720 кг. Кольца отжигаются по режиму:
нагрев до 800—810° в течение 3 час., выдержка при этой температуре 2 часа.
Охлаждение до 500—600° в течение 7 час., а всего 12 час.
Период толкания 40 мин. Часовая производительность агрегата 875 кг.
Удельная производительность 53,5 кг/м2 час.
При работе этой же печи с режимом 20 час. ее производительность снижается
до 875 (12 : 20) = 525 кг/час.
189
Поддоны с толкателя загрузочного конца
первой печи пожароупорным направляющим
проталкиваются в первую печь. В разгру-
зочном конце печи установлен перетаскива-
тель поддонов из первой печи во вторую,
который одновременно является толкателем
второй печи.
Вторая печь предназначена при цикле
отжига для программного охлаждения. Раз-
грузка второй печи производится вытаски-
вателем.
Толкатель и вытаскиватель рычажного
типа приводятся в движение от электро-
двигателя мощностью 10 кет каждый. Для
подъема заслонок установлены механизмы
с электродвигателем по 1,3 кет каждый.
Механизмы печей сблокированы и после-
довательность работы механизмов осуществ-
ляется автоматически.
Печь отапливается мазутом, расход кото-
рого при отжиге составляет 150 кг!час\ удель-
ный расход 0,17 кг/кг.
Мазут сгорает в нижних топках, изоли-
рованных от рабочей камеры сводом в пол-
кирпича. Продукты горения попадают в
рабочее пространство по каналам, располо-
женным в конце каждой топки, и покидают
его с уровня пода по боковым каналам
в стенках печи.
На фиг. 181 приведен агрегат конструк-
ции треста «Электропечь». Агрегат элек-
трического обогрева состоит из двух спарен-
ных печей с толкателями. Первая печь пред-
назначена для нагрева и выдержки, вто-
рая— для медленного охлаждения. Обе
печи по размерам пода одинаковы. Площадь
пода каждой печи непосредственно под
металлом равна 7,75 м2.
Поковки укладываются в короба раз-
мером 1200x450x500 лог, вмещающие в сред-
нем 650 кг при высоте укладки 500 мм.
Короба выполнены из жароупорной листо-
вой стали и приварены к поддонам, соста-
вляя с ними единое целое.
Всего в печах размещается 24 короба по
12 в каждой печи.
Количество металла, находящегося в
агрегате, составляет 24-650= 15 500 кг.
Тепловой режим печи при отжиге: нагрев
до 800° в течение 6 час., выдержка при этой
температуре 4 часа; после выдержки короба
промежуточным вытаскивателем выдаются
из первой печи и проталкиваются во вторую
печь, нагретую до 710—720°, где происходит
охлаждение поковок с 800 до 710—720° в
течение 4 час., затем следует выдержка при
этой температуре в течение 2 час. После
этого короба проталкиваются в зону охлаж-
I дения до 450°, где они выдерживаются 4 часа.
190
Общая длительность цикла 20 час. Период толкания равен 50 мин. Часо-
вая производительность агрегата 720 кг. Удельная производительность
46,5 кг/м'2 час.
Нагревательные элементы размещены на боковых стенках и на поду. Мощ-
ность первой печи 165 кет, второй — ПО кет. Питание от сети 220 в.
Мощность первой печи разбивается по трем зонам: I зона — 80 кет, II зона-
60 кет и III зона — 25 кет.
Мощность второй печи распределяется также по трем зонам: I зона —
20 кет, во II и III зонах — по 45 кет.
Сопоставляя удельные производительности предыдущей печи (см. фиг. 180)
и данной печи, можно сделать вывод, что при 12-часовом цикле отжига и высоте
-22790
Фиг. 181. Комбинированный агрегат для отжига поковок подшипниковых колец
(треста «Электропечь»),
укладки 240 мм удельная производительность первой из них немного больше.
Наряду с увеличением удельной производительности однородность продукции
при 12-часовом цикле лучше, ибо садка высотой 240 мм по сравнению с тако-
вой в 500 мм прогревается равномернее в более короткий промежуток времени.
Кроме того, небольшая по весу садка не требует коробов для укладки.
Из сказанного следует, что новые печи для отжига колец из стали ШХ15
должны проектироваться на цикл длительностью не больше 10—12 час., в том
числе: время нагрева до 800°—Зчаса, время выдержки при 800°—2часа, время
охлаждения до 600°—5—7 час. С технологической точки зрения разрыв цикла
отжига между двумя печами не обязателен. В больших печах этот разрыв
может быть оправдан лишь стремлением снизить давление на поддоны с целью
уменьшения их веса и увеличения срока службы.
На фиг. 182 приведена конструкция нормализационно-отжигательного агре-
гата, предназначенного для термической обработки подшипниковых колец
диаметром от 40 до 160 мм. В агрегат входит нормализационная толкательная
печь, камера ускоренного охлаждения, толкательная печь для отжига и камера
для охлаждения после отжига.
191
Режим термической обработки в этом агрегате
состоит из нагрева колец под нормализацию до
температуры 900° в течение 80 мин., выдержки
при этой температуре в течение 60 мин., ускорен-
ного охлаждения (50° в минуту) с 900 до 550° в
течение 10—12 мин. Затем поковки передаются
в отжигательную печь, в которой они подвер-
гаются нагреву до 780—800° в течение 50 мин.,
выдержке при этой температуре в течение 30 мин.,
быстрому охлаждению с 780—800 до 720° в тече-
ние 40—50 мин. максимум и охлаждению до 500°
в течение 4 час.
После отжига поковки выдаются в камеру
окончательного охлаждения.
При проведении такого режима кольца укла-
дываются небольшим слоем (100—120 мм) на
поддоны размером 0,8—0,4 м.
На один поддон укладываются кольца в коли-
честве 60—ПО кг. Количество поддонов, разме-
щающихся в различных частях агрегата: нор-
мализационная печь — 13, камера промежуточного
охлаждения — 5, отжигательная печь — 27.
Печи, входящие в агрегат, имеют следующие
рабочие размеры пода: нормализационная печь
4,2 м2, отжигательная печь 8,8 м2.
Средняя производительность агрегата500кг/час.
Удельная производительность нормализационной
печи 120 кг/м2 час, отжигательной — 57 кг/м2 час.
Передача колец от операции к операции пол-
ностью механизирована. Поддоны с кольцами
проталкиваются толкателем 1 (фиг. 182) в норма-
лизационную печь 2, откуда они выдаются в
камеру охлаждения 3 специальным вытаскива-
телем; цепной транспортер передает поддоны на
толкатель 4 отжигательной печи, который про-
талкивает их в отжигательную печь 5. Из отжига-
тельной печи в ее разгрузочном конце поддон при
проталкивании надвигается на движущийся транс-
портер и таким образом подается в камеру окон-
чательного охлаждения 6.
Механизмы агрегата приводятся в действие
электродвигателями мощностью: толкатели —
2,4 кет каждый; механизмы подъема заслонок —
0,85 кет каждый, приводные станции конвейеров
камер охлаждения — 0,55 кет каждый.
Печи агрегата отапливаются генераторным
газом с теплотворной способностью 1200 ккал/м2.
Часовой расход газа составляет 800 мэ. Удельный
расход (суммарный) 1,7 м2/кг.
Для сжигания газа установлены горелки бес-
пламенного горения. Давление газа у горелок
800—1000 мм вод. ст. В нормализационной печи
установлено 16 горелок в два ряда по восемь
в верхнем и нижнем. В отжигательной печи го-
релки распределяются по камерам: в зоне на-
грева и выдержки семь горелок в верхнем
ряду и семь — в нижнем. Зона охлажения
имеет облегченную футеровку и горелок не
имеет.
192
Зона медленного охлаждения имеет четыре горелки в верхнем ряду и шесть
горелок в нижнем.
Нижние топки отделены от рабочего пространства карборундовыми плитами
толщиной 70 мм.
Описанные агрегаты (фиг. 180—182) являются типичными представителями
основного оборудования термических цехов для первичной термической обра-
ботки поковок подшипниковых деталей.
На фиг. 183 представлен агрегат для термической обработки подшипниковых
колец, прошедших механическую обработку.
В состав агрегата входят: а) конвейерная закалочная электропечь с пластин-
чатым конвейером; площадь рабочего полотна конвейера 4,4X0,5=2,2лг2; б) кон-
вейерный масляный закалочный бак размером 3,86x1,0x0,95 м; в) конвейер-
ная электромасляная ванна для отпуска размером 6,0X0,6 м; г) конвейерная
моечная машина размером 2,5 X 1,0 м. Каркас печи сварной из листового железа
и допускает возможность работы с защитной атмосферой. С целью равномерного
подвода тепла нагревательные элементы расположены в два ряда на специаль-
ных литых балочках, изолированных от элементов фасонным шамотным кир-
пичом. На торцевой стенке разгрузочного конца печи расположены дополни-
тельные нагревательные элементы, вследствие чего исключается возможность
подстуживания колец перед падением их в бак. Места вводов уплотнены асбе-
стовыми прокладками; соединительные перемычки смонтированы по наружным
стенкам печи. Загрузочный конец печи имеет заслонку, при помощи кото-
рой регулируется высота рабочего окна в соответствии с высотой закаливаемых
колец.
Загрузочный конец печи снабжен специальным приводным рольгангом 1
для загрузки колец на конвейер печи.
Кольца, положенные на загрузочный механизм, вращением роликов пере-
даются на конвейер печи 2. По окончании нагрева и выдержки кольца падают
в разгрузочный желоб 3, который имеет специальный отсекатель 4, управляе-
мый рычагом.
При закалке колец непосредственно в баке отсекатель вводится в нишу
и не мешает падению колец в бак 5. При необходимости вести закалку в прессах
отсекатель перекрывает желоб и кольца, дойдя до отсекателя, скользят по нему
на специальную площадку, откуда их подают в закалочный пресс. В закалочном
баке с целью устранения паровой рубашки, образующейся на кольцах при их
падении в бак, предусмотрена механизированная мешалка масла. Подвод холод-
ного масла осуществляется снизу с противоположного от места падения колец
конца, а горячее масло по специальному трубопроводу поступает к маслоохла-
дительной установке. Из закалочного бака кольца конвейером передаются на
конвейер 6 отпускной масляной ванны. Нагрев масла в отпускной ванне до
150—200° осуществляется электричеством посредством металлических элемен-
тов, расположенных под дном ванны. Из масляной ванны кольца выдаются кон-
вейером на наклонный склиз 7, с которого они попадают на конвейер моечной
машины 8.
Приводные механизмы конвейеров агрегата приводятся в движение от элек-
тродвигателей: приводной рольганг и конвейер печи мощностью 1,4 кет;
привод конвейера бака мощностью 0,5 кет и мешалка бака мощностью 1,2 кет;
приводы конвейеров отпускной ванны и моечной машины мощностью по 0,5 кет
каждый; насос моечной машины мощностью 5,8 кет.
Мощность холостого хода печи 45 кет, масляной ванны 14 кет; рабочая
мощность печи 80 кет, ванны 20 кет; установленная мощность печи 124 кет
ванны 25 кет.
Питание нагревательных элементов от сети напряжением 380 в через пони-
зительный трансформатор.
Производительность печи 220—250 кг!час.
Удельный расход электроэнергии: печи 0,3 квт/кг, ванны 0,1 кет!кг. К. п. д,
печи 50% , ванны 35% .
В настоящее время широкое распространение получили закалочно-отпуск-
ные агрегаты треста «Электропечь», в которых вместо масляной отпускной ванны
1 3 Ерохин и Самохин 2957	193
Фиг. 183. Закалочно-отпускной агрегат для термической обработки подшипниковых деталей (Гипроавтотракторопром).

-828
31 00
Фиг. 184. Закалочно-отпускной агрегат с пульсирующим подом печи (трест «Электропечь»).
устанавливаются конвейерные электропечи с принудительной циркуляцией
воздуха.
Наряду с этим все большее распространение находят также агрегаты
с пульсирующим подом закалочной печи (фиг. 184).
Эксплуатация этих агрегатов на 1ГПЗ им. Кагановича показала, что они
работают бесперебойно, обеспечивая высококачественную термическую обра-
ботку. В основном в этих агрегатах обрабатывают ролики и кольца мелких и
средних размеров.
Агрегат состоит из электропечи типа И-160, конвейерного закалочного
бака, конвейерной моечной машины и конвейерно-отпускной электропечи с при-
нудительной циркуляцией воздуха.
Электрическая печь И-160 состоит из камеры нагрева, внутри которой вместо
конвейера имеется пульсирующий под, выполненный в виде лотка из жаро-
упорной стали. Под размещен на семи рядах специальных роликов, которые,
в свою очередь, катятся по жароупорным балкам.
Передвижение деталей в печи осуществляется посредством колебательных
движений пода от специального механизма пульсации. Движение в сторону
загрузки совершается с небольшой постоянной скоростью и осуществляется
от электродвигателя, а в сторону разгрузки — с увеличивающейся скоростью
вплоть до момента резкой остановки при ударе о специальные массивные бобины,
снабженные жесткими амортизаторами. Это движение осуществляется двумя
пружинами механизма привода пульсирующего механизма; бобины смонтиро-
ваны на специальной станине и установлены на отдельном фундаменте. Загрузка
деталей может производиться из бункера автоматически или вручную. Падение
деталей в закалочный бак с пульсирующего пода осуществляется через жаро-
упорный наклонный желоб.
Печь имеет три тепловые зоны. Нагреватели расположены под пульсирую-
щим подом и на боковых стенках печи на специальных полочках.
Автоматический контроль температуры осуществляется по каждой зоне
от собственной термопары.
Печь имеет следующую техническую характеристику: установленная мощ-
ность печи 160 кет, в том числе первая зона 90 кет, вторая — 40 кет,третья—
30 кет. Напряжение от сети 380/220 в по всем зонам. Площадь пульсирующего
пода 0,58x4,2=2,4 м2. Максимальная температура 900°. Производительность
печи 250 кг/час. Удельный расход энергии 0,4 квт-ч/кг.Термический к. п. д.
печи 42% .
Закалочный бак и моечная машина аналогичны ранее описанному агрегату.
Отпускная печь типа КО-55 с площадью пода 0,6x6,12 м. Максимальная тем-
пература отпуска 200°.
Для быстрого и равномерного прогрева деталей печь снабжена четырьмя
специальными вентиляторами.
Наряду с описанным агрегатом трестом «Электропечь» выпускаются агре-
гаты меньших размеров с закалочной печью типа И-85 и отпускной — типа
КО-35.
По конструкции они совершенно аналогичны описанному выше агрегату
и отличаются отнеголишьпроизводительностью, которая не превышает 100 кг/час.
Мощность закалочной печи 85 кет, отпускной — 35 кет.
В составе оборудования термических цехов подшипниковой промышлен-
ности применяются специализированные агрегаты для обработки шариков и
роликов.
Специализация этих агрегатов осуществляется по признаку передвижения об-
рабатываемых деталей с учетом их формы, удобной для передачи от загрузочного
конца к разгрузочному посредством вращающегося шнека. Примером такой
специализированной конструкции является представленный на фиг. 185 агре-
гат для термической обработки (закалка с отпуском) шариков и роликов из под-
шипниковой стали.
В состав агрегата входит закалочная печь I с вращающимся барабаном 2,
закалочный бак 3 тоже с вращающимся барабаном, отпускная масляная ванна 4
элеваторного типа и моечная машина 5 с вращающимся барабаном.
195
Закалочная печь представляет собой нагревательную камеру прямоуголь-
ной формы, в которую вмонтирован барабан из жароупорной стали с винтовыми
направляющими. Загрузочный конец барабана снабжен питателем 6 в виде
пустотелого усеченного конуса с карманом. Ролики или шарики из загрузоч-
ного бункера 7 по трубе падают в питатель, который, вращаясь вместе с бара-
баном, своим карманом захватывает часть деталей и передает их в винтовые
направляющие барабана.
Направляющие барабана при своем вращении перемещают детали к разгру-
зочному концу. Время пребывания деталей в нагреваемом барабане регулируется
скоростью его вращения. Подойдя к разгрузочному концу, нагретые детали
падают через окно барабана по желобу в приемник наклонного вращающего
шнека закалочного бака.
Часть шнека находится в масле, наполняющем бак, и таким образом детали,
поднимаясь при вращении шнека, все время находятся в масле и успевают охла-
—15^0—
Фиг. 185. Агрегат для термической обработки шариков и роликов
для подшипников качения.
диться. Из разгрузочного конца шнека охлажденные шарики подаются в спе-
циальный питатель 8, предназначенный для загрузки элеваторной отпускной
ванны. Работа питателя сблокирована с работой конвейера отпускной ванны,
и загрузка осуществляется лишь в тот момент, когда один из ковшей конвейера
подойдет под желоб питателя.
Масляная ванна обогревается электрическими трубчатыми элементами.
С целью лучшей передачи тепла от элементов и более равномерного нагрева
масло непрерывно перемешивается специальной мешалкой, вращающейся от
электродвигателя. После окончания отпуска по выходе из ванны ковши конвей-
ера благодаря системе рычагов опрокидываются и высыпают термически обра-
ботанные детали на каклонный лоток, ведущий во вращающийся барабан моеч-
ной машины.
Основная характеристика агрегата.
Рабочая температура закалочной печи 850°, отпускной — 150°, моечной
машины — 80—90°.
Размеры рабочего пространства: внутренний диаметр барабана закалочной
печи 200 мм, длина 1000 ; мм диаметр барабана моечной машины 500 мм,
длина 1500 мм.
Элеваторная ванна имеет 12 ковшей, емкость ванны 1,62 м3.
Вращение барабанов агрегата осуществляется приводными станциями от
электродвигателя мощностью: закалочная печь — 0,55 кет, бак — 0,85 кет.
Привод насоса моечной машины оборудован электродвигателем мощностью
2,2 кет.
196
Установленная мощность закалочной печи 30 кет, отпускной масляной
ванны — 20 кет.
Напряжение 380/220 в. Число фаз: печь — 3 фазы, ванна — 1 фаза.
Закалочная печь имеет две тепловые зоны, масляная ванна—одну.
В агрегате могут обрабатываться шарики и ролики диаметром до 25 мм
и мелкие кольца.
Производительность агрегата 40 кг/час.
Удельный расход электроэнергии на все операции 0,7 квт-ч/кг-, к. п. д.
печи 35% , ванны — 25% .
Аналогичный агрегат, выпускаемый трестом «Электропечь», отличается от
описанного выше лишь тем, что вместо масляной отпускной ванны в нем поста-
влена барабанная отпускная печь с циркуляцией воздуха. Моечная машина
в этом случае поставлена непосредственно за закалочным баком.
АГРЕГАТЫ ДЛЯ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ДЕТАЛЕЙ РАЗЛИЧНОГО НАЗНАЧЕНИЯ
Агрегаты для окончательной термической обработки должны обеспечить
нагрев без окисления и обезуглероживания поверхности деталей и гаранти-
ровать более жесткий и стабильный тепловой режим как непременное условие
получения однородных высококачественных готовых деталей. Механизация
и автоматизация процесса в этих агрегатах, помимо уменьшения затраты физи-
ческого труда рабочего, преследует еще и цель получения деталей в точном соот-
ветствии с заданными техническими условиями.
Наряду с этим при окончательной термической обработке нередким является
комплекс таких операций, которые включают в себя химико-термические методы
обработки, имеющие целью изменить химический состав стали на поверхности
детали для придания ей более высоких механических свойств, как, например,
цементация, цианирование и т. п.
Сказанным выше объясняется, почему агрегаты для окончательной терми-
ческой обработки конструктивно отличаются от агрегатов для первичной тер-
мической обработки.
На фиг. 186 приведен цементационно-закалочно-отпускной агрегат непрерыв-
ного действия конструкции Стальпроекта [2]. Агрегат включает в себя механи-
зированную цементационную печь газового отопления с системой трубчатых
нагревательных элементов U-образной формы, механизированный закалочный
бак, моечную машину и печь газового отопления для отпуска.
Конструкция печи подробно описана в разделе толкательных печей настоя-
щей книги.
На всем протяжении агрегат имеет два ряда путей. Детали, уложенные
на два поддона, проталкиваются боковым загрузочным толкателем с загрузоч-
ного стола в предварительную камеру загрузки, откуда двумя гидравлическими
толкателями проталкиваются в нагревательную камеру цементационной печи.
После цикла цементации поддоны с деталями гидравлическим реечным выта-
скивателем выдаются из разгрузочного конца печи на платформу закалочного
бака. Платформа жестко закреплена на конце опускающейся траверсы, которая
по установке на них поддонов опускается в круглый масляный бак, поворачи-
вается в баке на 180° и после некоторой выдержки поднимается вверх до
исходного положения. В этот момент нагруженная платформа занимает позицию
перед загрузкой в моечную машину, а свободная платформа, закрепленная на
другом конце траверсы, становится на место выгрузки новых поддонов из цемен-
тационной печи.
При проталкивании очередной пары поддонов последний ряд их в цемента-
ционной печи становится на позицию разгрузки. При включении вытаскива-
теля для разгрузки поддонов из цементационной печи срабатывает толкатель
моечной машины, так что в момент установки очередной пары поддонов на сво-
бодную платформу у разгрузочного конца печи ранее выданная из бака пара
поддонов заталкивается в моечную машину. Отпускная печь, являясь продол-
жением моечной машины, получает поддоны при проталкивании их через моеч-
ную машину при каждом очередном цикле. Ранее поступившая пара поддонов,
197
пройдя цикл отпуска, очередным про- :
талкиванием выдается на разгрузочный
стол, откуда обработанные детали раз-
гружаются в специальную тару, а пу-
стые поддоны монорельсом возвра-
щаются на загрузочный стол цемента-
ционной печи.
Все механизмы действуют автома- ’
тически от гидравлической силовой 
станции и для строгого соблюдения оче-
редности их действия снабжены систе-
мой автоблокировки. Внутренняя ши-
рина печи 1,7 м, длина всех трех камер
печи 8,4 м. В цементационной печи поме-
щается 21 ряд поддонов, по два в ряду.
Производительность агрегата при
глубине цементованного слоя 1,0—
1,2 мм составляет около 400 кг/час.
При отоплении природным газом
расход его на весь агрегат составляет
90—100 м/Ччас.
Агрегат предназначен для терми-
ческих цехов массового производства.
Трестом «Электропечь» выпускается
агрегат, аналогичный описанному, но
с муфельной электропечью типа Ц-160
и электропечью для отпуска на сред-
нюю производительность 100—120 кг/час
при глубине цементации 1,2—1,5 мм.
Оба указанных цементационно-за-
калочно-отпускных агрегата предназна-
чаются для комплексной термической 
обработки деталей при укладке их на
поддоны.
При наличии массового производства
мелких деталей простой формы могут
быть применены агрегаты непрерыв-
ного действия с вращающейся ретор-
той подобно схеме, представленной на
фиг. 187.
Агрегат состоит из цементационной
печи с двумя вращающимися ретортами
3, расположенными в одной камере на-
грева, закалочного бака 5 с наклонным ;
шнековым барабаном 6, моечной ма-
шины 7 с наклонным шнековым бара- j
баном 8, отпускной печи с вращаю-
щимся шнековым барабаном 9.
Детали, подлежащие цементации, с
помощью монорельса или кран-балки 1
засыпаются в бункер 1, из которого;
падают на расположенный под ним
загрузочный лоток 2, снабженный пуль-
сирующим механизмом. Из лотка де-
тали под действием пульсации скаты-
ваются по узкому желобу в реторты,
где начинается цементация.
Внутренняя полость реторты имеет
винтовую спираль для перемещения
198
деталей при вращении реторты. Реторта отлита из жароупорной стали; ее наруж-
ный диаметр 660 мм, полная длина 4950 мм, вес 2500 кг.
С того момента, когда детали с загрузочного конца попали в реторту, они
при температуре цементации проходят путь, равный 3,5 м.
По достижении разгрузочного конца детали выпадают через шесть вырезан-
ных в ретортах отверстий в желоб, откуда скатываются в приемник вращающе-
гося наклонного шнека закалочного бака. Вращение реторт осуществляется цеп-
ной передачей от приводного реверсивного механизма, расположенного на кар-
касе печи. Приводной механизм имеет вариатор скоростей, позволяющий менять
скорость вращения реторт, а следовательно, и скорость перемещения в них
деталей в зависимости от длительности цикла цементации. Детали подаются
в реторту партиями через каждые 3 мин. Реторта вращается в одну сторону
в течение 97,75 сек., что соответствует половине ее оборота. При этом движении
детали продвигаются вперед. Затем приводной механизм автоматически пере-
ключается на движение в обратном направлении,которое продолжается 84,25 сек
Фиг. 187. Цементационно-закалочно-отпускной агрегат с вращающимися
барабанами.
В это время детали движутся назад. Таким образом, в течение каждого трех-
минутного цикла детали перемещаются вперед лишь на протяжении 95,75—
—84,25=11,50 сек.; следовательно, в течение часа они перемещаются на 367 л*»*,
при этом путь от начала реторты до конца детали совершают за 7,7 часа, что
соответствует полному циклу цементации на глубину слоя 0,9—1,01 мм.
Газовый карбюризатор вводится в реторту через трубу 4 (диаметром 25 мм),
расположенную в разгрузочном конце каждой реторты, а также в четырех местах
камеры нагрева вокруг реторт. В качестве газового карбюризатора используется
смесь из природного газа с крекированным газом в пропорции 30 м3 природного
газа на 24 м3 крекированного на обе реторты в час. Отработанный газовый кар-
бюризатор по выходе из реторт через загрузочный конец, соединяясь с возду-
хом, сгорает.
Цементационная печь отапливается природным газом, сжигаемым в две-
надцати U-образных трубах, расположенных по шесть с каждой стороны.
Цементация ведется при 920°. Температура в печи регулируется приборами
автоматического контроля. Расход газа на отопление составляет 4,24 м3/час
на каждую горелку, а всего 58,88 м3/час.
Наружные размеры камеры нагрева: ширина 2,7 м, длина 4,9 м\ внутрен-
ние размеры — длина 4,13 м, ширина 2,0 м.
Производительность печи 170 кг/час.
Прошедшие цементацию детали падают из разгрузочного конца печи через
открытый желоб закалочного бака в загрузочный конец вращающегося шне-
кового барабана 6. При вращении барабана охлажденные детали выдаются из
бака и высыпаются по наклонному склизу в загрузочный конец шнека моечной
машины, откуда они после промывки передаются в отпускную печь. Отпускная
печь также снабжена барабаном со шнеком внутри. Отпуск ведется при темпе-
ратуре 190—200°. Нагрев деталей в отпускной печи осуществляется потокомгоря-
чего воздуха, нагреваемого специальными устройствами 10, расположенными
на каркасе отпускной печи. Поток горячего воздуха создается вентилятором 11.
199
по ДВ
-2250
Агрегат предназначен для це-
ментации мелких деталей простой
формы (кольца, валики, пальцы
и т. п.) в цехах массового про-
изводства.
Наряду с процессом газовой
цементации, получившим значи-
тельное распространение в отече-
ственной промышленности, в по-
следнее время на некоторых за-
водах разработан и внедрен так
называемый метод высокотемпе-
ратурной жидкостной цементации,
основанный на нагреве деталей в
расплавленных солях, содержа-
щих определенное количество
цианистого натрия.
На фиг. 188 приведена конст-
рукция механизированного агре-
гата непрерывного действия для
жидкостной цементации.
Агрегат включает в себя моеч-
ную машину 1 для промывки де-
талей в 10°/0-ном содовом растворе
при температуре 80—90°, шахтную
электропечь 2, предназначенную
для сушки деталей после про-
мывки, электродную ванну 3 для
жидкостной цементации, закалоч-
ный масляный бак 4 и моечную
машину 5 для промывки деталей
от закалочного масла и солей.
Все операции по передаче де-
талей в агрегате механизированы
при помощи вертикальных и гори-
зонтальных конвейеров. Перед
началом операции детали наби-
раются в специальные приспособ-
ления, которые навешиваются на
несущую поперечную штангу.
Концы этой штанги рабочий кла-
дет на опоры вертикального кон-
вейера, который поднимает штангу
с деталями и переносит ее наверху
горизонтально, до места загрузки
в моечную машину. С этой позиции
конвейер ходом вниз опускает
штангу на горизонтально движу-
щийся конвейер.
Такой системой комбинирован-
ных конвейеров производится за-
грузка и разгрузка всех частей
агрегата.
В конце процесса детали опу-
скаются на горизонтальный кон-
вейер, находящийся в приямке под
агрегатом, и при достижении за-
грузочного конца снимаются ра-
бочим.
200
Таким образом, весь агрегат обслуживается одним рабочим.
Установленная мощность ванны 150 кет., сушильной печи — 14 кет.
Производительность агрегата при обработке деталей весом 2 кг при глубине
цементации 1,5—1,8 мм составляет 70 кг/час, а при глубине цементации 0,7—
1,1 мм — от 175 до 300 кг/час в зависимости от веса деталей.
Агрегат может быть использован для цементации подшипниковых колец,
автотракторных зубчатых колес и тому подобных деталей.
При использовании этого агрегата должны быть соблюдены все предосто-
рожности, связанные с применением ядовитых цианистых солей.
На фиг. 189 приведена схема агрегата для изотермической закалки тонких
подшипниковых колец и тому подобных деталей. Обработку подшипниковых
колец из стали ШХ15 с толщиной стенок до 12 мм в этом агрегате рекомендуется
вести по следующему тепловому режиму: подогрев в ванне 1 до температуры
700—750° в нейтральных солях в течение 4 мин., нагрев в ванне 2 до 830—850°
в течение 7 мин., изотермическое охлаждение в ванне 3 до 200—220° в течение
2 мин., охлаждение на воздухе, отпуск в ванне 4 при 180° в течение 8—12 мин.
и промывка в ванне 5 с го-
рячей водой при температуре
60—70°.
Электродная ванна для
подогрева имеет следующие
рабочие размеры: ширина
600 мм, длина 800 мм, глу-
бина 500 мм. Установленная
мощность ванны 50 кет.
Электродная ванна, пред-
назначенная для окончатель-
Фиг. 189. Агрегат из соляных ванн для изотермической
закалки.
ного нагрева, имеет рабочие
размеры 600x1200x500 мм.
Установленная мощность
100 кет.
Питание электродов осуществляется через понижающий трансформатор.
Конструктивно ванна, за исключением размеров и мощности, идентична ванне
для подогрева.
Ванна для изотермического охлаждения обогревается внутренними трубча-
тыми электроэлементами. Полезные размеры ванны 600x1250x500 мм. Мощ-
ность ванны 35—40 кет.
Ванна разогревается только в начале работы. В процессе работы в эту
ванну вносится достаточное количество тепла нагретыми деталями. Наружный
каркас выполнен из листового железа и зафутерован соответствующей термо-
изоляцией. Внутренняя часть ванны выполнена также из листового железа.
Для лучшего перемешивания солей ванна снабжена механической мешалкой
с приводом от электродвигателя. Для регулирования температуры в ванне
имеется охлаждающее приспособление. Нагрев и охлаждение осуществляются
автоматически при отклонении температуры ванны от заданных величин.
Отпускная ванна имеет внешнее расположение нагревателей. Полезные
размеры ванны 600 Х1200 Х500 мм. Мощность 50 кет. Питание от сети 380/220 в.
Металлический каркас ванны зафутерован термоизоляционным кирпичом.
Нагревательные элементы из нихрома располагаются на специальных алун-
довых подставках. Тигель ванны выполнен из легкой листовой стали.
Бак для предварительной и окончательной промывки имеет две секции.
Размер каждой секции 600x500x600 мм. Нагрев воды осуществляется элек-
тронагревателем мощностью 20 кет.
Габаритные размеры всего агрегата равны: по длине около 13 м, по высоте—
3 м и по ширине — 3 м.
Как и в предыдущем агрегате, кольца нанизываются на прутки и подвеши-
ваются на несущую штангу, которая вместе с кольцами ставится на конвейер,
и все дальнейшие операции по загрузке и разгрузке, а также передаче из одной
ванны в другую производятся автоматически при помощи системы вертикальных
201
Фиг. 190. Агрегат для изотермической закалки с продвижением изделий в подвешенном состоянии
(Ги пр оа втотр а ктор опр ом).
Фнг. 191. Закалочно-отпускной конвейерный агрегат (трест «Электропечь»).
и горизонтальных конвейерных цепей. Горизонтальная цепь перемещает при-
способления с деталями в рабочих ваннах, вертикальные конвейеры обеспе-
чивают погружение деталей и выдачу их из ванн.
Конвейеры включаются последовательно при помощи концевых включателей,
действующих в конце каждой операции. Движение конвейеров между ваннами
достаточно быстрое, что исключает остывание деталей при их переносе из ванны
в ванну. Скорость движения конвейера между закалочной и отпускной ваннами
регулируется с таким расчетом, чтобы детали могли охладиться на воздухе перед
отпуском.
В комплект конвейеров включен дополнительный конвейер 6, который
возвращает промытые детали к загрузочному концу агрегата, откуда детали
поступают на последующие операции. Этот конвейер расположен над ваннами
и используется также для просушки деталей.
Общая установленная мощность агрегата 260 кет. Производительность
агрегата 200—250 кг/час.
Способ нагрева обрабатываемых деталей па подвесках, как это принято в агре-
гатах, состоящих из соляных ванн, особенно удобен при термической обработке
гонких стержневых деталей, так как при этом коробление их значительно умень-
шаются. Указанное преимущество нагрева в вертикальном положении может
быть реализовано не только в соляных ваннах, но и в любых других печах.
На фиг. 190 представлен агрегат для изотермической закалки, в котором
нагрев и охлаждение деталей осуществляются при их вертикальном положе-
нии, для чего применяются специальные подвески.
В состав агрегата входят закалочная электропечь, масляная закалочная
электрованна, моечная машина, отпускная электропечь и ванна для охлажде-
ния, деталей в воде после отпуска.
Передвижение обрабатываемых деталей в агрегате полностью механизировано
и автоматизировано.
Детали вместе с приспособлениями, на которых они установлены, подвеши-
ваются к поперечной несущей балочке, заранее положенной на загрузочный
столик 1. Эта балочка рычажным механизмом сдвигается на подъемную плат-
форму загрузочного конца закалочной печи. Из этого исходного положения
балочка с подвешенными деталями поднимается при помощи пневматического
подъемника 2 в камеру нагрева 3, на боковых стенках которой под сводом смон-
тированы специальные направляющие из жароупорной стали. Поднятая ба-
лочка сталкивается с загрузочной платформы пневматическим толкателем 4
на жароупорные направляющие. Проталкивание балочки вдоль камеры нагрева
осуществляется последующим движением толкателя 4 при загрузке очередных
балочек. У разгрузочного конца закалочной печи имеется такая же подъемная
платформа, как и у загрузочного. В момент подъема загрузочной платформы
поднимается и разгрузочная. Одновременно со сталкиванием балочек с разгру-
зочной платформы действует вытаскиватель 5, который устанавливает балочку
с нагретыми деталями на разгрузочную платформу.
Затем обе платформы опускаются. Балочка с деталями погружается в масля-
ный бак 6, причем несущая балочка задерживается двумя направляющими,
а платформа, освобожденная от балочки, продолжает свое движение вниз.
Задержанная направляющими в баке балочка подхватывается зубьями конвей-
ера и после охлаждения выносится по направляющим из бака в моечную ма-
шину 7. Камера моечной машины, закалочный бак и загрузочный стол отпуск-
ной печи соединены общим конвейером 8. Из моечной машины балочка подается
к месту загрузки в отпускную печь. С этого положения балочка подхватывается
платформой и подается в камеру отпускной печи 9. Все остальные операции
проталкивания балочек с деталями в отпускной печи и их разгрузки такие же,
как в закалочной печи.
Толкатели и вытаскиватели в печах действуют синхронно от одного пневма-
тического цилиндра в каждой печи. Конвейер 8 действует от собственной при-
водной станции; конвейер 10 бака 11 для охлаждения деталей после отпуска
также действует от своей приводной станции. Общая мощность электродвига-
телей агрегата 7,5 кет.
203
Размеры рабочего пространства печей агрегата: закалочной 600x3200 мм,
отпускной 600x3500 мм.. Установленная мощность: закалочной печи 150 кет,
отпускной — 60 кет, масляного бака для изотермического охлаждения 20 кет.
Рабочая мощность закалочной печи 107 кет, отпускной—43 кет, масля-
ной ванны 15 кет. Питание от сети 380 в через понизительные трансформаторы.
Производительность печи 150 кг!час (нетто) или 300 кг/час (брутто).
Печь снабжена приборами автоматического регулирования температур.
К. п. д. закалочной печи 50%, отпускной — 57%. Расход сжатого воздуха
12 л3/адс; расход защитного газа в печах 30 мЧчас.
Для термической обработки мелких и средних деталей несложной формы
из среднеуглеродистых конструкционных сталей применяются агрегаты с кон-
вейерным передвижением, типовая конструкция которого показана на фиг. 191.
Агрегат состоит из закалочной с панцырным конвейером печи 1, закалочного
конвейерного бака 2, моечной конвейерной машины 3 и конвейерной печи 4
для отпуска. Конструкция печи позволяет вести работу с защитной атмосферой.
Конвейеры печей, бака и моечной машины приводятся в движение от соб-
ственных приводных станций. Детали укладываются на конвейер в загрузочном
конце закалочной печи и далее они без участия рабочего проходят весь цикл
термической обработки (закалка, промывка и отпуск).
Закалочный бак присоединяется к системе центральной маслоохладительной
установки. Для более равномерного и интенсивного охлаждения деталей в баке
предусмотрена система интенсивной циркуляции охлаждающей жидкости.
Эта система состоит из крыльчатки, приводимой во вращение электродвигателем.
Агрегаты снабжены аппаратурой, необходимой для пуска агрегата и регулиро-
вания температуры.
Краткая техническая характеристика агрегатов, выпускаемых трестом
«Электропечь», дана в табл. 15.
АГРЕГАТЫ ДЛЯ ОТЖИГА НА КОВКИЙ ЧУГУН
Применяемое до настоящего времени оборудование для получения ковкого
чугуна — камерные печи периодического действия (элеваторные) и туннель-
ные печи не удовлетворяют требованиям современной технологии и весьма неэко-
номичны. Основной причиной неудовлетворительной работы как камерных,
так и туннельных печей является массивность обрабатываемых в них садок
деталей. Уменьшение же массивности садки в этих печах приводит к нерен-
табельной их работе.
Теплопередача в подобных печах затруднена вследствие большой тепло-
вой инерции садки (при большой ее высоте), особенно если иметь в виду те необ-
ходимые изменения температуры садки, которые диктуются режимом отжига
литья на ковкий чугун. В результате процесс отжига затягивается, продолжи-
тельность его достигает 75—100 час.
Методические печи для отжига литья с контролируемой атмосферой, в кото-
рых литье располагается тонким слоем (не более 400 мм), выгодно отличаются
от камерных и туннельных печей. Процесс отжига в этих печах сокращается
в несколько раз, обеспечивая однородное и высокое качество ковкого чугуна;
деформация литья исключается.
Существующие конструкции методических печей для отжига на ковкий чугун
строятся или с толкателями, или с вращающимися роликами. Более простыми
и надежными в эксплуатации являются конструкции толкательных печей.
В отличие от существующих в зарубежной практике методических печей для
отжига на ковкий чугун Гипроавтотракторопромом разработан агрегат для
отжига литья в контролируемой атмосфере, состоящий из двух последовательно
расположенных печей, что обеспечивает уменьшение давления на поддоны при
их транспортировании через печь в процессе отжига литья.
При значительной величине толкательных методических печей для отжига
на ковкий чугун, достигающих по длине 30 м и более, поддоны, на которых
располагается литье, испытывают большие сжимающие усилия. При этом усло-
вии, особенно если учесть высокую температуру процесса, для изготовления
поддонов требуется высококачественная жароупорная сталь, расход которой
204
будет весьма значителен. Однако даже применение этого материала не исклю-
чает деформации поддонов, что в ряде случаев связано с большими простоями
печей.
В разработанной конструкции агрегата линия поддонов разрывается, и
таким образом достигается уменьшение давления на поддоны приблизительно
в 2 раза.
Первая печь в агрегате (фиг. 192, см. вклейку) предназначена для первой и
промежуточной стадии графитизации, вторая —для второй стадии. Промежу-
ток между печами представляет собой камеру, герметически изолированную
от окружающего пространства.
Режим отжига рассчитан на продолжительность не более 37 час.
Максимальная производительность агрегата 15 т литья в сутки при удель-
ной загрузке до 2 т!мъ. Размеры активного пода: первой печи 2,1хЮ,24 м;
второй печи 2,1 х 12,02 м; общая площадь подов печей равна 47 м2.
Общие габаритные размеры агрегата в плане, включая механизмы и камеру
охлаждения, 3,4x34,1 м, высота агрегата 3,6 м.
Литье в агрегате перемещается на поддонах в два ряда по ширине. Отжигае-
мые отливки располагаются или непосредственно на поддонах, или в специаль-
ных ящиках, устанавливаемых на поддоны. В агрегате одновременно нахо-
дится 74 поддона, каждый размером 600x850 мм.
Обе печи агрегата снабжены литыми нихромовыми электронагревателями.
В последней — четвертой—зоне первой печи, кроме электронагревателей, уста-
новлены трубы для продувки холодного воздуха с целью охлаждения литья.
На обоих концах агрегата имеются специальные камеры, посредством кото-
рых рабочее пространство печей герметизируется вовремя загрузки и выгрузки
поддонов с литьем с предварительной продувкой камер контролируемой атмо-
сферой. Обогрев агрегата осуществляется электричеством, но конструкция его
допускает переход на газовое отопление путем замены электронагревателей
газовыми трубчатыми элементами. Установленная мощность агрегата 400кет.
Литые нихромовые электронагреватели в печах расположены на поду и под
сводом. Подобное расположение при ширине печи 2,1 м обеспечивает наиболь-
шую скорость и равномерность нагрева отливок.
Верхние нагреватели имеют шипы с насаженными изоляторами, которыми
они опираются на жароупорные балки под сводом печи.
Нагреватели включаются непосредственно в сеть трехфазного тока 380 в
(фаза с нулем) с фазовым напряжением 220 в.
Агрегат полностью механизирован и автоматизирован. Все механизмы агре-
гата — толкатель, перетаскиватель, вытаскиватель поддонов, подъемники
заслонок — приводятся в действие посредством гидравлических механизмов
от одной насосной установки.
Последовательность работы механизмов осуществляется посредством системы
автоматической блокировки.
Регулирование теплового и температурного режимов агрегата осуществляется
автоматически посредством потенциометров и других пирометрических и элек-
трических приборов.
Запроектированный агрегат предназначен для отжига ковкого чугуна по
сокращенному циклу (37 час).
График отжига проверен лабораторией НАМИ применительно к автомобиль-
ным деталям.
Удельный расход электроэнергии в агрегате при максимальной производи-
тельности 310—330 квт-ч/т (нетто) отжигаемого литья; при средней произво-
дительности агрегата, рассчитанной на годовую комплексную программу
автомобильных деталей, удельный расход электроэнергии составляет
100—410 квт-ч!т.
По сравнению с камерными электропечами расход энергии в агрегате ниже
на 20—25%.
Другим важным преимуществом агрегата является сокращение производ-
ственного цикла в 1,5—2 раза по сравнению с камерными туннельными печами,
сокращение потребных площадей на 30—40%.
205
Глава IV
УСТАНОВКИ ПОВЕРХНОСТНОГО НАГРЕВА
Одним из средств механизации и автоматизации в современных термических
цехах являются установки поверхностного нагрева с целью местной закалки.
Учитывая, что по вопросу поверхностного нагрева имеется специальная
литература, здесь даются лишь некоторые элементарные сведения, необходи-
мые при выборе в конкретном случае метода поверхностного нагрева.
По характеру применяемого источника тепла установки для поверхностного
нагрева деталей делятся на три основных типа:
1)	установки для индукционного нагрева токами высокой частоты;
2)	установки для нагрева газовым пламенем;
3)	установки для нагрева в электролите.
Каждый из этих типов установок имеет свои специфические достоинства
и недостатки.
Применение тех или иных установок в основном зависит от масштаба про-
изводства.
УСТАНОВКИ ДЛЯ ПОВЕРХНОСТНОЙ ЗАКАЛКИ
С НАГРЕВОМ ТОКАМИ (ВЫСОКОЙ ЧАСТОТЫ
Начало использованию высокочастотного нагрева в промышленности было
положено в 1925—1926 гг. проф. В. П. Вологдиным [3].
Для индукционного нагрева под поверхностную закалку используется
неравномерное распределение тепла, выделяемого в стальных деталях, поме-
щенных в быстропеременное электромагнитное поле.
Для создания такого поля применяется индуктор — одно- или многовит-
ковая катушка, изготовленная из медной трубки, питаемая генератором токов
высокой частоты.
Вокруг индуктора возникает быстропеременное электромагнитное поле,
а в стальной детали, помещенной в поле индуктора, возбуждаются вихревые
токи, создающие, в свою очередь, внутри самой детали электромагнитное поле,
оттесняющее вихревые токи к поверхности деталей («поверхностный эффект»).
Толщина поверхностного слоя детали, поглощающего до 900/0тепла, выделя-
емого индуктированными в нем вихревыми токами, называется глубиной про-
никновения тока Р и приближенно отпределяется формулой [41
Р = 5,03-104 1/ мм,
Г ц/
где р — удельное сопротивление стали в омсм',
|х — магнитная проницаемость стали;
f — частота питающего тока в гц.
Большое влияние на равномерность и глубину нагреваемого слоя, кроме
поверхностного эффекта, оказывает также эффект близости, проявляющийся
во взаимодействии внешних магнитных полей индуктора и стальной детали.
Если отдельные участки стальной детали во время индукционного нагрева
206
находятся на различных расстояниях от токонесущих частей индуктора, будет
наблюдаться неравномерное распределение тока, а следовательно, и тепла в по-
верхностном слое детали: близлежащие к индуктору участки получат тепла
больше и прогреются глубже, чем отдаленные участки.
В качестве меры борьбы с неравномерной толщиной нагретого слоя, обусло-
вленной эффектом близости, применяется вращение нагреваемой детали со
скоростью 20—30 оборотов за цикл нагрева.
Способы поверхностного индукционного нагрева и закалки.
Область применения
Процесс поверхностной закалки с индукционным высокочастотным нагре-
вом наиболее рационально применять при массовом и крупносерийном поточ-
ном производстве, позволяющем использовать установки с высоким к. п. д.
и располагать их непосредственно в поточных линиях.
Максимальный технико-экономический эффект дает замена цементуемых
сталей на нецементуемые с применением поверхностной закалки вместо длитель-
ного процесса цементации.
По методу нагрева различают четыре способа поверхностной индукционной
закалки.
1.	Одновременный нагрев и закалка всей поверхности детали, если послед-
няя имеет относительно небольшую обрабатываемую поверхность (пальцы,
валики, осевой инструмент и т. п.).
Этот способ дает самую высокую производительность, но требует применения
установок относительно высокой мощности.
Для получения равномерной толщины закаленного слоя деталь во время
нагрева рекомендуется вращать вокруг своей оси.
2.	Последовательный нагрев и закалка отдельных участков, применяемый
для закалки шеек коленчатых валов, кулачков распределительных валов,
зубчатых колес с модулем свыше 6, при закалке их по методу «зуб за зубом»
и т. д.
Этот способ менее производителен, чем предыдущий, но установка может
быть соответственно меньшей мощности.
3.	Непрерывно-последовательный нагрев и закалка «перемещением», при-
меняемый для длинных валов, осей и т. п.
Перемещаться может либо сама деталь через зону действия индуктора, либо
индуктор вдоль детали с равномерной скоростью.
Практически для получения закаленного слоя глубиной от .1 до 10 мм
скорость перемещения детали составляет от 0,2 до 2 см1сек при частотах питаю-
щего тока от 2000 до 200 000 гц.
Минимальная скорость перемещения при закалке на глубину 3 от 1 до 5 мм
может быть определена из эмпирической формулы (5) [4 ]
5	/
= — мм/сек.
4.	Последовательный нагрев и закалка отдельных участков способом «пере-
мещения», применяемый для особо крупных деталей, с большими обрабатывае-
мыми поверхностями (например, широких зубчатых колес с модулем больше 20,
у которых каждый зуб подвергается непрерывно-последовательному нагреву
и закалке).
Производительность этого способа самая низкая из всех описанных, но и
потребная мощность установки минимальная.
Выбор режима высокочастотного индукционного нагрева
Количество тепла, выделяемого в детали при индукционном нагреве, и рас-
пределение этого тепла по сечению детали зависят от режима нагрева и опреде-
ляют глубину закаленного слоя и переходной зоны.
207
Режим высокочастотного индукционного нагрева для получения требуемой
глубины закаленного слоя определяется:
1)	частотой питающего тока;
2)	подводимой к детали удельной мощностью;
3)	временем нагрева.
Необходимую глубину В закаленного слоя можно получить при различных
значениях всех трех параметров, но для получения наибольшего технико-эко-
номического эффекта следует для каждого конкретного случая выбирать опти-
мальные значения этих параметров.
Частота тока, питающего индуктор, определяет глубину проникновения тока
в сталь. Необходимо выбрать оптимальное значение частоты, обеспечивающее
наиболее высокий к. п. д.
Повышение частоты тока связано с удлинением времени нагрева за счет
уменьшения глубины проникновения тока и с увеличением глубины переход-
ной зоны от закаленного слоя к сердцевине детали.
Понижение частоты против ее оптимального значения вызывает необхо-
димость увеличения удельной мощности и сокращает время нагрева.
Применяемый на практике диапазон частот колеблется в пределах
/=2000 = 1000000 гц.
При выборе оптимальной частоты необходимо учитывать два фактора —
конфигурацию и размер детали, а также заданную глубину закаленного слоя.
Чем сложнее конфигурация и чем меньше размеры (диаметр или толщина)
детали, тем выше должны быть значения частоты тока.
Выбор оптимальной частоты при нагреве цилиндрических деталей опреде-
ляется по формуле [4]
.	360000
где D — диаметр детали в см.
Далее следует увязать ориентировочно подобранную в зависимости от конфи-
гурации и размеров детали частоту питающего тока со значением оптимальной
частоты, необходимой для получения закаленного слоя заданной глубины В.
Минимальная частота питающего тока для получения глубины В закален-
ного слоя при одновременном нагреве может быть определена по следующим
эмпирическим формулам:
при нагреве деталей простой формы
f _ 5-104
Jm\n 52 Щ'
при нагреве деталей сложной формы
/ _ 5-105
Т mln	J2 2Ц’
при нагреве зубчатых колес
z. _ 2-10»
/пНп	г,<’
где 8 — глубина закаленного слоя в мм;
М — модуль зубчатого колеса.
При непрерывно-последовательном способе нагрева значения частот, опре-
деленных по приведенным выше формулам, допускается уменьшить вдвое
ввиду более высокой удельной мощности, подводимой к поверхности изделия.
На фиг. 193 представлен график рекомендуемых оптимальных частот тока
в зависимости от глубины закаленного слоя и диаметра или толщины детали.
Эти частоты могут быть рекомендованы в тех случаях, когда глубина закалки
не превосходит 10% диаметра или толщины детали и последняя не имеет;
выступов с радиусом кривизны меньшим, чем 20% глубины закалки [3].
208
Оптимальные значения подводимой к детали удельной мощности \Р свя-
заны с частотой питающеготока и заданной глубиной закаленного слоя (фиг. 194).
При значительном уменьшении удельной мощности против оптимального
ее значения может произойти сквозной прогрев детали, а при значительном
увеличении — перегрев и даже оплавление поверхности.
Фиг. 193. Оптимальные частоты тока для поверхностной
закалки:
/—наименьший желательный диаметр деталей; 2— наименьший возможный
диаметр деталей; 3 — рекомендуемая область частот тока в зависимости
от глубины закаленного слоя.
Время индукционного нагрева, так же как и удельная мощность, зависит
от частоты тока и глубины закаленного слоя.
Для практических расчетов можно определять время нагрева по графику
фиг. 195.
Фиг. 194. Рекомендуемые значения
подводимой к изделию удельной мощ-
ности в зависимости от частоты тока
и толщины нагретого слоя.
Толщина закаленного слоя S
<1'и г.	195. Рекомендуемое время
нагрева в зависимости от частоты
тока и толщины нагретого слоя.
Для упрощенного определения параметров установки индукционного
поверхностного нагрева можно принять расход электроэнергии (с учетом
к. п. д. генератора и всех потерь) AQ — 5 кет-сек'см'1 при глубине закален-
ного слоя около 3 мм.
14 Ерохин и Самохин 2957	209
Тогда для нагрева поверхности S расход электроэнергии выражается сле-
дующей формулой:
Q = AQS кет • сек,
где S — в см2.
При найденном или заданном времени нагрева Т сек. потребная мощность
генератора будет
п Q
Р = -у- кет.
Если мощность генератора известна, время нагрева t определится из
равенства
Q
Hnin	~ р сек.
Выбор установок для индукционного поверхностного нагрева
Решающим фактором при выборе типа индукционной установки для поверх-
ностного нагрева является оптимальная частота питающего индуктор тока.
Ток в интервале частот /’ = 500-4-10 000 гц вырабатывается машинными
генераторами, а в интервале частот f = 50 000 гц и выше — ламповыми гене-
раторами.
Машинные генераторы номинальной мощностью от 15 до 1000 кет при к. п. д.
75—85% применяются для закалки на глубину закаленного слоя от 1 мм и
выше, ламповые генераторы мощностью от 5 до 500 кет при к. п. д. 50—60% —
на глубину закаленного слоя от долей
миллиметра.
Во избежание шума машинные генера-
торы устанавливаются в подвале или в изо-
лированном помещении.
Глубина закалки д мм,умно-
женная на производительность
д см2 поверхности
сек
Фиг. 196. Минимальная отдаваемая
мощность генератора в зависимости от
глубины закалки и производительности:
1 — непрерывно-последовательная за- алка: 2 — од-
новременная закалка всей поверхности.
Фиг. 197. Зависимость глубины закалки
от времени нагрева:
/ — машинный генератор; 2 — ламповый генератор
.3 — зависимость времени при использовании радиочастот.

Ламповые генераторы бесшумны, не требуют фундаментов, и в этом отноше-
нии монтаж их не вызывает затруднений на любом этаже здания.
На фиг. 196 приведен график для ориентировочного определения мощности
генератора при поверхностной закалке с одновременным и непрерывно-после-
довательным нагревом [5].
По горизонтальной оси отложены произведения глубины закаленного слоя
в мм на закаливаемую в 1 сек. поверхность в см2. По вертикальной оси отло-
жены рекомендуемые минимальные мощности генератора для данной произво-
дительности и при выбранной оптимальной частоте тока.
На фиг. 197 приведен график зависимости глубины закаленного слоя от .
времени при одновременном нагреве.
210
Кривыми фиг. 196 необходимо пользоваться с учетом зависимости, приведен-
ной на фиг. 197. Характеристика генераторов, выпускаемых заводами СССР,
приведена в табл. 16.
Таблица 16
Краткая техническая характеристика генераторов,
выпускаемых заводами СССР
'Гии 1 оператора	Частота л гц	Номиналь- ная мощ- ность в кет	Напряжение машин- ного генератора или выпрямленное на- пряжение лампового генератора в в
Машинный . .	10(10	500	750/1500
Машинный .	2500	100	375/750
Машинный .	2500	250	750/1500
Машинный . . .	8000	100	375/750
Машинный . . .	8000	250	375/750
Ламповый	105-4-10">	30	13 500
Ламповый . . .	105-4- 10-5	60	13 500
Ламповый . . .	105-4-105	100	13 500
Для одновременной закалки время нагрева определяется непосредственно
по кривым фиг. 197, а для непрерывно-последовательной закалки эти величины
дают отношение длины индуктора (всл) к скорости его перемещения относи-
тельно детали и (в см!сек), т. е. время нагрева каждого элемента поверхности
Закалочные станки и приспособления
Станки и приспособления для поверхностного индукционного нагрева и
закалки в целях постоянства результатов обработки, лучшего использования
генераторов и повышения производительности должны быть механизированы
и автоматизированы.
При этом должны быть предусмотрены автоматические устройства, позво-
ляющие производить дозировку:
а)	по времени нагрева и выдержки перед охлаждением при помощи реле
времени;
б)	по расходу энергии при помощи ваттметрового реле энергии, позволяю-
щего держать рабочий контур под нагрузкой различное время с таким расче-
том, чтобы в случае падения напряжения питающей сети потребленная рабочим
контуром энергия оставалась постоянной;
в)	режима охлаждения детали после нагрева путем регулирования времени
охлаждения, температуры и давления воды или другой охлаждающей среды
(эмульсии, воздуха и т. п.).
Регулирование режима охлаждения позволяет производить закалку с само-
отпуском за счет остаточного количества тепла в нагретом и неполностью охла-
жденном слое детали.
В зависимости от требуемой производительности установки в той или иной
степени механизируются и автоматизируются вспомогательные операции:
подача обрабатываемой детали в станок, перемещение ее после нагрева в охла-
ждающие устройства и т. д.
Применяющиеся на практике станки и приспособления разделяются на
три основные группы:
1)	для одновременного нагрева и закалки всей подлежащей обработке поверх-
ности;
2)	для последовательной, поочередной обработки отдельных участков деталей;
3)	для непрерывно-последовательного нагрева и закалки обрабатываемой
поверхности детали (методом перемещения).
211
На фиг. 198 показана схема автоматической установки для закалки концов
стержней клапанов [6]. На прямоугольной плите/, изготовленной из электро-
изоляционного материала, установлены электродвигатель 2, редуктор 3,
реостат 4, кольцо неподвижной части стола 5, вал редуктора 6, вращающийся
алюминиевый диск 7, кольцо из электроизолирующего материала 8, гнездо
для укладки клапана на стол 9, индуктор 10, борт неподвижной части стола
с пружинящими упорами для тарелок клапанов 11, лоток, направляющий кла-
пан с нагретыми концами в охла-
г л
ждающую ванну 12 и керамическое
огнеупорное кольцо 13.
Число оборотов диска 7 регули-
руется реостатом 4 от 0,7 до 2 в ми-
нуту.
по Я D
Фиг. 198. Схема автоматической установки для закалки концов
стержней клапанов.
Фиг. 199. Автоматическое устройство для закалки
шаровых пальцев и подобных деталей [5].
Петлеобразный индуктор 10 сделан из медной трубки диаметром 4 мм.
При включении электродвигателя 2 клапаны перемещаются по окружности
в направлении часовой стрелки и благодаря трению края тарелки о кольцо 5
вращаются вокруг своих осей, что обеспечивает равномерный нагрев. Тарелки
над лотком автомата теряют опору, и клапаны падают в охлаждающую ванну.
Питание индуктора производится ламповым генератором АЗ-48 мощностью
7,8 кет.
Время нагрева клапана 3—
5 сек.
Производительность установки
1200 шт/час.
На фиг. 199 приведена схема
автоматической установки для
нагрева концов деталей, напри-
мер, шаровых пальцев.
В исходном положении пор-
шень 3 пневматического цилиндра
1 отжат пружиной 2. Рычаг 4,
связанный с поршнем, при этом
поворачивается вокруг оси 5 и
поднимает в верхнее положение
электромагнитный патрон 6.
Рабочий вставляет вручную сырой поршневой палец в отверстие электро-
магнитного патрона, в котором он удерживается магнитным притяжением.
Затем в цилиндр 1 автоматически подается воздух, пружина 2 сжимается,
а рычаг 4, поворачиваясь вокруг оси 5, смещается вниз и подает деталь в индук-
тор 7. Вслед за этим включается ток. По истечении заданного времени нагрева
ток в индукторе и в электромагнитном патроне выключается, и деталь падает
в охладительный бак 8. Доступ воздуха в цилиндр 1 прекращается, электрома-
гнитный патрон поднимается вверх, и цикл повторяется. Производитель-
ность установки 600 деталей в час.
11а фиг. 200 [7] показан общий вид автоматического станка для последова-
тельной поочередной закалки шеек коленчатых валов, имеющих шесть шатун-
пых и семь коренных шеек, закалка которых производится с одной установки
вала. Станок имеет два высокочастотных трансформатора, из которых один
соединен с шестью, а другой — с семью индукторами.
Станок состоит из станины 1 и шарнирно закрепленной на ней головки 2.
Подъем и замыкание индукторов, управление центрами, подъем и опускание
Фиг. 200. Автоматическая установка для закалки шеек коленчатых валов
(продольный и поперечный разрезы; [51.
головки производятся при помощи гидравлической установки, состоящей из
насоса 3 и масляного бака 4. Давление масла 30 ат. В головке 2 расположены
два закалочных трансформатора 5 с присоединенными к ним шинами 6, к кото-
рым прикреплены верхние полуиндукторы 7. Нижние полуиндукторы 8 закре-
плены на штоках 9 гидравлических
цилиндров и могут подниматься до
замыкания с верхними полуиндук-
торами и опускаться, выключая ток.
Пуск воды через индукторы на
нагретые шейки производится авто-
матически специальными кранами.
В начале цикла все нижние по-
луиндукторы опущены. Для уста-
новки вала головка 2 вместе с транс-
форматорами и верхними полуиндук-
торами поворачивается около шар-
нира 10. Вал закладывается в ста-
нок, и рукояткой 11 головка закры-
вается. Верхние полуиндукторы
охватывают шейки сверху, а вал
зажимается в центры.
Нажимом кнопки включается цикл
автоматического управления, осу-
ществляемого посредством электро-
1UUUU
Фиг. 201. План установки мощностью 250 кет,
частотой 2500 гц для закалки коленчатых
валов (Севзаппромэлектропечь):
1 нысокочастошый генератор ВГО-2'Ч)-250(); 2— шкаф
аккумуляторных батарей; В’, V, 5 м 6 — закрытые камеры;
7 и 8- шкафы управления; 9 -контакторный шкаф;
10 --- автотрансформаюр пусковой масляный 311ТМ-«50/6
на в, мощностью 400 киа; 11 —конденсаторный шкаф;
12 - закалочный станок для коленчатых валов.
масло-водяного распределителя и
электрической схемы управления. Водяная секция распределителя открывает
доступ воды в соответствующий индуктор, масляная секция обеспечивает
поочередное замыкание гидравликой всех индукторов. Электрический ком-
мутатор производит выбор режимов закалки (время нагрева, емкость кон-
денсаторной батареи).
213
Шейки закаливаются поочередно, по одной. Время нагрева 4—6 сек.
Вода подается под давлением 3- -5 ат. После закалки всех шеек распредели-
тель останавливается, и производится замена закаленного вала другим. Про-
изводительность установки — 32 вала в час. Станок устанавливается в линии
механической обработки, занимая по фронту потока 4 м. Обслуживает установку
один калильщик.
На фиг. 201 показана планировка участка для индукционного нагрева шеек
коленчатого вала под поверхностную закалку.
Централизованное питание установок индукционного нагрева
В настоящее время преобладают установки с индивидуальными высокочастот-
ными генераторами.
Полная продолжительность цикла
Фиг. 202. План высокочастотной станции
мощностью 100  5 = 500 кет, частотой
8000 гц для централизованного питания
закалочных установок (Севзаппромэлек-
тропечь).
обработки составляет
Т Т. т,,
где Т] — время нагрева;
Т2 —• время охлаждения;
7'3 — время укладки сырой детали
и съема обработанной.
Так как в течение времени Т2 Т.<
генератор работает вхолостую, коэфи-
циент его использования низок и со-
ставляет
Г 1
V ~ С +	'
Даже при применении закалочных
станков-автоматов, при условии их бес-
перебойной работы К составляет 0,4—
0,5, а практически, с учетом перена-
ладки механических станков и связан-
ной с этим задержкой в подаче дета-
лей, К не превышает 0,25—0,35.
Для более полного использования
генераторов высокочастотного нагрева
следует применять системы централи-
зованного питания.
При этом расстояние между генераторной станцией и закалочными станками
может достигать до 150—200 м.
Централизованное питание закалочных установок от машинных генераторов
частично уже применено на Московском и Уральском автомобильных заводах.
Следует распространить эту систему, дающую большой экономический
эффект, и на питание установок от ламповых генераторов.
На фиг. 202 приведен план высокочастотной станции мощностью 500 кет
для централизованного питания установок индукционного нагрева.
Станция оборудована пятью высокочастотными преобразователями 1 типа
ПВ-100/8000 для параллельной работы, автотрансформаторными пускателями 2,
контакторными шкафами 3, шкафами 4 управления генераторами и шкафом 5
общего управления параллельно работающими генераторами.
УСТАНОВКИ для ПЛАМЕННОЙ ПОВЕРХНОСТНОЙ ЗАКАЛКИ. СУЩНОСТЬ ПРОЦЕССА
Скоростной нагрев поверхности деталей осуществляется внешним источ-
ником тепла — газовым пламенем.
Для получения пламени с высокой температурой применяются газы: аце-
тилен, метан, природный газ, светильный газ и др., сжигаемые кислородом.
Благодаря механизации и автоматизации скоростной нагрев пламенем
под поверхностную закалку стал одним из передовых методов термической
обработки, обеспечивающим высокое качество продукции.
214
В некоторых случаях пламенная поверхностная закалка является един-
ственным практически возможным эффективным методом получения высокой
поверхностной твердости на крупных стальных и чугунных деталях (валки
для холодной прокатки, молотовые штоки, валы, крупные зубчатые колеса,
барабаны и т. д.).
При нагреве кислородно-ацетиленовым пламенем можно получить глубину
закаленного слоя от 0,1 до 6 мм.
По сравнению с другими процессами поверхностного нагрева пламенный
нагрев имеет ряд важных преимуществ, а именно:
а)	возможность его применения для деталей почти любых размеров и формы;
б)	недорогое оборудование и доступность применения этого метода для
каждого завода.
При массовом производстве применяются специализированные установки
для закалки определенных деталей, а при мелкосерийном и индивидуальном
производствах можно производить пламенный нагрев под поверхностную за-
калку, используя для этой цели обычный токарный станок, позволяющий осуще-
ствить прямолинейное движение горелки и вращательное движение детали.
Таким образом, возможность широкого применения этого метода поверх-
ностной закалки является одной из самых важных положительных его сторон.
Способы закалки
По характеру передачи тепла различают четыре способа пламенной поверх-
ностной закалки:
1) стационарный ]
2) вращательный J
циклические процессы;
3) поступательный
.( J 	„	.. непрерывные процессы.
4) комбинированный J r r	г
При стационарном и вращательном способах пламенной закалки подлежа-
щая закалке поверхность сначала вся одновременно нагревается, а затем вся
одновременно охлаждается, а при поступательном и комбинированном способах
подлежащая закалке поверхность нагревается и охлаждается по частям, после-
довательно.
Таким образом, можно считать, что указанные четыре способа нагрева при
пламенной закалке аналогичны одновременному, последовательному и непре-
рывно-последовательному способам при поверхностном высокочастотном индук-
ционном нагреве.
При выборе способа закалки необходимо учитывать размеры и конфигура-
цию деталей. Для мелких деталей целесообразно применять стационарный или
вращательный, а для крупных деталей — поступательный или комбинирован-
ный способы.
Стационарный способ. При этом способе обрабатываемая деталь
и горелка неподвижны. Охлаждение нагретой поверхности производится по
окончании нагрева.
Способ применяется для закалки небольшой части поверхности детали
(стыки рельсов, зубья колес малого модуля и т. п.) и дает максимальную произ-
водительность при большом одновременном расходе газа.
Вращательный способ. При этом способе обрабатываемая деталь,
вращаясь со скоростью 75—150 об/мин, нагревается одной или несколькими
неподвижными горелками. Охлаждение нагретой поверхности производится
по окончании цикла нагрева.
Способ широко применяется при закалке шеек коленчатых валов, осей,
зубчатых колес с модулем зуба менее 4 и других деталей небольшого диаметра.
Поступательный способ. При этом способе неподвижная обрабаты-
ваемая деталь последовательно нагревается и охлаждается одной или несколь-
кими горелками с охлаждающими устройствами, перемещающимися вместе
с горелкой с заданной скоростью вдоль нагреваемой поверхности, имеющей
большую длину (направляющие токарных станков и т. п.). В других случаях
неподвижная горелка с охлаждающим устройством последовательно нагревает
215
и охлаждает обрабатываемую поверхность вращающейся детали (кольца, бан-
дажи, зубчатые колеса и т. п.).
Комбинированный способ. При этом способе быстровращающаяся
деталь (75—-150 об/мин) последовательно нагревается и охлаждается одной
или несколькими горелками с охлаждающими устройствами, перемещающимися
вдоль обрабатываемой детали с заданной скоростью.
Способ применяется для закалки длинных ци-
Фиг. 203. Установка горизон-
тального типа для последова-
тельной закалки вращающихся
длинных изделий.
линдрических деталей (валы, шпиндели, штоки
молотов, прокатные валки и т. п.).
На фиг. 203 показан общий вид механизиро-
ванной установки для закалки вала (горизон-
тальный тип установки).
г) расстоянием между
Температура пламени
Выбор режима и регулирование процесса
Результаты поверхностной закалки при на-
греве газовым пламенем определяются следую-
щими параметрами:
а)	температурой пламени:
б)	скоростью перемещения горелки;
в)	скоростью истечения газов;
наконечником горелки и поверхностью детали.
Ацетилено-кислородное пламя дает наиболее высо-
кую температуру, достигающую до 3200°, вследствие чего нагрев ацетилено-
кислородным пламенем получил преимущественное применение при поверх-
ностной закалке.
Максимальная температура ацетилено-кислородного
при соотношении
пламени получается
кислород
ацетилен
которое и рекомендуется применять при поверхностном нагреве.
При применении вместо ацетилена светильного газа стоимость обработки
при прочих равных условиях возрастает на 30—40% ввиду меньшей калорий-
ности светильного газа, а следовательно, более высокого удельного расхода
горючей смеси. Однако при наличии дешевого природного газа использование
его для нагрева под поверхностную закалку считается рентабельным.
Скорость движения горелки. Оптимальной скоростью движения горелки
считается такая максимальная ее скорость, при которой можно получить задан-
ный закаленный слой по глубине и структуре переходной зоны без перегрева
поверхности.
Для практических целей следует выбирать закалочное устройство, обеспе-
чивающее изменение скорости движения горелки от 50 до 500 мм/мин.
Скорость истечения газов. Оптимальной скоростью истечения газовой смеси
считается такая ее максимальная скорость, при которой получается заданный
закаленный слой по глубине и структуре без перегрева поверхности и без нали-
чия явлений отрыва или проникания пламени внутрь наконечника.
Наиболее часто задаваемая глубина закаленного слоя 3 = 1,3-е-З мм может
быть получена при скорости истечения ацетилено-кислородной смеси в пределах
от 50 до 175 м/сек при диаметре отверстий в наконечнике 0,8 мм.
Как правило, при скорости истечения около 100 м/сек не наблюдается отрыва
пламени и обратных ударов в результате проникания пламени внутрь наконеч-
ника.
Расстояние между наконечником горелки и поверхностью детали. При
выборе оптимальных значений прочих параметров необходимо опытным путем
установить расстояние между наконечником горелки и поверхностью детали
так, чтобы не допустить перегрева.
Это расстояние колеблется в пределах от 5 до 20 мм.
216
Оборудование
Ввиду того что преобладающее применение для поверхностного нагрева
имеет ацетилено-кислородное пламя, ниже кратко рассматривается необхо-
димое оборудование для ацетилено-кислородных установок. Установка состоит
из источника ацетилена, кислородной станции, закалочных устройств; пульта
управления закалочной установкой, контрольных приборов и комплекта зака-
лочных горелок.
Источник ацетилена. Для обеспечения правильного режима нагрева произ-
водительность источника ацетилена должна быть не менее 3500 л!час.
Наиболее желательно применять ацетилен из баллонов, но в случае боль-
шого расхода или за отсутствием ацетилена в баллонах его получают в специаль-
ных генераторах, указанных в табл. 17.
Г а б л и ц а 17
Техническая характеристика генераторов, производимых в СССР
Марка генератора	Производитель- ность в л1«ае	Единовремен- ная загрузка карбида в кг	Грануляция		Давление газа в ати	К. н. д.	Тип генератора
			карбида	R .ММ			
СТВК-0	4 000— 5 000	12,5	25 X	зо	0,25		
CTBK-I	7 000—10 000	25	50 X	80	0,25	0,75	Вода на
ствк-п	15 000-20 000	50	50 X	80	0,25	0,94	карбид
CTBK-II1 CTKB-I11	32 000—40 СОЗ 20 000	100 125	.щх 25 X	80 50	0,25	—	
CTKB-4V	40 000	250	50 X	80	—	0,94	1 Карбид I на воду
CTKB-V	60 000	500	50 X	80	0,04	0,98	
CTKB-VI	90 000	750	70 X	80	—	—	
CTKB-V1I	150 000	1000	50 X	80	—	—	—
СВД-2	20 000	—	50 X	80	До 1.0	0,96	Контакт- ный
Кислородная станция. Для создания постоянного давления баллон с кисло-
родом соединяется с рампой, состоящей из пяти-шести пустых баллонов, соеди-
ненных между собой трубой.
Закалочные устройства. Для массовой закалки однотипных деталей при-
меняются специальные станки.
Наиболее часто применяется обычный токарный станок, позволяющий произ-
водить закалку различных деталей всеми четырьмя способами.
Пульт управления. Пульт управления закалочной установкой размещается
вблизи закалочного станка или непосредственно на самом станке; на щите мон-
тируются контрольно-измерительные приборы:
а)	манометры для контроля давления кислорода, ацетилена и воды;
б)	диференциальный манометр для определения расхода газов;
в)	вентили и запорные краны на кислородной, газовой и водяной маги-
стралях.
Закалочные горелки. Для поверхностного нагрева используются обычные
сварочные горелки с заменой мундштука наконечником.
Шаг отверстия обычно равен 2,5 мм при диаметре 0,3—0,5 мм.
Если в многопламенном наконечнике горелки имеется и охлаждающее
устройство, то шаг отверстий берется в пределах 3—4 мм, а диаметр отверстий —
около 3 мм.
В промышленности Советского Союза применяются преимущественно инжек-
торные горелки, в которых кислород, поступающий под давлением около 3 ат,
инжектирует горючий газ.
Для более равномерного нагрева цилиндрических деталей применяются
многопламенные горелки с вращением детали.
217
Расчет установки для пламенного поверхностного нагрева
В зависимости от номенклатуры и количества деталей, подвергающихся
поверхностной закалке, установки могут размещаться в потоке, термическом
цехе, сварочной мастерской или в отдельном помещении.
При поверхностном нагреве ацетилено-кислородным пламенем при соотно-
шении между кислородом и ацетиленом 1,5 и глубине закаленного слоя 8=
= 1,3 —*—3 мм можно пользоваться следующими формулами, рекомендуемыми
для определения расхода газа и производительности установок [8]:
Методы нагрева
Параметр
Одновременный
Непрерывно-последова-
тельный
I Мощность источника газа
I	в .1 час
j Расход газа в л/см-
I
Ацет плен
Кислород
Ацетилен
Кислород
I
о == 1900 * 1
‘ ацет	—д—
Ркис, - 2800
V
^ацет = 0А5 VЬ
WKUC,,^,7 VP
> Продолжительность
i нагрева в сек.
I
Скорость перемещения
горелок относительно де-
I тали или детали относи-
тельно горелок в мм/сек
Здесь S — нагреваемая поверхность в см2;
I — ширина нагреваемой зоны в см;
8 — глубина закаленного слоя в мм;
и — скорость закалки в мм/сек;
Р — часовой расход газа на единицу ширины закаливаемой зоны
в л/час  см;
AW — удельный расход газа на единицу площади закаливаемой зоны
в л/см2.
Исходя из заданной программы и номенклатуры деталей, для каждой из них
•определяется площадь S, подлежащая поверхностной закалке.
При суточной программе какой-либо детали, равной N штук, ежесуточная
общая поверхность закалки составит
So - ЗА' см2.
Если для указанной детали принять непрерывно-последовательный метод
нагрева со скоростью закалки v см/мин, то ежесуточная производительность
одного’станка при двухсменной 16-часовой работе (960 мин.) по общей нагре-
ваемой поверхности составит
- 960/Ы см2,
»
где К — коэфициент использования станка, принимаемый для непрерывно-
последовательного нагрева равным 0,6—0,7; для последовательного
нагрева — равным 0,4—0,5.
Количество потребных закалочных станков составит
1 А,
А ~ у1 шт.
218
Поверхностная закалка с нагревом смесью светильного газа и кислорода
Фиг. 204. Многопозиционная горелка-
для поверхностной пламенной за-
На фиг. 204 показан общий вид многопозиционной горелки автоматической
установки для поверхностной закалки распределительных валов с одновремен-
ным нагревом всех частей при вращении вала со скоростью 120 об/мин.
В качестве горючего может быть ис-
пользован ацетилен или светильный газ.
Работа установки характеризуется
следующими показателями: расход ацети-
лена 0,98 м\ светильного газа 1,62 мл\
расход .кислорода 0,98 м\ светильного
газа 0,98 .и:|; время нагрева 0,27 сек.;
твердость 58 — 60/?с; производительность
45-60 шт.
На фиг. 205 приведен общий вид станка
калки длинных цилиндрических деталей (осей, валов, штоков, винтов и т. п.).
На супорте установлена кольцевая многопламенная горелка и кольцевое
душирующее устройство.
Расстояние между центрами от 2000 до 2500 мм.
Максимальный диаметр обрабатываемых деталей от 200 до 300 мм.
Число оборотов от 35 до 175 в минуту.
Диапазон скоростей подачи супорта от 60 до 300 мм.'мин.
УСТАНОВКА ДЛЯ НАГРЕВА В ЭЛЕКТРОЛИТЕ
Нагрев металлов в электролите разработан и внедрен в производство
в 1937 г. инж. И. 3. Ясногородским |9].
Нагрев металла в электролите обусловлен явлением нагрева катода (детали)
постоянным током при напряжениях 200—300 в. Образующаяся на катоде газо-
вая (водородная) оболочка вследствие плохой ее электропроводимости вызывает
последовательные искровые разряды и нагрев катода. По утверждению И. 3. Яс-
ногородского, тепловой эффект у катода вызывается еще и экзотермическими
реакциями, происходящими в газовой среде, а также атомно-молекулярными
превращениями водорода.
В качестве электролита обычно применяются 5—10° 0-ные водные растворы
кальцинированной соды (Na2CO3) или поташа (К2СО.(). Чем интенсивнее выде-
ляется водород на катоде, тем выше к. п. д. процесса.
Регулирование скорости нагрева осуществляется:
а) изменением состава и концентрации электролита;
.6) изменением напряжения или плотности тока.
219
Способы нагрева и область применения
Существуют три основных способа нагрева в электролите:
1)	концевой нагрев свободного и экранированного конца;
2)	поверхностный нагрев погружением в электролит или в струе электролита:
3)	последовательный нагрев.
Концевой нагрев наиболее распространен и механизирован. Он
заменяет нагрев концов деталей под закалку в соляных или свинцовых ваннах
и дает высокую производительность.
Примером концевого нагрева при свободном торце детали может служить
нагрев под закалку конца стержня клапана, головок регулировочных и упорных
винтов двигателей и других деталей, требующих закалки конца на глубину
до 5—10 мм при цилиндрической или сферической форме детали диаметром до
15 мм.
Во избежание перегрева и оплавления более крупных деталей с острыми кром-
ками применяется экранирование нагреваемого конца. В качестве экрана (изо-
лятора) применяется огнеупорный кирпич.
Для свободного концевого нагрева клапанов применяется автомат АЭ-1
конструкции Ясногородского. Производительность автомата — 400 клапанов,
в час.
Автоматизация установки производится с помощью реле времени. Оконча-
ние цикла нагрева связано со световой сигнализацией. Температура нагрева
регулируется перестановкой контакта реле времени.
В последующее время И. 3. Ясногородский сконструировал ряд автоматов
для нагрева свободных и экранированных концов деталей производительностью
до 2000 шт/час (автоматы АЭ-2, АЭ-4).
Поверхностный нагрев детали производится при ее вращении
за один или несколько оборотов. При нагреве за один оборот деталь вращается
с небольшой скоростью — 0,2 об/мин, а нагретые участки ее по выходе из элек-
тролита подвергаются охлаждению.
В качестве охлаждающей жидкости можно использовать электролит.
При нагреве за несколько оборотов требуется вращение детали с большой
скоростью (около 60 об/мин) и одновременное охлаждение всей нагретой детали
в закалочном баке. Ввиду больших тепловых потерь за счет излучения с нагре-
ваемой поверхности метод нагрева за несколько оборотов можно применять для
деталей диаметром не свыше 150 мм. Более крупные детали должны нагреваться
за один оборот.
Последовательный нагрев дает возможность осуществить
нагрев больших поверхностей при относительно небольшой мощности установки.
Температура и глубина нагретого слоя определяются скоростью продвижения
деталей через слой электролита в ванне.
При обработке этим способом пальцев трака потребная мощность составила
15 кет на один палец при общей поверхности пальца 276 см2, глубина закален-
ного слоя 3—4 мм и скорости перемещения около 0,2 м!мин.
Усовершенствованный автомат АЭ-9 для последовательной поверхностной
закалки пальцев звеньев гусеницы трактора дает производительность 120—
150 деталей в час при одновременном нагреве четырех пальцев и при расходе-
мощности равной 60 кет.
При последовательной поверхностной закалке к. п. д. автомата по полез-
ному использованию подводимой мощности постоянного тока составляет 19—
21°/0 при глубине закаленного слоя 3—5 мм, доходя в других случаях до 31% ;:
к. п. д. автоматов для концевого нагрева — 25% .
Потери на преобразование переменного тока, забираемого из сети в постоян-
ный ток, составляют 5° 0.
Глава V
ОХЛАЖДАЮЩИЕ УСТРОЙСТВА И ВСПОМОГАТЕЛЬНОЕ
ОБОРУДОВАНИЕ
ОХЛАЖДАЮЩИЕ устройства
Для охлаждения деталей в процессах термической обработки применяется
большое количество различных по конструкции механизированных устройств.
Конструкция камеры для охлаждения деталей после нагрева с целью норма-
лизации представлена на фиг. 206.
С трех сторон камера ограничена щитами с двойными стенками из листовой
стали. Щиты 1 и 2 соединяются между собой болтами на фланцах с уплотнитель*
ными прокладками. К каждому щиту имеется свой индивидуальный подвод 3
Фиг. 206. Камера для охлаждения изделий в процессе нормализации.
1^0----
холодной воды и отвод 4 и 5 отработанной воды. Подводящие 6 и отводящие/
магистральные трубопроводы располагаются вдоль боковых стенок камеры.
Благодаря устройству стенок камеры в виде отдельных щитов представляется
возможным более точно регулировать температуру в камере по ее длине и тем
самым ускорять или замедлять охлаждение обрабатываемых деталей.
Разделение камеры на отдельные щиты в особенности целесообразно при
большой длине камеры.
Низ камеры открыт для окружающего воздуха. Путем отсоса через имеющееся
вверху камеры отверстие 8 можно создать ту или иную скорость движения в ней
воздуха и тем самым изменять интенсивность охлаждения деталей. Таким обра-
зом, в камере имеются два средства воздействия на охлаждаемый металл, при
экономичном использовании которых можно достигнуть необходимой ско-
рости охлаждения деталей.
В описываемой конструкции камеры поступление воды в отдельные щиты-
секции и свободный отвод ее через воронки 9 регулируется кранами. Следует
иметь в виду, что щиты не должны находиться под каким-либо значительным
давлением воды.
221
Для более интенсивного охлаждения и при более значительных размерах
камеры целесообразно и снизу закрыть камеру охлаждаемыми водой щитами.
Подвод и отвод воздуха при этом могут быть также диференцированы по длине,
как это сделано в отношении воды.
Перемещение деталей в камере осуществляется по направляющим 10 на
подставках (башмаках) при помощи толкателя. Возврат подставок к загрузоч-
ному концу термического агрегата, с которым соединена охладительная камера,
механизирован.
Устройство камеры охлаждения, в которой детали перемещаются на конвей-
ере, приведено на фиг. 207.
Камера предназначена для охлаждения деталей после отжига в контролируе-
мой атмосфере и непосредственно примыкает к электрической конвейерной печи.
Как в печи, так и в камере охлаждения имеются отдельные цепные конвейеры,
связанные общим валом 1, на котором расположены две звездочки 2 для цепей
Фиг. 207. Конвейерная камера охлаждения.
конвейера печи и три звездочки 3 для конвейера охладительной камеры. Вал
опирается на два подшипника 5, которые связаны с натяжным механизмом
конвейера камеры охлаждения. Грузы 7, прикрепленные тросом к двуплечим
рычагам 6, осуществляют натяжение конвейерных цепей.
Вал 1 является ведущим для цепей конвейера печи. Ведущий вал 4 конвей-
ерных цепей камеры охлаждения связан с приводным механизмом цепной пере-
дачей через звездочку 8.
Собственно камера охлаждения выполнена в виде герметичной конструкции
из отдельных секций. Каждая секция 9 представляет собой короб с двойными
стенками, в промежутке между которыми циркулирует охлаждающая вода,
поступающая по трубопроводу 10, от которого имеются ответвления к отдель-
ным секциям камеры. Количество поступающей холодной воды регулируется
кранами 11. Нагретая вода отводится вверху секций через трубопроводы 12
в коллектор 13.
Детали поступают в камеру охлаждения из печи периодически. Для выдачи
деталей заслонка 14 поднимается, и детали перемещаются с конвейерных цепей
по наклонному рольгангу 15.
Наиболее распространенным механизированным устройством для охлажде-
ния деталей в жидкости является конвейерный бак.
На фиг. 208 показана одна из конструкций конвейерного бака для охла-
ждения деталей в различных жидкостях: воде, масле, содовом растворе.
В баке 1, представляющем емкость для охлаждающей жидкости, расположен
пластинчатый конвейер 2. Детали, поступающие в бак, попадаютна горизонталь-
ный участок конвейера и передвигаются с определенной скоростью на полотне
222
Фиг. 208. Конвейерный бак для охлаждения.
I
конвейера. Длина пути детали в жидкой среде или конструктивная длина кон-
вейера, находящаяся в охлаждающей жидкости, определяется необходимым
временем охлаждения деталей и требуемой производительностью процесса.
Бак или ванна обычно выполняются в виде сварной конструкции из листо-
вой стали с ребрами жесткости. Охлаждающая жидкость в большинстве слу-
чаев подается над горизонтальным участком конвейера с направлением ее на
располагающиеся здесь детали. Подача жидкости может также производиться
либо под полотном, либо слева над полотном конвейера. Этим условиям соответ-
ствуют положения отверстий труб 3, 4 или 5, подводящих жидкость. В подво-
дящих трубах имеется ряд мелких отверстий, обращенных к деталям. При
выходе жидкости под давлением через эти отверстия образуются струйки,
интенсифицирующие теплообмен в зоне поступивших на охлаждение деталей.
Отвод нагретой жидкости производится через сливную камеру 6.
Движение жидкости в баке, таким образом, имеет направление от места ее
подачи вверх и в сторону, наиболее удаленную от места поступления деталей.
С целью получения наиболее интенсивного движения жидкости в зоне посту-
пления деталей в левом торце бака устанавливается мешалка, приводимая
во вращение электродвигателем (на фигуре не показаны).
В дне бака обычно предусматривают отверстия для слива жидкости перед
чисткой, ремонтом или при аварии.
Конструкция полотна конвейера в охладительных баках может иметь раз-
личные варианты в зависимости от величины и конфигурации деталей, например,
конвейеры, состоящие из двух или нескольких пластинчатых цепей, конвейеры
с. полотном в виде пластин, собранных на ребро, и др.
Полотно конвейера, представленного на фиг. 208, собирается из взаимно
перекрывающихся пластин/, края которых профилированы по дуге окружности.
Пластины 7 прикрепляются к пластинам двух роликовых цепей 8. Для захвата
.деталей при подъеме конвейера пластины снабжены ребрами 9. С боков по-
лотно конвейера имеет борты 10.
Цепи 8 натянуты на двух парах звездочек 11, из которых одна расположена
.на ведущем валу 12, другая — на валу 13, установленном в баке.
Во многих случаях при достаточном весе конвейера вполне возможным
представляется натяжение его полотна без специального механизма, за счет
провисания обратной ветви конвейера. Такое положение обратной ветви кон-
вейера обозначено на фиг. 208 позицией 14.
Под наклонной частью конвейера, расположенной вне бака, для стока с нее
.жидкости обычно монтируется лоток 15.
На фиг. 208 показан приводной механизм с электродвигателем. Нередко
движение конвейера охладительного бака осуществляется либо от приводного
механизма конвейера печи, поскольку движения обоих этих механизмов
являются синхронными, либо от толкателя (в случае установки бака к толка-
тельной печи); при этом перемещение конвейера может быть периодическим,
прерывистым.
Устройство механизированного бака для закалки деталей в масле показано
на фиг. 209.
Масляный резервуар 1 емкостью около 30 л3 выполнен в виде сварной кон-
струкции из .аистовой стали.
13 баке установлена стойка, состоящая из двух круглых штанг 2, соединен-
ных вверху и внизу перемычками 3. Штанги имеют на концах шейки 4 и 5,
которые смонтированы внизу и наверху соответственно в опорах 6 и 7; назначе-
нием опор является фиксация вертикального положения стойки, а также при
ее позорачивании. На верхней части шейки над опорой 7 посажено зубчатое
колесо 8, находящееся в зацеплении с зубчатой рейкой 9. Гидравлический ци-
линдр 10 высокого давления, шток которого неподвижно соединен с рейкой 9,
сообщает последней возвратно-поступательное движение и тем самым вращатель-
ное движение в двух направлениях стопке со штангами 2. На этих штангах
в виде ползуна перемещается в вертикальном направлении траверса 11 с кон-
солью 12, на которой расположена подставка 13, являющаяся местом установки
поддонов с деталями.
224
15 Ерохи и Самохин 29 >7
по ДВ
Фиг. 209. Механизированный бак для закалки
изделий в масле.
j Поддоны с деталями перемещаются в вертикальном направлении посред-
ством передвижения траверсы 11 с консолью 12 по штангам 2. С этой целью уста-
новлен гидравлический цилиндр высокого давления 14, шток которого с по-
мощью штанги 15 присоединен к траверсе 11.
С помощью описанных устройств детали, расположенные на поддонах, по-
гружаются в масло, перемещаются в баке на определенный угол и затем
поднимаются для движения к следующей операции. После этого механизмы
торяют операции в обратном
порядке.
На фиг. 209 показаны уста-
новленные в определенных
местах конечные выключа-
тели для блокировки дейст-
вия механизмов закалочного;
бака. Выключатели 16 и 17.
связаны с вертикальным пе-
ремещением поворотной кон-
соли, выключатели 18 и 19
воздействуют на блокировоч-
ные цепи при движении рейки
9 в обе стороны и связаны с
перемещением консоли в го-
ризонтальной плоскости.
На фиг. 210 показана кон-
струкция бака для периоди-
ческой закалки в масле садки
значительного веса.
Бак 1 выполнен в виде
цилиндрического сварного
резервуара из листовой стали
и профильных балок. Вверху
бака имеется кольцевой пояс
2, емкость которого соответ-
ствует объему вытесняемого
садкой масла. При погруже-
нии садки в бак масло пере-
ливается в кольцевой пояс
через отверстия 3. Эти же
отверстия служат для отвода
через пояс2 горячего масла,
заменяемого поступлением
охлажденного масла через
отверстие в дне бака 4.
Через дно бака проходит
плунжер 5 гидравлического'
цилиндра высокого давле-
ния 6. На конце плунжера крепится подъемная платформа 7, на которую
загружается предназначенная к охлаждению садка.
Платформа 7 в верхнем своем положении (над уровнем масла в баке) загру-
жается деталями, подлежащими охлаждению.
Бак предназначен для закалки в масле паровозных бандажей с одновремен-
ной садкой весом около 5 т.
После погружения садки в масло бак закрывается крышкой 8. Образующиеся
при погружении горячей садки в масло пары и дымовые газы отсасываются через
отверстия 3 в баке и штуцеры 9. Через штуцеры 10 отбирается горячее масло
в маслоохладительную установку.
В конструкции бака предусматривается дополнительное охлаждение масла
посредством циркуляции воды через кольцевой пояс 1Г, холодная вода подво-
дится снизу через штуцер 12, горячая отводится через штуцер 13.
226
для возврата консоли в, исходное положение
—2960
..8
11
7
-3
а
10
Уровень поло
цеха
Фиг. 210. Механизированный бак для закалки изделий
в масле.
' Уровень пола
нижней площадки
Уровень попа
рабоч. площадки
-3265 —

33^2995-
-_3i2515--
Уровень поло
поддало
г '!
Кроме описанных выше механизированных устройств, для охлаждения дета-
лей в процессах термической обработки имеется много различных конструкций,
отвечающих тем или иным специальным требованиям. В гл. 1 данного раздела
цриЕодились описания механизированных термических агрегатов, в которых
для охлаждения деталей применяются другие способы и другого типа устрой-
ства. Все эти устройства, однако, явяются сходными между собой в том, что
детали охлаждаются в них в свободном положении.
В других случаях, когда требуется охлаждать в жидкостях тонкие или длин-
ные детали, для того чтобы избежать при этом их деформирования, которое они
могут получить вследствие появляющихся температурных напряжений, при-
меняются устройства с использованием предохраняющих средств — зажимных
штампов, соответствующих по своей конфигурации контурам деталей.
В некоторых случаях операция охлаждения подобных деталей совмещается
с их гибкой, например, гибка в штампах горячих рессорных листов с последую-
щим их погружением вместе с закрытыми штампами в закалочную жидкость.
Конструкция пресса для закалки зубчатых колес, подшипниковых колец
и других подобных деталей показана на фиг. 211.
В закрытой станине, состоящей из двух основных частей 7 и 2, расположены
пневматические цилиндры 3 и 4. На плунжере 5 первого из них смонтирован
цилиндр 6 с крышкой 7. На этой крышке устанавливается опорная плита 8,
в которой набирается матрица штампа, состоящая из отдельных сегментов 9.
В середине опорной плиты 8 из отдельных секторов 10 собирается втулка
с коническим отверстием.
На плунжере 11 верхнего цилиндра неподвижно укреплен диск 12, на кото-
ром располатается верхняя часть штампа. По оси плунжера на шпинделе 13
крепится конус/4. В шайбе75 устанавливается собственно верхняячасть штампа,
227
состоящая из отдельных сегментов (сухарей) 16 и 17, профиль которых соответ-
ствует контуру зажимаемой детали.
При опускании цилиндром 4 плунжера 11, при поднятой цилиндром 3
нижней части штампа, конус на шпинделе 13 входит во втулку 10 нижнего
штампа. При этом деталь (на чертеже показан венец конического зубчатого
колеса) центрируется и зажимается по внутренней окружности. При дальней-
шем движении верхнего штампа вниз профилированные сегменты 16 и 17 вхо-
дят в контакт с деталью и зажимают ее.
Зажатая в штампе деталь затем опускается вниз; при этом сжатый воздух
поступает через трубопровод 18 в верхний цилиндр и отводится по трубопро-
воду 19 из нижнего цилиндра.
Охлаждающее деталь масло поступает в пресс по трубопроводу 20. При
поднятой нижней части штампа (как это показано на чертеже) масло удаляется
из пресса через отверстия 21 в цилиндре 6. При опускании штампа масло интен-
сивно проходит через промежутки в опорных сегментах нижнего штампа, омы-
вая зажатую в штампе деталь. Горячее масло от штампа удаляется при этом
через отверстия 22.
Давление, которому подвергается зажимаемая в штампе деталь, регулируется
поступлением сжатого воздуха в верхний цилиндр пресса.
Давление на секторную втулку 10 дополнительно регулируется с помощью
малого цилиндра 23, встроенного в нижней части плунжера 11. На конце плун-
жера 24 этого цилиндра неподвижно укреплен конус 14. Полость цилиндра
соединена трубопроводом 25 с распределительным краном сжатого
воздуха.
Для выгрузки закаленной детали из штампа действием вверх обоих основ-
ных цилиндров пресса нижняя часть штампа с расположенной на нем деталью
поднимается и занимает крайнее верхнее положение, верхняя часть штампа,
поднимаясь, возвращается в свое исходное положение.
Движением штампов управляют два четырехходовых крана — один, связы-
вающий два больших цилиндра пресса, и другой, относящийся к действию
малого цилиндра 23.
На фиг. 212 показано устройство закалочного пресса для длинных круглых
деталей (гладких валов, распределительных валиков и т. п.).
Основание станины 1 пресса расположено в стальном баке 2, являющемся
емкостью для охлаждающей воды.
В нижней части станины в пределах бака расположена траверса 3, которая
перемещается в вертикальных направляющих 4. На траверсе в подшипниках 5
установлены два горизонтальных вала 6 с роликами 7 на них. Оба вала имеют
привод для вращения от электродвигателя 8, помещенного вверху станины
пресса. Вертикальный вал 9 имеет на верхнем конце шлицы, находящиеся
в зацеплении со шлицами втулки конического зубчатого колеса 10. Благодаря
этому при вертикальном перемещении траверсы 3 вал 9 свободно проходит
втулку колеса 10, оставаясь с ней постоянно в соединении и передавая через
нее вращательное движение от электродвигателя валам 6.
Траверса 3, положение которой в горизонтальной плоскости фиксируется
направляющими 4, подвешена по концам к штокам 11 гидравлических цилин-
дров 12 посредством штанг 13 (по две на каждый шток). Цилиндры 12 имеют
неподвижное крепление на вертикальных стойках 14 станины.
Траверса 15, которая фиксируется теми же направляющими 4, что и нижняя
траверса 3, подвешена к штокам 16 гидравлических цилиндров 17. Обе пары
цилиндров 12 и 17 приводятся в действие от масляного насоса, имеющего при-
вод от того же электродвигателя 8. На траверсе 15 установлены симме-
трично по продольной оси пресса четыре пары свободно вращающихся
роликов 18.
Подлежащая закалке деталь укладывается па вращающиеся ролики 7
и сверху, опусканием траверсы 15, прижимается к ним. В таком положении
деталь также будет вращаться. Посредством гидравлических цилиндров 12
и 17 траверсы с деталью погружаются в воду ниже уровня ее слива 19 в баке.
Холодная вода в бак подается по трубопроводу 20.
228
229
1885
-------------2070--------------------4
_ 2450-----------------------------------J
Фиг. 212. Закалочный пресс для валов.
2120
По истечении времени охлаждения траверсы включением гидравлических
цилиндров поднимаются вверх в исходное положение и освобождают для
выгрузки закаленную деталь.
Давление, которому деталь может подвергаться при охлаждении в прессе
описанной конструкции, составляет около 200 кг
Основной принцип способа закалки в прессе — вращение детали и давление
на него в процессе охлаждения.
Пример устройства для охлаждения тонких деталей, в котором может быть
совмещена операция гибки и закалки, приведен на фиг. 213.
Фиг. 213. Общий вид гибочно-закалочной машины для рессорных листов.
В этой установке производится гибка и закалка в масле листов автомобиль-
ных рессор. Установка состоит из ванны для масла 1, в которой расположены
восьмистороппий барабан 2 и пластинчатый конвейер 3. Конструкция барабана
показана на фиг. 214. В дисках колес барабана, как в подшипниках, располо-
жены восемь валиков 1 по числу граней барабана. На одном конце каждого
валика со стороны профилированной шайбы2 неподвижно посажен двуплечий
рычаг 3, на другом конце — рычаг 4. Верхний конец рычага 3 соединяется
с траверсой 5, на нижнем имеется ролик 6. На балочках 7 и траверсах 5 крепятся
собственно части штампов, между которыми нагретые листы подвергаются гибке.
Смыкание двух частей штампов происходит при движении барабана по часовой
230
стрелке. Этот момент соответствует тому положению, когда ролик 6 рычага 3
будет проходить участок подъема кривой на профилированной шайбе 2 (поло-
жение /). При дальнейшем движении барабана закрывшийся штамп остается
сомкнутым до того момента, пока ролик 6 не начнет обкатывать опускающийся
участок кривой (положение II, соответствующее раскрытию штампа). При вра-
щении барабана каждый из восьми штампов в соответствии с профилем кривой
на шайбе 2 последовательно проходит следующие положения, начиная от исход-
ного раскрытого роложения при загрузке листов: смыкание, затем закрытое
положение (в течение четырех поворотов на 45°) и, наконец, раскрытие—раз-
грузка листов вниз на движущийся пластинчатый конвейер. В течение последую-
Фиг.[214. Конструкция барабана гибочно-закалочной машины
для рессорных листов.
щих четырех поворотов на 45° каждый штамп перед загрузкой остается сво-
бодным. Барабан, таким образом, имеет прерывистое вращение каждый раз
на V8 часть окружности.
Приводной механизм барабана состоит из электродвигателя, редуктора и
цилиндрической зубчатой передачи (см. фиг. 213).
Конвейер закалочной ванны приводится в движение от электродвигателя.
Для поворота барабана, т. е. для закрытия штампа и опускания его с зажатым
листом в масло, приводной механизм включается педалью 4.
Нередко по техническим условиям требуется местная закалка деталей.
Устройства для этой цели отличаются большим разнообразием и в каждом
отдельном случае решаются конструктивно различно в зависимости от специ-
фических особенностей.
Пример механизированной установки для местной закалки деталей приво-
дится на фиг. 215. В этой установке производится закалка с внутренней стороны
корпусов фрикционных аппаратов вагонной автосцепки.
Из механизированной печи 1 посредством разгрузочного механизма 2 крю-
ками 3 выдвигается специальный поддон с двумя нагретыми корпусамифрикцион-
231
Фиг. 215. Механизированная установка для местной закалки изделий.
ных аппаратов и останавливается в середине камеры 4. В таком положении
во фрикционные аппараты входят внизу специальные струйные насадки 5
на трубопроводах 6. Подъем этих насадков производится с помощью гидравли-
ческого цилиндра 7. В поднятом положении через насадки под давлением выбра-
сывается холодная вода на нагретую внутреннюю поверхность корпусов фрик-
ционных аппаратов. Через определенное время струйные насадки опускаются
в исходное положение, а поддон с корпусами выдвигается из камеры 4 для
окончательной разгрузки. После этого устройство находится в готовности для
повторения операции.
Большим разнообразием отличаются средства, применяемые в термических
цехах для охлаждения закалочных жидкостей: теплообменники, фильтры, цир-
куляционные емкости и др.
Наибольшее распространение в терми-
ческих цехах получили трубчатые тепло-
обменники для жидкостей, что, очевидно,
объясняется их компактностью по сравнению
с другими конструкциями при прочих рав-
ных условиях.
Трубчатые теплообменники имеют раз-
личные конструкции. Здесь следует разли-
чать теплообменники с прямотоком и про-
тивотоком, с прямотоком или противотоком
одной жидкости и однократным или много-
кратным перекрестным потоком — другой.
Трубчатые теплообменники изготовляются
из стальных или латунных труб с литыми
или сварными корпусами.
На фиг. 216 показана примерная кон-
струкция небольшого сварного теплообмен-
ника из стальных труб.
Теплообменные трубы 1 диаметром 10мм
закреплены посредством сварки в двух
стальных дисках 2 и 3. Между дисками
приварена перегородка 4, разделяющая
поток через теплообменник на две части. Кор-
пус теплообменника 5 выполнен из стандарт-
ной трубы, в нижней части которой вварены
патрубки 6 и 7 для подвода холодной и от-
вода горячей воды и 8 и 9 — для подвода и
отвода жидкости, подлежащей охлаждению.
Нижний диск 2 собирается на прокладках
между фланцами 10 корпуса. К верхнему диску <3 приварена коробка 11 со съем-
ной (на болтах) крышкой. В крышке имеется кран 12 для отвода воздуха из
теплообменника при его наполнении водой.
Жидкость, подлежащая охлаждению, проходит в междутрубном простран-
стве, охлаждающая вода — по трубам. Как та, так и другая жидкость имеет
прямой и обратный поток в теплообменнике. Конструкция его допускает возмож-
ность как прямотока, так и противотока движения жидкостей.
При разработке конструкции теплообменника следует избегать чрезмерного
увеличения проходных сечений, особенно если имеется в виду работа его при
пониженной (против расчетной) производительности.
На фиг. 217 показана компоновка группы теплообменников описанной кон-
струкции.
Теплообменники 1, установленные в вертикальном положении в прямой ряд,
присоединены каждый самостоятельными ответвлениями к напорному трубо-
проводу 2 охлаждаемой жидкости и к коллектору холодной воды 3. Установка
рассчитана на последовательное движение охлаждаемой жидкости через все
теплообменники, причем представляется возможным любой из них выключить
с помощью кранов из общей системы. Слив охлаждающей воды от каждого
233

1
теплообменника осуществляется через открытыеворонки 7 в коллектор 5. По-
средством такого устройства может быть наиболее точно и просто отрегулиро-
вана температура охлаждающей воды на выходе, а следовательно, и ее расход.
Распространенная конструкция сдвоенного фильтра для масла, применяемого
обычно в установках для охлаждения закалочных жидкостей, приведена на
фиг. 218
Корпус 1 каждого фильтра выполнен литым из чугуна. Внутри корпуса
плотно вставлен (коническим кольцом 2) каркас 3 с фильтровальной сеткой.
При уплотненении крышки 4 фильтра (посредством скобы 5 с винтом 6) она
давит на коническое кольцо 2 через упругую дужку 7, служащую также для
извлечения каркаса 3 при чистке фильтра. Снизу в корпусе фильтра имеется
закрываемое при работе пробкой сточное отверстие 8. Два элемента фильтра
соединяются между собой вверху и внизу трехходовыми пробковыми кранами 9.
Фильтруемая жидкость проходит фильтр сверху вниз так, что осадок остается
главным образом в сетке каркаса.ПереключениемкраионРфильтруемая жидкость
может быть направлена в тот или другой фильтр и соответственно отведена из
любого из них. Когда один фильтр находится в работе, другой изолирован от
потока жидкости и может быть подвергнут очистке. Квадраты пробок обоих
кранов выведены в одно место и соединены одной обоймой 10 ключа с руко-
яткой И. Таким образом, при повороте рукоятки переключаются одновре-
менно оба крана.
Закалочными жидкостями,требующими специального охлаждения, являются
преимущественно масло и содовый раствор. Преимущественное применение
в термических цехах из этих двух жидкостей имеет масло.
Установки для охлаждения закалочных жидкостей в зависимости от мест-
ных условий выполняются как индивидуальными для отдельных термических
235
агрегатов, так и групповыми, централизованными. В зависимости от местных
условий варьируется компоновка и расположение охладительных установок.
Схема такой установки небольшой производительности, рассчитанной на
централизованное охлаждение масла и снабжение им закалочных устройств
в термическом цехе, приведена на фиг. 219.
Масло из закалочных баков, расположенных в цехе, поступает по трубопро-
воду 1 в бак 2 с тремя секциями. В одной из секций бака масло отстаивается,
другая включена в систему циркуляции и охлаждения, третья находится в про-
цессе чистки. Из бака масло под всасывающим действием насоса <3 проходит
через фильтр 4 и нагнетается через трубчатые маслоохладители 5 в напорную
Фиг. 219. Централизованная установка для охлаждения закалочного масла.
магистраль 6, из которой поступает в закалочные баки (в схеме дублируются
насосные установки и фильтры как резервные на случай чистки или аварии).
В схеме включена насосная установка 7 для откачки отработанного масла из
бака 2, а также сливная воронка 8 с трубопроводом 9, соединяющим ее с баком.
Воронка служит для наполнения бака маслом из емкостей, находящихся вне
помещения цеха.
ОЧИСТКА ДЕТАЛЕЙ ОТ ОКАЛИНЫ
Длительные процессы нагрева металла при термической обработке в атмо-
сфере продуктов горения различных топлив или в атмосфере воздуха имеют
нежелательное последствие: образование на поверхности деталей окислов —
окалины. Хотя и в меньшей степени, но образование окалины наблюдается и
при охлаждении нагретых деталей на воздухе после их термической обработки;
например, после нагрева для нормализации или отжига.
Толщина слоя окалины находится в зависимости от температуры нагрева,
толщины деталей, т. е. от продолжительности их нагрева или охлаждения и со-
става атмосферы, в которой они помещены для проведения указанных процессов.
О толщине слоя окалины можно судить по имеющимся многочисленным данным
исследований окисления стали различных марок в различных условиях их горя-
чей обработки.
В условиях нагрева стали в пламенных печах:
а)	при средней температуре металла в течение процесса нагрева 900 и про-
должительности его, равной 60 мин., угар среднеуглеродистой стали составляет
0,06 г/см~, что соответствует толщине слоя окалины, приблизительно равной
0,16 мм',
б)	при средней температуре металла 1100д для той же стали и той же про-
должительности процесса нагрева угар составляет 0,19 г, см'1', толщина слоя
окалины при этом приблизительно равна 0,5 мм.
Толщина слоя окалины, образующейся на поверхности поковок автомобиль-
ных деталей в процессе пх первичной термической обработки, составляет
около 0,5 мм.
236
Окисление металла в процессе термической обработки нельзя считать не-
избежным явлением: применение контролируемой атмосферы полностью исклю-
чает его. В этом направлении в настоящее время ведется большая работа по
усовершенствованию технологии термической обработки. Наряду с этим совер-
шенствуются и процессы очистки поковок от окалины.
Сернокислотное травление, ранее имевшее исключительно широкое приме-
нение для очистки поковок от окалины, в настоящее время уступает место
механической очистке посредством дроби. Метод дробеструйной (дробеметной)
очистки имеет значительные преимущества по сравнению с сернокислотным тра-
влением: при этом методе улучшаются условия труда и, кроме того, очистное
оборудование требует значительно меньшей производственной площади, от 75
до 50% площади, необходимой для травильного оборудования; эксплуатация
оборудования дробеструйной очистки является более экономичной.
Процесс очистки поверхности металла от окалины посредством дроби заклю-
чается в следующем. Дробь, выбрасываемая на поверхность металла, ударным
действием разрушает покрывающую ее окалину, а при наличии острых кромок
и направленном под углом движении снимает окалину. При этих условиях кине-
тическая энергия выбрасываемой дроби расходуется частично на удар, частично
на снятие слоя окалины. Для получения оптимальных условий удаления ока-
лины с поверхности металла необходима специальная форма дроби с режущими
кромками и направленное ее действие под углом к поверхности. Обрабатывае-
мые поверхности металла как горизонатальные, так и вертикальные будут нахо-
диться в одинаковых условиях, если выбрасываемая на них дробь имеет напра-
вление под углом 45°. Однако, если иметь в виду, что дробь при движении из
машины принимает форму веера с углом расхождения 75°, то очевидно, что
углы направления дроби могут изменяться при этом от 45 до 90°. Угол 90° и
близкие к нему углы являются нежелательными, так как при ударном воздей-
ствии дроби при этих углах может получаться нежелательный наклеп на поверх-
ности металла, повышающий ее твердость.
Для очистки деталей от окалины посредством дроби используются высокие
скорости ее потока. Скорость дроби при выходе из турбинки, предназначенной
для заряда выбрасываемой дроби кинетической энергией, достигает 60—75м/сек.
Роторы турбинок выполняются с размерами по диаметру от 200 до 500 мм,
по ширине — от 45 до 130 мм. Расстояние между выходным отверс тием турбинки
и обрабатываемыми деталями обычно составляет от 300 до 500 мм. Ротор тур-
бинки вращается с числом оборотов от 2200 до 3500 в минуту.
Кроме скорости вращения ротора, основным параметром является количе-
ство выбрасываемой турбинкой дроби в единицу времени па единицу обрабаты-
ваемой поверхности.
Продолжительность процесса очистки зависит оз интенсивности потока
дроби на обрабатываемую поверхность, от конфигурации деталей. В установ-
ках барабанного типа продолжительность очистки составляет в среднем
10—15 мин. В специализированных установках необходимая продолжительность
процесса очистки может приближенно определяться, исходя из времени,
в течение которого поверхность деталей должна находиться под действием
потока дроби.
Основным узлом в установке для очистки деталей от окалины является
центробежная машина для выбрасывания дроби на обрабатываемую поверх-
ность. На фиг. 220 представлен общий вид дробеструйной турбинки. Ротор тур-
бинки состоит из двух стальных дисков 1 с радиальными лопатками 2 между
ними. Дробь подается в середину ротора и центробежной силой отбрасывается
по лопаткам к периферии, а отсюда выбрасывается в пространство — на обра-
батываемую поверхность детали. Консольный вал 3 получает вращение от элек-
тродвигателя 4 через клиноременную передачу. Подача дроби в турбинку регу-
лируется затвором 5, из которого дробь поступает в необходимом количестве
в бункерок 6.
В зависимости от размеров деталей и их конфигурации дробеструйные уста-
новки имеют различные конструктивные решения. Так, для мелких деталей
применяются так называемые барабанные конструкции установок, которые не
237
Фиг. 221. Общий вид установки барабанного типа
для очистки деталей от окалины.
могут быть использованы для очистки длинных деталей, например, валов.
Имеется ряд специальных конструкций установок, предназначенных для опре-
деленного вида деталей, которым в процессе очистки сообщается поступатель-
ное или вращательное дви-
жение, и занимающих при
этом горизонтальное или
вертикальное положение.
На фиг. 221 показан об-
щий вид дробеструйной уста-
новки барабанного типа для
очистки от окалины мелких
деталей, конструкция кото-
рой изображена на фиг. 222.
Детали для очистки за-
гружаются в рабочее про-
странство на пластинчатый
конвейер 1 (фиг. 222), уста-
новленный в кожухе 16. Цепи
конвейера перемещаются на
трех парах звездочек 2, 3 и
4. Вал 5 звездочек 2 является
ведущим и получает вращение от приводного механизма 6 с электродвигателем
7. На валу 8 звездочек 3 установлен натяжной механизм .9. Верхние ветви
цепей конвейера имеют
контур, который придает-
ся им направляющими
дисками 10, являющимися
боковыми стенками рабо-
чего пространства. Диски
10, шейки которых опи-
раются на подшипники 11,
вращаются под действием
перемещающихся цепей
конвейера. Турбинка 12
установлена над конвейе-
ром установки таким обра-
зом, что выбрасываемый
ею веер дроби направлен
вдоль рабочего простран-
ства. Дробь поступает в
турбинку от элеватора 13
через отвод 14 с затвором
15. Для регулирования
количества поступающей
дроби управление затво-
ром вынесено в более
доступное место (см. фиг.
221). Отработанная дробь
и пыль проваливаются
через конвейер 1 (фиг. 222)
в лоток, из которого шпе-
ком 17 перемещаются к
элеватору. Здесь посред-
ством сита дробь отде-
ляется от пыли и посту-
пает в ковши элеватора. Приводной механизм 18 элеватора располо-
жен вверху, а шнека — внизу.
Устройство для загрузки деталей, подлежащих обработке, состоит из ко-
роба 19 специальной формы, связанного тросами с приводным механизмом 20,
23s
посредством которого'он поднимается в определенное положение. В этом поло-
жении короб опирается на подвижные направляющие 21, имеющие связь
с корпусом посредством двух цепей 22, и разгружается в рабочее пространство
установки.
Пыль, образующаяся в рабочем пространстве установки при очистке деталей,
а также при отсеивании дроби перед поступлением ее в элеватор, отсасывается
вентиляционными установками через трубопроводы 23 и 24.
На фиг. 223 показана конструкция установки для дробеструйной очистки
от окалины автомобильных валов или подобных деталей с горизонтальным их

расположением в процессе обработки. Детали для очистки загружаются па
цепной конвейер 1 с ведущим валом 2 и ведомым 3. С первым из них связан при-
водной механизм 4, на втором имеется натяжной механизм 5.
На камере 6 установки смонтированы четыре дробеструйные турбинки 7
с диаметром роторов 400 мм и шириной 100 мм. Через отверстия в перекрытии
камеры выбрасываемая турбинками дробь направляется на обрабатываемые
детали под углом 45°, при этом в каждой паре турбинок (установленных по
одной прямой вдоль установки) направление вееров выбрасываемой ими дроби
составляет угол 90°. Роторы турбинок вращаются с числом оборотов 3250
в минуту. Выбрасываемая турбинками дробь собирается в трех бункерах 8.
откуда шнеками 9 перемещается к двум ковшевым элеваторам 10. Дробь,
поднятая последними, по отводам 11 поступает к воронкам турбинок, пройдя
239
»
дозирующие затворы 12. Управление затворами при помощи тяг и рычагов выве-
дено в удобное место. Рукоятки 13 предназначены для регулирования поступле-
ния дроби к турбинке.
Цепи конвейера (фиг. 224) жестко связаны между собой уголками 1, на кото-
рых смонтированы патроны 2, приводимые во вращение через конические зуб-
чатые передачи 3—4 и 5—6. Колеса 4 и 6 посажены на валу 7, который приво-
дится во вращение от зубчатого колеса 8, находящегося в зацеплении с непо-
движной рейкой 9. Вал, подлежащий очистке, одним концом закрепляется в па-
троне 2, другим концом свободно располагается на опоре 10. По ширине кон-
вейера устанавливается по два вала, которые посредством описанных устройств
при перемещении через камеру установки вращаются вокруг своих осей и,
таким образом, всесторонне подвергаются обработке.
Стенки камеры установки изнутри покрыты листами специальной резины.
Детали конвейера, находящиеся в зоне действия дроби, защищены кожухами
из листовой стали с повышенной поверхностной твердостью.
Описанный агрегат рассчитан на среднюю производительность 570 кг де-
талей в час. Обрабатываемые детали находятся под действием дроби в течение
6—8 мин. при скорости конвейера 0,2 м/мин. Скорость движения дроби при
выходе из турбинок приблизительно 70м/сек. Мощность электродвигателя каж-
дой турбинки 7 кет.
Другой тип специализированной установки для дробеструйной очистки дета-
лей от окалины показан на фиг. 225. В этой установке детали проходят обра-
ботку, перемещаясь конвейером в подвешенном положении. Цепной конвейер 1
перемещается в горизонтальной плоскости, будучи растянут на четырех звез-
дочках 2, 3 и 4. Первая из них посажена на ведущем валу 5, получающем враще-
ние от приводного механизма 6. Над цепным конвейером параллельно ему рас-
положен монорельс 7, воспринимающий нагрузку веса перемещаемых конвей-
ером деталей.
Детали, подлежащие очистке, перемещаются на подвесках 8 через камеру 9,
где подвергаются воздействию дроби, выбрасываемой на них турбинками 10,
установленными на боковой стенке камеры. Шесть турбинок расположены в шах-
240
Фиг. 224. Конвейер установки для дробеструйной очистки от окалины автомо-
бильных налов.
16 Ерохин и Самохин L957
241
матном порядке с расчет см на последовательную обработку деталей по их длине.
Дробь, выбрасываемая турбинками, собирается в бункерах 11, откуда шнеками 12
перемещается к элеваторам 13 и 14. Перед поступлением в ковши элеватора
дробь очищается от пыли. Поднятая на необходимую высоту элеваторами, дробь
под действием собственного веса направляется к воронкам турбинок. От
каждого элеватора дробь распределяется отводами 15 к трем турбинкам.
Продолжительность обработки деталей составляет 12 мин. Каждая деталь,
находясь в зоне веера одной из шести турбинок в продолжение 2 мин.,, делает
за это время один полный оборот вокруг своейЪси и тем самым подвергается
всесторонней обработке.
В описанной конструкции установки используется только одна ветвь под-
весного конвейера; камера для очистки имеет длину менее половины всей(длины
конвейера. Производительность установки может быть увеличена посредством
установки камеры на вторую ветвь конвейера с соединением обеих камер водном
из торцов установки. Свободная ветвь конвейера на другом торце послужила
бы для загрузки и разгрузки деталей.
Для очистки внутренних полостей деталей требуются особые устройства,
например, установки с вращающимися столами. Детали в этих установках
последовательно проходят сначала очистку с одной стороны, затем после их
переворачивания с другой стороны.
242
На фиг. 226 показана конструкция установки для дробеструйной очистки
деталей от окалины с вращающимися столами.	,
В камере 1 установки смонтирован вертикальный вал 2сдевятью консолями 3,
на которых расположены столы 4. Вал 2 опирается внизу на муфту 5 (фиг. 227),
а вверху имеет в качестве опоры подшипник 6. Вал приводится во вращение от
механизма через цепную передачу 8 (фиг. 226) и 9 (фиг. 227). Круглые столы 4
(фнг. 227), предназначенные для загрузки деталей, установлены на вертикаль-
ных валиках 10, опирающихся на консоли 3 через радиально-упорные под-
шипники 11. На хвостовиках валиков 10 неподвижно посажены зубчатые ко
Фиг. 227. Механизм вращающихся столов.
леса 12, находящиеся в зацеплении с колесом 13. Столы 4 приводятся во вра-
щение через зубчатые пары 13 и 12 от самостоятельного механизма 14 с электро-
двигателем 15 (см. фиг. 226). Через вертикальный вал 16 (фиг. 227), приводимый
в движение этим механизмом, а также вал 17 и конические пары 18—19 и 20—21
приводится во вращение вертикальный вал 22, на муфте которого 5 укреплено
зубчатое колесо 13. Вал 22 снизу имеет опору — радиально-упорный подшип-
ник 23, а сверху — шарикоподшипник 24.
С помощью самостоятельных приводных механизмов для вала 2 и вала 22
представляется возможным получить независимые скорости перемещения сто-
лов в очистительной камере и вращения их вокруг собственной оси.
Из девяти вращающихся столов в очистительной камере одновременно нахо-
дятся шесть. Остальные три стола, находящиеся вне камеры, разгружаются
и вновь загружаются деталями, подлежащими очистке. В перекрытии камеры
имеется окно, через которое дробь турбинкой 25 (фиг. 226) выбрасывается на
обрабатываемые детали. Дробь после этого собирается в бункере 26, из которого
шнеком 27 перемещается к элеватору 28, пройдя очистку от пыли и крупных
243
частиц. Поднятая элеватором дробь поступает по отводу 29 к воронке дробеструй-
ной турбинки.
Загрузочное и разгрузочное окна очистительной камеры закрываются под-
вешенными полосами резины.
ПОВЕРХНОСТНОЕ УПРОЧНЕНИЕ
Для получения поверхностного наклепа применяется метод, сходный с мето-
дом очистки деталей от окалины посредством дроби. Как и для процесса очистки
от окалины, здесь используется дробь, выбрасываемая сжатым воздухом или
турбинками.
Однако про некотором сходстве этих двух сравниваемых процессов сущность
их и цели совершенно различны.
Метод поверхностного упрочнения заключается в создании на поверхности
детали напряжений сжатия, в результате чего напряжения при нагрузке по
сечению в поверхностном слое детали перераспределяются. Если деталь под
нагрузкой подвергается растяжению, то при наличии па поверхности противо-
положных напряжений сжатия суммарное напряжение в поверхностном слое
снижается.
Имея в виду, что усталостные разрушения деталей, подвергающихся дина-
мической нагрузке, происходят вследствие растягивающих напряжений па
поверхности, снижениеэтих напряжений методом создания наповерхности напря-
жений сжатия и является одним из эффективных способов повышения срока
службы деталей.
В отличие от процесса очистки деталей от окалины с помощью металличе-
ской дроби в процессе наклепа поток дроби направляется преимущественно
под прямым углом к обрабатываемой поверхности. Дробь должна быть круг-
лой, так как в противном случае эффект наклепа снижается.
Размеры диаметров применяемой для наклепа дроби находятся в пределах
от 0,4 до 1,5 мм. Материал дроби — чугун, сталь. Скорость потока дроби ко-
леблется от 50 до 70 м/сек.
Существует два способа выбрасывания дроби на обрабатываемую поверх-
ность: 1) с применением сжатого воздуха; 2) с применением центробежных тур-
бинок. Первый способ позволяет создавать более компактные установки и, кроме
'юго, допускает производить обработку внутренних поверхностей деталей
па большую глубину. Однако этот способ находит преимущественное примене-
ние для небольших лабораторных установок.
Производственные установки выполняются с применением центробежных
турбинок. Преимущества этих установок заключаются в независимости от цен-
тра тьной компрессорной станции, возможности легкого регулирования ско-
рости потока дроби на обрабатываемую поверхность.
Процесс обработки поверхности деталей дробью должен контролироваться
по интенсивности и времени. Для каждой детали в соответствии с заданными
условиями должен разрабатываться наиболее рациональный режим обработки.
Существует метод контроля, посредством которого о величине наклепа судят
по изгибу образца (тонкой стальной пластинки), обработанного дробью с одной
стороны. Образец вследствие напряжений сжатия, возникающих на обработан-
ной стороне, дает прогиб, делая обработанную сторону выпуклой. Размер стрелы
прогиба определяет величину наклепа.
При определении режима обработки данной детали выбирается размер дроби.
Крупная дробь дает большую величину наклепа, поэтому применяется для
обработки поверхности больших деталей.
Так, для обработки поверхности клапанных пружин диаметр дроби выби-
рается равным 0,4 мм; пружин с диаметром проволоки 4 мм — 1,25 мм; колен-
чатых валов двигателей внутреннего сгорания 0,65—0,75 мм; шатунов двига-
телей 0,65—0,75 мм.
Продолжительность процесса обработки этих и им подобных деталей ко-
леблется от 0,5 до 3 мин. Расстояние от выходного отверстия дроби у турбинки
до обрабатываемой поверхности составляет от 280 до 535 мм.
244
Как в процессах очистки деталей от окалины дробью, так и в процессах,
проводимых с целью поверхностного упрочнения, применяется специализиро-
ванное оборудование. Здесь применяются конвейерные установки, установки
с вращающимися столами, с вращающимися роликами и др. По конструкциям
установки имеют аналогичные узлы с установками для очистки от окалины:
1) по центробежным турбинкам, 2) по подаче и очистке дроби, 3) вентиляции.
Имеется ряд специальных конструкций установок, предназначенных для
поверхностного упрочнения отдельных видов деталей.
На фиг. 228 приведена схема механизированной установки для обработки
дробью автомобильных поворотных кулаков. На полотне ленточного конвейера 1
прикреплены оси 2, на которых свободно посажены диски 3, предназначенные
для укладки на них обрабатываемых кулаков. Лепта конвейера приводится
Фиг. 228. Схема установки для обра-
ботки дробью поворотных кулаков.
Фиг 224. Схема установки для обработки
дробью валиков.
Фиг. 230. Схема конвейера установки для
обработки дробью спиральных пружин.
в движение от электропривода к ведущему барабану 4. На подшипниках вала
ведомого барабана 5 устанавливается натяжной механизм. Диски 3 несут зуб-
чатые колеса 6, входящие в зацепление с зубчатой рейкой 7. Таким образом,
диски при продольном перемещении на участке зубчатой рейки поворачиваются
вокруг осей 2 и вращают уложенные кулаки для всесторонней обработки дробью,
выбрасываемой сверху турбинкой 8.
На фиг. 229 приведена схема оригинальной механизации установки, пред-
назначенной для обработки валиков длиной 1,5—2 м. Всесторонняя обработка
поверхности валиков достигается здесь их продольным перемещением посред-
ством вращающихся конических роликов, расположенных под углом к направле-
нию продольного перемещения. Валики при поступательном движении по роли-
кам вращаются вокруг своих осей благодаря тому, что угол между их осями
и осями вращающихся роликов меньше прямого (при прямом угле наблюдалось
бы только продольное перемещение, при совпадении осей --- только вращение
валиков).
Схема, приведенная па фиг. 230, представляет собой установку для обработки
дробью спиральных цилиндрических прхжин. Па пальцы 1 конвейера 2
надеваются пружины, предназначенные к обработке дробью. При продольном
перемещении под веером дроби пружины встречают опору в виде планки 3 угло-
вого сечения, и вследствие трения о полку планки приходят во вращение и ки-
чатся на всей длине опорной планки. При выходе пружин из зоны действия вы-
брасываемой турбинкочй дроби пружины встречают упор 4, снимающий их
с пальцев конвейера и направляющий в тару или для транспортирован/: >ч
в определенном положении на следующую технологическую операцию.
215
ПРОМЫВКА ДЕТАЛЕЙ
При некоторых технологических процессах поверхность деталей перед по-
ступлением их на обработку должна подвергаться очистке от масла и других
жировых или загрязняющих веществ, нанесенных на поверхность при предыду-
щих операциях, например, при закалке деталей в масле, при обработке резанием
и др. В процессах термической обработки чаще всего детали подвергаются
очистке после закалки их в масле перед отпуском в электрических печах. Эта
операция является необходимой, ввиду того, что масло, оставленное на поверх-
ности деталей, могло бы крекироваться на ней и образовывать твердую корку,
затрудняющую проведение дальнейших технологических процессов. Продукты
крекинга могли бы также образовываться и на поверхности нагревателей в рабо-
чем пространстве отпускных печей.
Фаг. 231. А1оечная машина периодического действия.
В заводских условиях промывка деталей обычно производится посредством
горячего слабого (3% -ного) раствора каустической соды. Обезжиривающее
действие содового раствора соединяется с механическим воздействием струй
раствора, направляемого на поверхность деталей под большим (3—5 ати)
давлением. Поверхность стальных деталей, отмытых посредством содового
раствора, после этой операции во избежание появления ржавчины промывается
еще горячей водой. Промывка горячей водой является желательной потому, что
на деталях, нагретых теплом этой воды, после промывки не остается влаги,
которая могла бы служить причиной образования на поверхности деталей
ржавчины.
Для промывки применяются моечные машины различных конструкций,
определяемых в зависимости от величины промываемых деталей, их конфигу-
рации и веса.
Для промывки небольших деталей и при незначительных партиях одновре-
менно промываемых деталей применяются моечные машины периодического дей-
ствия.
На фиг. 231 показано устройство такой моечной машины. Камера 1 машины —
сварная из листовой стали. Нижняя часть камеры занята резервуаром для рас-
твора. Здесь же расположен фильтр 2 с двумя сменными сетками <3. Детали,
предназначенные для промывки, загружаются в камеру на тележке 4 по на-
правляющим 5. Окно камеры закрывается подвижными пластинами 6. Раствор
подается на детали сверху и снизу через насадки 7 и 8, закрытые сетками 9 и
10. Подача раствора осуществляется с помощью насосной установки, состоящей
из центробежного насоса 11 производительностью 30 м3/час с давлением 10 м
вод. ст. и электродвигателя 12 (мощностью 2,2 кет, 3000 об/мин), соединенного
с насосом муфтой 13. Емкость резервуара для раствора 0,4 >и3. Моечный раствор
246
подогревается до 903 посредством пара, расход которого составляет 50 кг/час.
Вес загружаемой садки колеблется от 10 до 50 кг. Продолжительность опера-
ции промывки 5—7 мин.
Пары, образующиеся в камере моечной машины, отводятся через диффузор 14.
Конструкция моечной машины непрерывного действия изображена на
фиг. 232. Перемещение деталей в процессе промывки осуществляется пластин-
чатым конвейером 1 (пластинки на ребро, связанные поперечными стержнями)
с ведущими 2 и ведомыми звездочками 3. На ведомом валу установлен натяжной
механизм 4. Верхняя рабочая ветвь конвейера проходит через камеру машины,
с торцов которой на конвейере имеется место для загрузки и разгрузки деталей.
Обратная ветвь конвейера проходит внизу машины через натяжные ролики 5,
по ДВ
-1985
б и 7. Приводной механизм конвейера состоит из электродвигателя 8 мощностью
0,5 кет, передающего движение ведущему валу через червячный редуктор 9,
тягу 10 с эксцентриком и храповой редуктор 11. В камере машины под верхней
ветвью конвейера расположен циркуляционный бак 12 для моечного раствора.
Насосная установка, состоящая из центробежного насоса 13 с электродвига-
телем 14 подает моечный раствор к двум коллекторам 15 с распыляющими
форсунками, один из которых помещен сверху рабочей ветви конвейера, а
другой — снизу. Загрузочное и разгрузочное окна камеры машины закры-
ваются подвижными (подвешенными) пластинами 16.
Полезные размеры моечной камеры 0,35x0,45x2,4 мм. Производительность
машины при обработке подшипниковых колец 200 кг/час. Производительность
насоса 50 мъ/час. Мощность электродвигателя насоса 6 кет. Расход тепла на
подогрев раствора 25 000 ккал/час.
На фиг. 233 показана конструкция конвейерной моечной машины, отличаю-
щейся от описанной в предыдущем примере большими размерами и некоторыми
конструктивными особенностями. Конвейер 1 машины состоит из двух тяговых
247
его —
7	10
8	6	f Г,
Фиг. 234. Моечная машина для цехового конвейера.
цепей, связанных между собой полосами 2, поставленными на ребро. Ведущий
вал 3 конвейера получает вращение от электродвигателя 4 мощностью 0,5 кет
через редуктор и цепные передачи 6 и 7. Натяжение конвейера происходит за
счет веса свободной ветви. Скорость движения конвейера 0,3 м/мин. Моечный
раствор подается на детали через два коллектора 8 с распыляющими форсунками.
Коллекторы расположены по обеим сторонам рабочей ветви конвейера. Для
подачи раствора имеется центробежный насос 9 с электродвигателем 10
мощностью 4 кет.
Полезные размеры камеры машины — 0,5 X 0,4 х 3,0 м.
Конструкция моечной машины, предназначенной для промывки деталей,
транспортируемых подвесным цеховым конвейером, приведена на фиг. 234.
Детали загружаются для промывки в корзины 1, подвешенные на цеховом
конвейере 2. Моечный раствор подается на детали через четыре трубчатые сек-
ции 3, расположенные по обеим сторонам проходящей линии корзин. Каждая
секция состоит из трех коллекторов с установленными на них форсунками, на-
правленными на детали. В каждой секции имеется 24 форсунки. Подача моеч-
ного раствора осуществляется насосной установкой с центробежным насосом 5
производительностью 90 мв1час и электродвигателем 6 мощностью 6,8 кет.
Т а блица 18
Моечные машины с пластинчатым конвейером
X арактеристика маш ины	Двухкамерная машина модели			Трехкамерная машина модели		
		у			д				
Длина в м 		5,5	7,1	3,0	7,0	3,3	9,0
Ширина вл/..,.	1,6	1,7	1,6	1,6	1,7	1.6
Высота вл/ ... Потребная площадь	2,025	2,175	2,025	2,025	2,175	2,025
(габарит) в м . . Длина 1-й камеры	5,7 X 1,6	7,3 X 1,8	8,2 X 1,6	7,2X66	8,5 X 1,8	9,2 X 1,6
В м	 Длина 2-н камеры	2	3	4	2	3	4
' в м	 I Длина 3-н камеры	1,5	1,8	2	1,5	1,5	1,5
1 в м		 I Рабочее сечение в	—	—	—	1,5	1,5	1,5
; свету вл/ .... । Длина площадки для 1 загрузки и вы груз-	0,6 X 0,6	0,75 X 0,75	0,6 X 0,6	0,6 X 0,6	0,75X0,75	0,6 х 0,6
ки в м • . . . . . Высота от пола до	0,6	0,75	0,6	0,6	0,75	0,6
транспортера в м . Полезная ширина	0,95	0,95	0,95	0,95	0,95	0,95
i транспортера в м . ; Скорости транспор-	0,55	0,7	0,55	0,55	0,7	0,55
тера в м)мин . . Емкость резервуара	0,75; 1; 1,25	1; 1,5; 2,0	1; 2; 3	0,75; 1; 1,25	1; 1,5; 2	1; 2; 3
1-й камеры в л То же, во 2-й камере	350	550	600	350	550	600
ВЛ	 То же, в 3-й камере	350	500	500	300	400	400
вл	 Мощность электро- двигателя насоса	—	—	—	300	400	400
1-й камеры в кет То же, для 2-й ка-	3	3	6	3	3	6
меры в кет . . . То же, для 3-й ка-	1,5	1,5	3	1,5	1,5	3
меры в кет . . . Расход тепла при нормальной работе	—	—	—	1,5	1,5	3
в тыс. ккал/ час	85	140	145	85	125	135
Вес машины в кг . .	1700	1900	2500	2050	2600	3000
250
Трубчатые секции 3 снабжаются моечным раствором от коллекторов 7 и 8.
•Отработанный раствор собирается в ванне 9, расположенной в нижней части
камеры моечной машины по всей ее длине и ширине. Посредством пара, поступаю-
щего в змеевик 10, раствор в ванне 9 подогревается до температуры 80—90°;
очистка раствора происходит в фильтре 11.
Трубчатые секции 3 для удобств эксплуатации подвешены на монорельсах 12
и могут перемещаться по ним на катках 13.
На фигуре слева показана трубчатая секция, выдвинутая из моечной машины.
В описанной моечной машине обрабатывается до 1000—1200 кг автомобиль-
ных деталей в час.
В табл. 18 приводится основная характеристика двухкамерных и трехка-
мерных моечных машин с пластинчатыми конвейерами, которая может послу-
жить отправными данными для разработки конструкций моечных машин для
имеющихся условий.
РАЗДЕЛ ТРЕТИЙ
МЕХАНИЗИРОВАННЫЕ ЦЕХИ
Глава I
МЕХАНИЗАЦИЯ И ЭКОНОМИКА ТЕРМИЧЕСКОГО ЦЕХА
Термический цех, как и любой друюй цех, является составным производ-
ственным звеном машиностроительного завода, участвующим в выполнении
производственных планов завода.
Результат работы любого промышленного предприятия определяют
следующие основные показатели:
1)	количество выпускаемой продукции;
2)	производительность труда;
3)	себестоимость продукции;
4)	оборачиваемость оборотных средств;
5)	использование основных фондов.
Поскольку в настоящей книге затрачиваются вопросы работы термического
цеха как одного из, производственных звеньев предприятия, то естественно,
здесь могут быть рассмотрены лишь факторы, непосредственно влияющие на
показатели работы цеха.
Основным показателем работы цеха является цеховая себестоимость про-
дукции.
В этом показателе объединяются другие качественные показатели: произво-
дительность труда, степень использования основных фондов, экономия мате-
риалов, энергии и топлива и т. п.
Основные элементы себестоимости термической обработки
Себестоимость промышленной продукции складывается из затрат промыш-
ленного предприятия на производство продукции (затраты сырья и материалов,
топлива и энергии, амортизации орудий труда и других основных фондов,
заработная плата работников предприятия и т. п.) и выражается в денежной
форме.
Методике определения себестоимости посвящена специальная литература \
поэтому мы ограничимся рассмотрением лишь некоторых основных элементов
себестоимости, связанных с образованием так называемых прямых расходов.
Под прямыми расходами подразумеваются такие расходы, которые имеют
строго целевое назначение и метут быть отнесены непосредственно на изгото-
вляемое изделие.
Прямые расходы включают в себя материальные затраты, заработную плату
производственных рабочих, непосредственно участвующих в процессе изгото-
вления изделий, и комплексные расходы целевого назначения.
К прямым материальным затратам при термической обработке относятся
технологическое топливо, различные виды технологической энергии, употреб-
ленные непосредственно на термическую обработку, вспомогательные мате-
риалы, используемые при термической обработке.
1 Л ю <' о с, и ч Ю. О., Экономика машиностроительного завода, Машгиз, 1948.
252
Под заработной платой производственных рабочих понимается заработная
плата всех тех категорий рабочих, которые заняты непосредственно термиче-
ской обработкой деталей и вспомогательными операциями, связанными с этой
обработкой, начиная от склада заготовок и кончая выдачей готовых деталей
на склад после термической обработки.
К категории, охватывающей комплексные затраты целевого назначения,
относится износ специальных видов инструментов, приспособлений и т. п.,
применяемых исключительно при термической обработке (ковши, приспособ-
ления, поддоны и т. п.).
Таким образом, основу прямых расходов составляют:
1)	прямые материальные затраты, которые при термической обработке при-
нято исчислять в их натуральном виде в так называемых удельных нормах
расхода, т. е. отнесенных к 1 т термически обрабатываемых деталей;
2)	количество труда в человекочасах основных и вспомогательных рабочих,
связанных непосредственно с осуществлением процесса термической обработки,
которое образует так называемую трудоемкость 1 т термически обработанных
деталей, или, в частном случае, исчисляемой как трудоемкость термической
обработки на объект, изделие;
3)	комплексные затраты целевого назначения в натуральном исчислении
в виде удельных расходов.
Механизация и автоматизация процессов термической обработки являются
основным мероприятием по снижению прямых затрат, а следовательно, и себе-
стоимости.
МЕХАНИЗАЦИЯ — ОСНОВНОЙ ИСТОЧНИК СНИЖЕНИЯ ТРУДОЕМКОСТИ
Трудоемкостью называется полное количество затрат труда рабочих на про-
изводство процесса термической обработки деталей, выраженное в человеко-
часах.
В зависимости от практических целей, исчисление трудоемкости термиче-
ской обработки производится в человекочасах на 1 т обрабатываемых деталей,
на агрегат или на одну машину. Затраты труда, образующие трудоемкость,
по своему содержанию делятся на две группы. К первой группе относятся пря-
мые затраты труда производственных рабочих и вспомогательных рабочих,
непосредственно связанных с термической обработкой. Сумма труда рабочих
этой группы представляет собой технологическую трудоемкость. Ко второй
группе относятся косвенные затраты, такие, как технический контроль, транс-
портные работы, обслуживание производственного оборудования и другие вспо-
могательные работы.
Механизация и автоматизация практически преследуют цели освободить
рабочего от затрат его физической силы, особенно на трудоемких процессах
термической обработки и процессах, связанных с этой обработкой.
Обе группы затрат труда качественно и количественно отличаются друг
от друга в зависимости от типа производства, и потому степень их механизации
различна.
Индивидуальный и м е л к о сери й и ы й тип произ-
водства характеризуется наличием в его программе ряда мелких серий
или даже единиц изготавливаемых объектов. В цехах мелкосерийного и инди-
видуального производства термической обработке подвергаются детали самых
разнообразных форм с различными техническими условиями. Для проведения
всех видов термической обработки в термических цехах индивидуального про-
изводства устанавливается обычно универсальное оборудование периодического
действия.
Объектами механизации в таких цехах являются транспортные операции,
операции по загрузке в печи и выгрузке деталей из печей при особо большом
их весе и другие трудоемкие операции. Автоматизация процессов в такого рода
цехах ограничивается областью регулирования и контроля температур.
Вследствие большого разнообразия обрабатываемых деталей и универсаль-
ности оборудования в таких цехах технологическая трудоемкость значительно
253
выше косвенных затрат труда, н поэтому общая трудоемкость термической
обработки является высокой. *
Главным мероприятием по снижению трудоемкости в таких цехах является
механизация всех трудоемких работ. Основными средствами механизации в
цехах индивидуального и мелкосерийного производства являются краны, ’моно-
рельсы с электротельфером, катучие балки, механизированные тележки с мани -
пуляторами для погрузочно-разгрузочных работ, рольганги, консольные краны
и другие средства так называемой малой механизации. Широкое внедрение
указанных средств механизации даже в цехах индивидуального производства
с универсальным оборудованием!позволяет механизировать подавляющее число,
операций технологического процесса.
Важнейшим мероприятием по снижению трудоемкости в цехах мелкосерий-
ного производства является организация поточного метода производства, о чем
будет сказано ниже.
Серийный тип производства характеризуется меньшим по
сравнению с индивидуальным производством числом видов выпускаемых объек-
тов при более крупных сериях выпуска каждого объекта однородных деталей
как по размерам, маркам сталей, так и по техническим условиям. По этой
причине в термических цехах серийного производства, наряду с универсаль-
ным оборудованием, экономически целесообразным является установка опре-
деленного количества специализированного оборудования.
Степень механизации в таких цехах значительно выше по сравнению с це-
хами индивидуального производства.
К объектам механизации относятся все транспортные операции, вспомога-
тельные операции, свойственные термической обработке на универсальном обо-
рудовании, и полная механизация технологических операций на специализи-
рованном оборудовании.
Область автоматизации в цехах серийного производства может быть распро-
странена на контроль и регулирование теплового режима всех видов термиче-
ского оборудования и на полный цикл термической обработки на специализи-
рованном оборудовании.
Механизация и автоматизация технологических операций на специализи-
рованном оборудовании приводят к уменьшению числа производственных рабо-
чих, вследствие чего технологическая часть трудоемкости снижается, а косвен-
ная часть трудоемкости относительно возрастает вследствие возрастания услуг
по наблюдению за специализированным оборудованием.
Общая трудоемкость термической обработки однотипных деталей в цехах
серийного производства значительно ниже по сравнению с таковой в индиви-
дуальном производстве.
Основными средствами механизации и автоматизации в цехах серийного
производства являются краны, электрокары, пластинчатые транспортеры, моно-
рельсы и все другие виды механизации, употребляющиеся при работах на уни-
версальных печах.
В специализированном оборудовании все технологические операции меха-
низируются средствами, приданными самому агрегату. В зависимости от кон-
кретных условий, в качестве специализированного оборудования могут быть
использованы разнооперационные термические агрегаты непрерывного дей-
ствия, обеспечивающие полный цикл термической обработки.
В цехах серийного производства, наряду с внедрением прямого поточного
метода производства, может быть внедрен непрерывный метод поточного про-
изводства, приближающийся к крупносерийному и массовому производству.
Крупносерийный и массовый тип производства
обусловливается наличием однородной продукции, выпускаемой в массовых
количествах.
Номенклатура изделий в таком типе производства обычно ограничена одним
или несколькими видами.
Относительно небольшая номенклатура деталей с идентичными техническими
условиями дает возможность произвести разработку технологического процесса
применительно к специализированным агрегатам непрерывного действия-
' 254
Непрерывный производственный процесс таких цехах достигается путем строго
последовательного расположения оборудования и механизацией межоперацион-
ного транспортирования деталей. Непрерывность производственного процесса,
вытекающая из условий массового производства, создает предпосылки к уста-
новке специализированных разнооперационных агрегатов с полней механиза-
цией и автоматизацией всего производственного цикла; при этом становится
экономически целесообразным применение комплексных поточных линий обра-
ботки деталей.
Технологический транспорт в массовом производстве при установке спе-
циализированных агрегатов в потоке механической обработки теряет свое
самостоятельное значение и органически срастается с технологическим
оборудованием.
При установке агрегатов непрерывного действия, сосредоточенного в
термических цехах, межцеховое транспортирование деталей целесооб-
разно осуществить посредством непрерывно действующих подвесных кон-
вейеров.
Технологическая трудоемкость в цехах массового производства резко сокра-
щается, а косвенные затраты труда имеют тенденцию к повышению вследствие-
увеличения услуг по обслуживанию оборудования.
Общая трудоемкость массового производства в сопоставлении с серийным
методом производства резко сокращается^
производственный цикл термической обработки
И ПУТИ ЕГО СОКРАЩЕНИЯ
Отрезок времени, затрачиваемого на производство операций термической
обработки и операций, связанных с ней, начиная от поступления деталей в тер-
мический цех и кончая выдачей их на склад, называется производственным
циклом термической обработки.
Составными элементами производственного никла термической обработки
являются:
1)	технологическое время или время, затраченное на проведение непосред-
ственно операций термической обработки;
2)	время транспортирования деталей со склада, поступающих к термиче-
ским агрегатам, межоперационное транспортирование и транспортирование
термически обработанных деталей на склад (транспортного времени);
3)	время, затраченное па проведение дополнительных операций, связанных
с термической обработкой, а именно: правки, очистки, промывки, контроля
и т. л.;
4)	время, занимаемое процессами охлаждения после термической обработки;
5)	время пребывания деталей на промежуточных складах при передаче их
от одной операции к другой, а также время, связанное с переводом оборудова-
ния на другой тепловой режим.
Длительность производственного цикла является важным экономическим
фактором, влияющим на величину оборотных средств как цеха, так и завода
в целом.
Сокращение производственного цикла термической обработки положительно
сказывается на увеличении пропускной способности цеха и на снижении цехо-
вой и общезаводской себестоимости.
Несмотря на то, что между элементами производственного цикла имеется
внутренняя связь и взаимная зависимость, вместе с тем каждый из них обла-
дает в известной мере самостоятельным значением и требует специфических
мероприятий для его сокращения.
Длительность технологического времени зависит при прочих равных усло-
виях от принятого технологического процесса.
Основным мероприятием по сокращению технологического времени является
Внедрение современных научно обоснованных и проверенных в заводской прак-
тике скоростных стахановских методов труда.
255
К числу некоторых из таких методов относятся:
а)	форсированный метод нагрева в печах, сокращающих время нагрева на
30—50 % в зависимости от марки стали и конфигурации детали; для этого тепло-
вая мощность печи должна иметь соответствующий резерв;
б)	применение газовой цементации вместо цементации в твердом карбю-
ризаторе сокращает время пребывания деталей в печи при равных условиях
на 50—80%, или применение жидкостной цементации, сокращающей это время
в 2—2,5 раза;
в)	внедрение высокочастотной закалки;
, г) совмещение операций, частичное использование тепла от предыдущих
операций и т. п.
Транспортное время может быть сокращено рациональной планировкой
оборудования, внедрением поточных методов производства и механизацией
всех транспортных передач. Это мероприятие также тесно связано с внедрением
агрегатов непрерывного действия. Для сокращения этого элемента производ-
ственного цикла необходимо каждую деталь передавать на следующую опера-
цию немедленно после ее обработки на предыдущей операции. Это мероприятие
тесно связано с сокращением времени пребывания деталей на промежуточных
складах.	’
Условием сокращения межоперационного времени является синхронизация
технологических операций, которая лежит в основе поточной организации
производства. Важнейшей предпосылкой внедрения поточной технологии яв-
ляется оптимально необходимый масштаб выпуска одноименных деталей, позво-
ляющий применить механизированное и специализированное оборудование.
Межоперационное складирование может быть сведено к минимуму путем
перехода от мелкосерийного к крупносерийным и массовым методам произ-
водства.
Внедрение поточных методов производства не обязательно должно предпо-
лагать увеличение объема выпуска одноименных деталей. Оно может быть
достигнуто и в цехах мелкосерийного производства путем таких организационно-
технических мероприятий, как, например, классификация и группировка дета-
лей по их технологическому подобию, разработка и унификация технологиче-
ских маршрутов и укрупнение на этой основе партий деталей с одноименным тех-
нологическим процессом. Одинаковая последовательность термической обра-
ботки укрупненной партии деталей дает возможность сократить до минимума
время пребывания деталей на промежуточных складах и позволяет создать
прямолинейно-поступательное движение каждой партии деталей по операциям
технологического процесса. Однако созданию типовых и унифицированных тех-
нологических маршрутов должна предшествовать унификация технических
условий, которая является важнейшим содержанием работы конструктора
при проектировании самой машины или при взаимной творческой связи кон-
структора и технолога-термисга.
Укрупнение серийности создает условия внедрения поточного метода про-
изводства в мелкосерийном производстве, приближая его к условиям массового
производства, что обеспечивает возможность применения механизированного
и автоматизированного оборудования.
Внедрение поточного метода производства в цехах с мелкосерийным вы-
пуском позволит сократить производственный цикл на 30—50%.
Из сказанного выше следует, что основным мероприятием по сокращению
элементов производственного цикла является механизация и автоматизация
всех операций термической обработки как база для организации поточных мето-
дов производства и как непременное условие высокопроизводительных стаха-
новских методов труда.
ПОТОЧНЫЙ МЕТОД ПРОИЗВОДСТВА ПРИ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКЕ
Поточный метод производства как наиболее производительный метод нашел
широкое распространение в механических и сборочных цехах.
Термическая обработка в большинстве случаев занимает промежуточное
звено между операциями механической обработки деталей, поэтому внедрение
256
поточных методов термической обработки является необходимым условием рит-
мичной работы всего завода в целом.
Под поточным методом термической обработки понимается такая форма
организации производственных процессов, при которой движение обрабаты-
ваемых деталей от операции к операции осуществляется по строго установлен-
ному маршруту, в строго рассчитанном темпе.
Необходимым условием для организации поточного метода термической обра-
ботки является подбор такого комплекта оборудования, который позволяет
создать определенную пропорциональность между затратами времени на
выполнение различных основных и вспомогательных операций технологического
процесса.
При этом планировка оборудования должна соответствовать оптимально
сокращенному прямолинейному маршруту передвижения обрабатываемых
деталей.
Осуществление жестко фиксированного маршрута операционного и межопе-
рационного перемещения обрабатываемых деталей лучше всего достигается
путем применения соответствующих транспортных средств, связывающих все
оборудование в единую поточную линию.
Развитие идеи поточного метода термической обработки деталей нашло
свое наиболее полное отражение в создании комплексных механизированных
и автоматизированных агрегатов непрерывного действия. В комплексных агре-
гатах непрерывного действия оборудование для основных и вспомогательных
операций представляет собой единый органически связанный агрегат, обеспечи-
вающий полный цикл термической обработки без перерывов в движении в строго
фиксированное время.
Транспорт для перемещения деталей в таких агрегатах теряет свое само-
стоятельное значение, а органически сливается с технологическим оборудо-
ванием.
Характерной особенностью поточного метода производства является тот
факт, что все экономические преимущества, свойственные этому методу, дости-
гаются не только в крупносерийном и массовом производстве, но также могут
быть распространены и на серийное и мелкосерийное производство. Внедре-
ние потока в термическом цехе одного из заводов мелкосерийного производства
позволило автоматизировать процесс термической обработки и привело к сни-
жению трудоемкости обработки на 30%, обеспечило ритмичный выпуск про-
дукции, сократило маршрут движения деталей на 50%, значительно умень-
шило расход технологической энергии и увеличило производительность
печей [11].
Стремление к широкому внедрению этого прогрессивного метода в различ-
ных типах производства привело к созданию ряда его разновидностей, отличаю-
щихся своими особенностями и требующих строго диференцированного при-
менения.
Основой для определения той или иной разновидности поточного метода
термической обработки являются: а) количественные показатели разноименных
деталей, образующих производственный поток, степень массовости или серий-
ности; б) размер операционного технологического времени, определяющий
ритм движения обрабатываемых деталей.
В зависимости от количества разноименных деталей поточное производство
можно подразделить на следующие разновидности.
1.	Непрерывное поточное производство, характерное для крупносерийного
и массового производства одноименных деталей, при котором детали проходят
полный цикл термической обработки при непрерывном их движении, что осу-
ществляется в различного рода механизированных агрегатах.
К разновидности непрерывного поточного метода термической обработки
относятся такие методы, при которых перемещение деталей в процессе их обра-
ботки совершается через определенные промежутки времени или периоды, как,
например, в толкательных агрегатах непрерывного действия.
2.	Периодически непрерывное поточное производство, характерное для
среднесерийного и мелкосерийного производства.
257
17 Ерохин и Самохин
2937
При этом методе производства детали обрабатываются так же, как и при не-
прерывном поточном производстве. Разница между ними лишь та, что при
периодически непрерывном методе непрерывность процесса термической обра-
ботки после определенного периода прерывается для перевода термических
агрегатов на другой режим обработки. Длительность перевода агрегата па дру-
гой технологический режим равна длительности технологических операций
в данном агрегате при обработке деталей предыдущей партии.
Термическую обработку деталей новой партии нельзя начать до того мо-
мента, пока не кончится обработка всех деталей предыдущей партии.
Этот перерыв в зависимости от технологического процесса может оказаться
настолько длительным, что все технико-экономические преимущества непре-
рывного поточного метода могут оказаться сведенными на-пет. Поэтому, как
уже указывалось выше, внедрению периодически непрерывного поточного метода
в цехах серийного и мелкосерийного производства должна предшествовать серь-
езная подготовительная работа по типизации и унификации процессов терми-
ческой обработки с целью укрупнения партий деталей и уменьшения числа
режимов термической обработки. Этой предварительной проработкой техноло-
гического процесса можно свести до минимума остановку агрегатов при переводе
их на другой технологический режим.
3.	Серийное прямоточное производство как элементарная форма поточного
производства, характерная для серийных и мелкосерийных производств, где
в номенклатуре обрабатываемых деталей нет вполне сходных объектов, а имеются
лишь объекты с разноименной технологией.
Этот метод производства достигается при правильной расстановке универ-
сального оборудования, обеспечивающей прямолинейно-поступательное дви-
жение деталей по рабочим местам и агрегатам и строгую периодичность их
обработки.
По величине операционного технологического времени производственный
поток термической обработки может классифицироваться следующим образом.
1. Комплексное поточное производство, при котором технологическое время
термической обработки детали близко к таковому для предыдущих и последую-
щих операций механической обработки. В этом случае целесообразно агрегаты
для термической обработки устанавливать в общем потоке механической обра-
ботки. При таком методе производства чаще всего в качестве термических агре-
гатов устанавливают механизированные и автоматизированные высокочастотные
установки и другие установки для скоростных методов термической обработки.
Комплексное поточное производство при.массовых масштабах однородных
деталей является благоприятным условием создания комплексных автомати-
ческих линий или даже целых заводов.
2. Промежуточным между комплексным поточным производством и обычным
непрерывным производством является метод, характерный для массового про-
изводства, при котором технологическое время термической обработки значи-
тельно превосходит таковое при механической обработке. В этом случае терми-
ческая линия устанавливается в потоке станков механической обработки, но
в виде самостоятельного участка или даже отделения.
Приведенная краткая характеристика основных разновидностей поточного
производства показывает, что для их практического осуществления необходима
серьезная подготовительная работа. В этой подготовительной работе необхо-
димо отметить три главнейших мероприятия:
а)	критический пересмотр технических условий и модернизацию самой кон-
струкции машины или деталей с целью придания им наибольшей технологич-
ности, отвечающей требованиям массового поточного производства;
б)	унификацию и типизацию технологических процессов как средства сокра-
щения количества режимов термической обработки и создания технологии,
обеспечивающей синхронность на всех звеньях производственного потока;
в)	разработку и применение механизированных и автоматизированных агре-
гатов, позволяющих проводить термическую обработку по жестко фиксирован-
ному маршруту и при определенных рассчитанных темпах.
258
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ФОНДА ВРЕМЕНИ
Фонд времени оборудования. Экономное использование фонда времени
оборудования повышает общую пропускную способность термических цехов.
Всякие простои оборудования, связанные с переналадкой его на другой режим,
простои, связанные с несвоевременной доставкой заготовок к рабочему месту,
и другие потери времени не только уменьшают пропускную способность агрега-
тов, но и увеличивают удельный расход технологического топлива, уменьшают
удельный съем с производственной площади и отрицательно сказываются Hat
других показателях.
Очевидно, что оптимальная пропускная способность термических агрегатов
будет достигнута при условии их непрерывной работы.
Кроме этих экономических соображений, непрерывная работа термических
агрегатов часто диктуется еще условиями проведения таких длительных опе-
раций, как отжиг, цементация, азотирование и т. п.
Поэтому, несмотря на экономическую целесообразность двухсменной работы
в механических и кузнечно-штамповочных цехах, фонд времени в термических
цехах, особенно на больших агрегатах, рассчитывается на трехсменную работу.
Мелкие печи и различные нагревательные установки, такие, как установки
т. в. ч., установки газового скоростного нагрева, электролитического нагрева
и т. п., не требующие для подготовки к действию особых затрат времени и по-
терь тепла при подъеме температур, рассчитываются на двухсменную работу
Годовой фонд времени Ф рассчитывается по формуле
Ф ~ (365 — 58)-8/7(1 —k) час.,
где 365 — число дней в году;
58 — выходные дни и революционные праздники;
8 — количество часов в смене1;
п — число смен в сутки;
k — коэфициент потерь времени на пуск и переналадку оборудования.
При размещении термического оборудования в комплексной поточной линии
режим работы агрегатов устанавливается соответственно режиму ведущего*
оборудования поточной линии.
Коэфициент, учитывающий потерн времени на пуск, переналадку и мелкий!
текущий ремонт, принимается от 0,07 (простое оборудование) до 0.10 (сложное
оборудование).
Фонд времени рабочих. Фонд времени рабочих, согласно существующим
в СССР законам, исчисляется в соответствии с выполняемой работой длитель-
ностью 6 и 8 час. в смене.
Исчисление длительности годового фонда времени рабочих приводится
в габл. 19.
Годовой фонд времени рабочих представляет собой вполне определенный
период времени в часах, который должен быть затрачен на производственные
Т а б л и ц а 10
Годовой фонд времени рабочих термических цехов
Профессия	Продолжи- тельность рабочего дня в часах	Количество дней отпуска в год	Потери от но- минального । фонда времени' В %	|	Годовой фонд времени рабочего в часах
Рабочие у цианистых ванн ....	()	24	1 12	1620
Производственные рабочиеу агрегатов	S	2-1	12	2160
Прочие			S	12	8	।	2260
1 Длительность рабочей смены на участках пианнровання принимается равной б час.
250
цели. На протяжении этого периода неизбежны перерывы производственного
процесса в виде потерь времени внутри рабочего дня. К этим потерям относятся
простои оборудования в процессе переналадки на другой режим, потери при
текущем ремонте и другие потери, связанные с организационными неполадками.
Сокращение потерь времени в процессе производства способствует увеличе-
нию полезного фонда времени, росту выработки продукции и сокращению про-
изводственного цикла, следствием чего является сокращение трудоемкости.
УСТАНОВЛЕНИЕ ТЕХНИКО ЭКОНОМИЧЕСКИХ НОРМ ВРЕМЕНИ
Планирование социалистического народного хозяйства требует установления
и внедрения передовых среднепрогрессивных норм.
Определение среднепрогрессивных норм основывается на изучении практики
работы передовых работников социалистического труда, на изучении методов
и приемов их работы, создании на этой основе соответствующих производствен-
ных возможностей для реализации передовых норм.
Естественно поэтому, что расчет среднепрогрессивных норм не является
простым определением средней арифметической величины, а составляет содер-
жание серьезных организационно-технических мероприятий по усовершенство-
ванию техники производства, по созданию условий для лучших приемов и мето-
дов работы, по изжитию «узких» мест в производстве и обеспечению на этой
основе дальнейшего повышения производительности труда.
Практические мероприятия по экономии времени в производстве должны
быть направлены на установление прогрессивных норм в части трудоемкости,
производительности оборудования и длительности технологического процесса.
Нормы трудоемкости деталей термической обработки пред-
ставляют собой совокупное количество труда, затраченное на проведение опе-
раций термической обработки детали.
Численное выражение трудоемкости определяется произведением суммы из
приведенного к первому разряду количества рабочих, образующих прямые
затраты, и рабочих, образующих косвенные затраты на операционное время.
Операционное время слагается из технологического времени и из затрат вре-
мени на осуществление операций, сопутствующих термической обработке.
В результате получится так называемая операционная трудоемкость, расчет
которой производится по формуле
Топгр (K.pt	t,
где —операционная трудоемкость в чел.-час.;
КРх — количество рабочих 1-й группы, образующих прямые затраты;
КР, — количество рабочих 2-й группы, образующих косвенные затраты:
t — операционное время в час.
Если в течение операционного времени на определенном термическом агре-
гате обработано х тонн деталей или при исчислении в штуках—у штук деталей,
то норма операционной трудоемкости НТопе1> определится:
ит	опер	I г ljt	7опер чел.-час.
п 1 опеп —--- чел.-час. m или rilonep ~ ------------
р .х|	'	1	° 1 у детали
Полная норма трудоемкости термически обрабатываемых деталей опреде-
лится как сумма норм операционных трудоемкостей по формуле
Н1 ПОЛИ '2^НТагкР'
Однако полученная указанным порядком технико-экономическая норма
трудоемкости может быть признана прогрессивной лишь в том случае, если она
составлена на основе тщательно разработанного плана организационно-тех-
нических мероприятий, учитывающего внедрение новой передовой технологии
и определенную степень механизации трудовых процессов.
260
Нормы производительности оборудования в зависимости от
конкретных случаев исчисляются либо количеством штук в час обработанных
деталей, либо в весовом выражении, т. е. количеством килограммов в час.
Часовая производительность стандартного механического оборудования
обычно устанавливается по паспорту заьода-поставщика и является более
или менее постоянной.
Что касается производительности печей, то последняя зависит от многих
факторов и в первую очередь от размеров активной площади пода или объема.
Поэтому за норму производительности печей принято считать так называемую
удельную производительность, представляющую собой отношение часовой про-
изводительности печи в килограммах или тоннах к активной площади пода
в кв. метрах. Если производительность печи Р кг!час, а активная площадь пода
ее F м2, то норма производительности печи будет равна
р
Рр— р- кг,м2час (нетто).
Производительность печей камерных, толкательных с выдвижным подом,
соляных ванн и шахтных печей определяется по следующим формулам:
Р.-, =	ip кг.час (брутто);
=	кг/ЧаС (нетто).
Норма производительности (брутто); для шахтных печей
РГ	кг’м*час\
для прочих печей
Р„^ кг;Млчас.
Г
Здесь т—количество приспособлений в печи;
п — количество деталей на приспособлении;
g — вес детали в кг;
gt — вес приспособления в кг;
- — длительность процесса в час.;
z — темп толкания (для толкательных печей);
/•' — площадь пода в м~;
Г' — объем рабочего пространства печи в л;8.
Для конвейерных печей и моечных машин производительность Р определяется
Р gw ~ кг;чис.
Норма производительности конвейерных печей
Pk — -- кг!м2час.
Производительность проходных печей для термической обработки проволоки
и ленты
Рн --- ng2w = кг(час,
где g — вес деталей, загруженных на 1 пог. м. конвейера в кг;
g2 — вес 1 пог- м- проволоки или ленты в кг;
w — скорость движения конвейера в м!мин;
L — длина конвейера в м;
Р* — рабочая площадь конвейера в м2;
п — количество лент или проволок, одновременно протягиваемых в печи.
261
Нагрев проволоки в проходных печах производится обычно либо в жаро-
упорных трубах, либо в керамических каналах. Поэтому норму производитель-
ности этих печей удобнее всего исчислять как отношение производительности
печи к сумме длин всех каналов этой печи:
где PL — норма производительности в кг/пог. м час’,
Р — часовая производительность печи в кг;
SL — сумма длин каналов печи в м.
Норма длительности технологического процесса
термической обработки обычно исчисляется как отношение длительности
пребывания детали в печи при термической обработке к ее максимальному
сечению. По своей структуре эта норма является отношением суммы времен
всех элементов теплового режима термической обработки, непосредственно
связанных с пребыванием детали в печи, к максимальному сечению обрабаты-
ваемой детали и представляет собой не что иное, как скорость термической обра-
ботки, выраженную в минутах на 1 мм-.
60т	,
MUHjMM при одностороннем подводе тепла;
2-60т	,
^=-5- мин) мм при двустороннем подводе тепла.
Здесь v — скорость термической обработки;
т — длительность термической обработки в час;
S — максимальное сечение обрабатываемой детали в мм.
В некоторых случаях скорость термической обработки металла определяется
эмпирическими йюрмулами, устанавливающими связь между удельной произ-
водительностью (норма производительности) и скоростью нагрева, понимаемой
как толщина слоя металла, обрабатываемого в единицу времени. Размерность
этой скорости мм/час и сама скорость определяются формулой
ЮООРо
где РГ — удельная производительность в кг/м'-час:
7800 — принятый объемный вес стали в кг!мъ.
Таким образом, при любых методах исчисления нормы длительности тех-
нологического процесса или, что одно и то же, скорости технологического про-
цесса непосредственно термической обработки, в свою очередь, определяется
длительностью технологического процесса.
ДЛИТЕЛЬНОСТЬ ПРОЦЕССА ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ
I Как уже было сказано, под длительностью процесса термической обработки
понимается необходимое время, в течение которого детали пребывают в печи.
Это время в каждом конкретном случае зависит от ряда факторов, например,
таких, как конструкция печи и ее тепловая мощность, марки обрабатываемой
стали и исходного состояния стали, максимального сечения деталей и их формы
и массы одновременно загружаемых в печь деталей.
Если печь имеет недостаточную тепловую мощность, то нагрев деталей до
заданной температуры происходит медленно, длительность процесса затяги-
вается. Следовательно, достаточный резерв тепловой мощности печи должен
рассматриваться как прогрессивный фактор в ускорении процесса. Зависимость
времени нагрева от формы деталей и их расположения в печи установлена рабо-
тами ЦНИИТМАШ (фиг. 235). Из этой зависимости следует, что время нагрева
квадратной заготовки с трехсторонним подводом тепла больше на 40%, чем
время нагрева заготовки круглого сечения с диаметром, равным стороне ква-
драта при всестороннем подводе тепла. При укладке таких же квадратных заго-
262
товок без зазоров время их нагрева увеличивается в 4 раза. Время нагрева
круглых заготовок при укладке их без зазоров увеличивается в 2 раза по срав-
нению с нагревом одной заготовки.
Однако тот или иной способ укладки деталей в печи должен определяться
в зависимости от операции технологического процесса, именно в зависимости
от длительности отдельных элементов теплового режима.	05d
На фиг. 236 представлены два графика
теплового режима термической обработки, из
которых левый включает в себя время нагрева
(tj до заданной температуры, время вы-
держки (т2) при заданной температуре и время
охлаждения, причем охлаждение произво-
дится вне печи, что является характерным
при режиме закалки и нормализации.
Правый график включает по сравнению
елевым еще дополнительное время т3, необ-
ходимое для охлаждения деталей в печи с
определенной скоростью с целью понижения
твердости, например, при отжиге поковок
подшипниковых колец и стали ШХ15 или
при отжиге отливок на ковкий чугун (пунк-
тирная кривая) и т. п.
Если при термической обработке время
больше т2, то с целью сокращения длитель-
ности процесса целесообразно укладку деталей производить с зазорами.
В случае же процесса, при котором сумма выдержек (т24-т3+ . ..) больше тр
экономически целесообразно укладку производить без зазоров и даже слоями
в коробах, что повышает производительность печи. Следовательно, оптималь-
ный способ раскладки деталей в печи при термической обработке является
важным фактором в определении длительности обработки, а также и про-
изводительности печи.
Марка стали и ее исходное состояние должны учитываться при определе-
нии длительности нагрева (тй) до заданной температуры.
Практически доказано, что скорость нагрева малоуглеродистых сталей
может быть любой независимо от исходного состояния. Нагрев же высоко-
углеродистой литой или кованой стали в неотожженном состоянии должен
производиться с некоторым замедлением с целью предотвращения значитель-
ных напряжений, которые могут при быстром нагреве вызвать образование
трещин.
Согласно нормативам, разработанным ЦНИИТМАШ, время нагрева инстру-
ментальных углеродистых сталей

tf
tfk- 1,4
Й/
12,2

2
з
4
нагрева круглых
Фиг. 235. Время
и квадратных заготовок в зависимо-
сти от степени взаимного экраниро-
вания (время нагрева
заготовки диаметром
единицу) (В. Ф.
круглой
d принято за
Копытов).
и среднелегированных конструкционных
Фиг. 23G. Элементы теплового режима при термической обработке.
сталей удлиняется по сравнению с обычной конструкционной сталью на 25—
50%, для высоколегированных конструкционных и инструментальных сталей—
на 50—100%.
Нагрев мелких деталей из любых конструкционных сталей может быть бы-
стрым настолько, насколько позволяет печь.
263
; Во всех случаях, когда это возможно, нагрев стали до заданной температуры
предпочтительнее производить быстро, так как это увеличивает производитель-
ность печей, снижает удельный расход топлива и сокращает общую длитель-
ность процесса термической обработки.
В печах для термической обработки возможны три различных случая на-
грева:
1)	медленный нагрев деталей вместе с печью (фиг. 237, а) применяется с целью
предотвращения большой разности температур по сечению; длительность про-
цесса в этом случае значительна;
2)	нагрев деталей в печи с постоянной температурой (фиг. 237, б), которая
поддерживается все время на заданном уровне; разность температур в этом
случае больше, а время нагрева меньше, чем в первом случае;
3)	нагрев деталей в печи с переменной температурой; в этом случае детали
загружаются в печь, температура в которой выше, чем требуется для терми-
Фиг. 237. Три различных режима нагрева деталей в печи:
/' — заданная температура нагрева; т - время нагрева; tn — тем-
пература поверхности детали; — температура центра детали.
ческой обработки (фиг. 237, в); по мере достижения деталями заданной темпе-
ратуры падает температура печи, приближаясь к заданной для обработки.
В этом случае скорость нагрева наибольшая, напряжения, возникающие в ме-
талле, также наибольшие.
Первый случай является типичным при термической обработке крупных
деталей в печах периодического действия.
Второй случай характерен для нагрева деталей в проходных и камерных
печах при обычном методе термической обработки.
Третий случай является примером форсированного метода нагрева.
Каждый из указанных случаев нагрева имеет свою методику определения
длительности процесса. Выбор правильной и обоснованной технологии нагрева
металла является важной задачей, от решения которой в значительной степени
зависят технико-экономические показатели работы агрегатов, а следовательно,
и цеха.
Нагрев деталей в печи с постоянной температурой
Типичными элементами теплового режима для случая нагрева в печи с по-
стоянной температурой (фиг. 237, б) являются время нагрева до заданной тем-
пературы и время выдержки при заданной температуре. Заданная температура
нагрева устанавливается в соответствии с положением критических точек для
соответствующей стали. Время выдержки при заданной температуре зависит
от структурного состояния стали и не зависит ни от способа нагрева, ни от сече-
ния детали.
При определении времени нагрева до заданной температуры различают два
основных случая нагрева: нагрев тонких деталей и нагрев массивных деталей.
Разница заключается в том, что температура центра нагреваемой тонкой
детали быстро совпадает с температурой поверхности и практически не требует
264
времени на выравнивание. При нагреве массивных деталей температура центра
отстает от температуры поверхности тем больше, чем больше сечение детали,
и поэтому при достижении поверхностью нагреваемой детали заданной темпе-
ратуры необходимо определенное время выдержки для выравнивания температур
до тех пор, пока не будет достигнута заданная температура в центре детали.
Необходимо, следовательно, различать время выдержки при заданной тем-
пературе для выравнивания от времени выдержки при заданной температуре-
для структурных превращений.
Последний вид выдержки, как уже было сказано, не зависит ни от способа
нагрева, ни отсечения, а зависит лишь отструктурного состояния и практически
может быть одинаков как для тонких деталей, так и для массивных.
Длительность этого вида выдержки определяется особо в зависимости от
марки стали, исходного ее структурного состояния и технологического про-
цесса.
При нагреве деталей в печи с постоянной температурой в большинстве
случаев основными искомыми величинами являются:
1) температура поверхности (/„) нагреваемой детали или температура ее
центра (Q, если время нагрева т известно;
2) время нагрева т, в течение которого детали должны прогреться до задан-
ных температур.
Эти задачи наиболее быстро могут быть решены по методу Д. В. Будрина
[12] путем графического изображения критериев нагрева Ч
Нагрев деталей в печи с переменной температурой
Нагрев деталей в печи с переменной температурой может иметь месю прак-
тически в двух случаях: 1) в методических печах температура увеличивается
от загрузочного конца до заданной температуры, достигая ее в зоне выдержки;
2) в проходных толкательных печах иногда температуру в зоне нагрева подни-
мают выше, чем в зоне выдержки (фиг. 237, в). Последний метод нагрева соответ-
ствует так называемому форсированному методу нагрева, который применяется
иногда с целью повышения производительности печей при нагреве деталей
простой формы из среднеуглеродистых сталей, не имеющих остаточных напря-
жений.
В обоих случаях рассматриваемый период нагрева делится на участки
с усреднением температуры печи в каждом. Разность температур в нагреваемой
детали в конце каждого участка учитывается как начальная разность в после-
дующем. Считая усредненную температуру постоянной, расчет нагрева прово-
дят для каждого участка аналогично расчету нагрева в печи с постоянной тем-
пературой 2.
Нагрев деталей с постоянней скоростью
В ряде случаев термической обработки (отжига) нагрев деталей произво-
дится с определенной скоростью, при этом поверхности изделия изменяются
прямолинейно.
В этом случае искомыми величинами являются время нагрева центра до-
заданной температуры и температура печи, необходимая для осуществления
нагрева поверхности металла с заданной скоростью.
Определение искомых величин может быть произведено по формулам
Н. Ю. Тайц [13].
Температурные напряжения и допускаемая скорость нагрева
В процессе нагрева тела в нем возникают температурные напряжения, вели-
чина которых зависит от скорости нагрева, вызывающей разность температур
в теле. Чем больше скорость нагрева, тем больше разность температур, а сле-
довательно, и выше температурные напряжения.
1 Б уд р и и Д. В. и Красовский Б. А., Нагрев и охлаждение тел различной
формы. Труды.
! Тайц Н. Ю., Технология нагрева стали, Металлургиздат, 1950.
265
Если в малопластичном металле величина температурных напряжений пре-
взойдет величину предела прочности при растяжении, то в металле могут обра-
зоваться трещины. Наиболее опасным интервалом температур, при котором
в металле возможно образование трещин, является интервал от 0 до 500—550г,
так как в этом интервале металл обладает малой пластичностью. Нагрев с тем-
ператур выше 500—550° неопасен, так как температурные напряжения исче-
зают благодаря возникновению высокой пластичности металла.
Высказанные выше опасения относительно нагрева с большой скоростью
в интервале температур от 0 до 500—550° не относятся к малоуглеродистым ста-
лям, так как последние обладают достаточной пластичностью даже при низких
температурах и поэтому могут нагреваться с любой скоростью. Скорость
нагрева не лимитируется также для углеродистых и легированных конструкцион-
ных сталей, если размеры деталей невелики и возникающие напряжения не
успевают достичь опасной величины.
С точки зрения пластичности различают стали трех групп:
а)	с пониженной пластичностью, у которых удлинение не превосходит 15%
{высокоуглеродистые, хормистые и т. п.);
б)	со средней пластичностью, у которых удлинение достигает 25 % (конструк-
ционные легированные стали);
в)	с высокой пластичностью, у которых удлинение превышает 25% (мало-
углеродистые).
Необходимо также учитывать, что после некоторых производственных про-
цессов горячей обработки (ковка, литье) в металле в период охлаждения воз-
никают остаточные напряжения, которые складываются с температурными
напряжениями, образующимися при последующем нагреве. В этом случае,
гак же как и в малопластичных металлах, суммарные температурные и остаточ-
ные напряжения могут превзойти величину предела прочности при растяжении,
что приведет к разрушению металла.
Из этого следует, что допускаемая скорость нагрева лимитируется допускае-
мым напряжением, что необходимо учитывать при определении времени на-
грева. Максимально допустимая величина температурных напряжений опреде-
ляется по формулам (Н. Ю. Тайц) [13]:
для цилиндра
^„=0,72^;
для пластины
8дол = 0,95?£At
Допускаемая скорость нагрева для сталей определяется из выражений:
для цилиндра
_ 5,6а6д0„ .
Cdon —	»
для пластины
z->	_
сйоя —	*
Допускаемая разность температур будет равна:
для цилиндра
1
(147)
для пластины
1,05ба
Д6ОЯ-—(148)
Здесь р — коэфициент линейного расширения (для железа р = 12-10~6);
Е — модуль упругости на растяжение и сжатие;
8<?оя — допускаемое напряжение;
а — коэфициент температуропроводности.
266
Приведенные выше формулы позволяют на основании разности температур
между поверхностью тела и его центром определить предельные темпёратурные
напряжения, возникающие в металле при его нагреве, или, задавшись напря-
Таблица 20
Значения коэфициента линейного расширения и мэдуля упругости
для среднеуглеродистых сталей при различных температурах [14]
Темпера- тура в °C	Коэфициент линейного расширения Р-10-6	Модуль упругости Е в кг 1мм2	Произве- дение р.£	Темпера- тура в °C	Коэфициент линейного расширения . 1(1	Модуль упругости Е в кг1мМ*	Произве- дение р.£
100	12,7	20000	0,254	550	15,6	15 000	0,234
150	13,0	19 500	0,254	600	16,2	14 000	0,226
200	13,4	19 000	0,255	650	17,0	12 000	0,204
250	13,7	18 500	0,254	700	18,0	10500	0,189
300	14,0	18 000	0,252	750	21,0	9 000	0,189
350	14,2	17600	0.250	800	23,0	7700	0,177
400	14,4	17200	0,248	850	24,0	6 000	0,144
450	14,7	16 700	0,246	900	24,0	4 500	0,103
500	15.1	16 000	0,242				
жением, можно определить разность температур, по которой определяется
максимальная скорость нагрева малопластичных металлов.
Значения р и Е для среднеуглеродистых конструкционных сталей ч хроми-
стых типа ШХ15 приведены в табл. 20.
ДЛИТЕЛЬНОСТЬ ПРОЦЕССА ПРИ ХИМИКО-ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКЕ
Под химико-термической обработкой подразумеваются такие процессы,
при которых, наряду с обычными чисто термическими процессами, производится
изменение химического состава поверхностных слоев стали путем диффузии
в нее различных элементов.
Длительность процесса химико-термических операций складывается из
.двух элементов: времени нагрева до оптимальной температуры, необходимой
для диффузии, и времени выдержки при оптимальной температуре в соответ-
ствии с заданной глубиной слоя.
В большинстве практических случаев при химико-термической обработке
время нагрева до заданной температуры меньше времени выдержки, вследствие
чего при расчетах длительности процесса это время самостоятельно не
учитывается, а входит составной частью в общий цикл химико-термической
обработки.
Общий цикл химико-термической обработки зависит от технических условий
(глубина слоя) и при прочих равных условиях от степени технического совер-
шенства самого процесса и оборудования. Поэтому определение длительности
операций химико-термической обработки обычно производят по данным научно-
исследовательских институтов и заводских лабораторий.
Ниже даются практические и лабораторные данные по длительности основ-
ных химико-термических процессов.
Цементация. Различаюттри основных вида цементации:
а)	в твердом карбюризаторе,
б)	в газовом карбюризаторе и
в)	жидкостная.
Выбор того или иного вида цементации определяется в зависимости от кон-
кретных условий в соответствии с экономической целесообразностью.
Независимо от вида цементации, она проводится при температуре 900—
920°. Скорость цементации при этой температуре зависит от состава карбюри-
затора, который в основном определяет и продолжительность процесса.
237
Общая длительность процесса при различных видах цементации приводится
в табл. 21 .
Жидкостное цианирование. Цианированию могут подвергаться детали из
низко- и среднеуглеродистых как легированных, так и нелегированных сталей.
Для жидкостного цианирова-
Таблица 21
Продолжительность процесса при различных
видах цементации
Требуемая глубина цемен- тируемого слоя в мм	Продолжительность процесса цементации в час.		
	твердым кар- бюризатором	газовой	жидкостной
0,4-0,7	6-8	4-6	1-2
0,6-0,8	8-10	5-7	1,5-3
0,8-1,2	10-12	6-8	2-4
1,0-1,4	13-15	8-10	3-5
1,2-1,6	16-18	9-12	4-6,5
1,4-1,8	18—20	12-14	5-8
1,5—1,9	19-21	14-16	6-9
1,6-2,0	20-22	15-17	7—10
1,8—2,2	22-24	16-8	—
2,0—2,4	23-25	17-19	
Для цианирования слоев 0,35—0,8 мм
ным цианамидом или цианплав ГИПХ,
ностью в виде сплава из смеси солей
ния применяются различные смеси
цианистых и нейтральных солей,
состав которых назначается в за-
висимости от глубины цианируе-
мого слоя.
Для цианирования на неболь-
шую глубину (0,1—0,5 мм) при
температуре 820—870° наиболее
широкое распространение полу-
чила ванна следующего состава:
NaCN —130°/0;
NaCl - 55°/0;
Na2CO8 — 15°/0.
Зависимость глубины слоя от
температуры и времени выдерж-
ки для стали 10 приведена на
фиг. 238.
широко применяются ванны с чер-
поставляемые нашей промышлен-
с л еду ющего соста ва:
цианид кальция Ca(CN)„ — 43 —49°/0
цианамид кальция CaCNs — 2 — 3°/0
NaCl - 30 - 35°/0
СаО - 14—16%
С —4 —5°/0
Нейтральные соли составляются из смеси 60%
СаС12 4-40% NaCl. Нейтральные соли в рабочую
ванну вводятся в количестве 9О°/0, остальное —
цианплав.
Температура цианирования в ваннах с циан-
плавом ГИПХ колеблется в пределах 850—870°.
Глубина слоя при этих условиях по данным
Автозавода имени Сталина достигается 0,35 мм
за 1 час, 0,55 л/лг за 2 часа и 0,68 мм за 3 часа.
Азотирование. Азотированию подвергаются
детали после их термической и окончательной
механической обработки.
Практически азотирование проводится на
глубину слоя от 0,2 до 0,65 мм.
время
Фиг. 238. Влияние продолжи-
тельности процесса на глубину
цианированного слоя стали 10
в ванне состава 25% NaCN,
60% NaCl и 15% Na2CO:.
(А Н. Миикевич):
] — общая глубина слоя; 2 — глубина
эвтектоидной зоны.
Глубина азотированного слоя зависит от продолжительности процесса,
температуры и степени диссоциации аммиака.
Степень диссоциации аммиака обычно принимают 15—25% при температуре
процесса 500—520° и 50—60% при 600°.
Продолжительность процесса в зависимости от глубины слоя может быть
определена по фиг. 239.
При антикоррозионном азотировании процесс длится, в зависимости от
технических условий, от нескольких минутдо2,5 час., что обеспечивает глубину
антикоррозионного слоя от 0,02 до 0,04 мм. Интервал температур при антикор-
розионном азотировании устанавливается в зависимости от состава стали и мо-
жет быть принят в пределах 550—800°. Оптимальная степень диссоциаций
268
аммиака берется в пределах 40—50% при температуре процесса 600°и 55—60%
при 700°.
Оптимальный режим антикоррозионного азотирования в зависимости от
температуры может быть установлен (для глубины отО,015 до0,04 мм) пофиг. 240.
Процесс антикоррозионного азотирования может быть осуществлен по методу
В. И. Просвирина и А. В. Рябченкова в ваннах с расплавленными солями,
при этом во время процесса через расплавленные соли непрерывно пропускается
аммиак.
С целью повышения антикоррозионных свойств азотированного слоя npnJ
меняется электрохимическая защита стали от корродирующего действия распла-
вленных солей путем включения стали в цепь постоянного тока в качестве катода.
Время азотирования
Фиг. 239. Зависимость твердости и глубины азошроваппого слоя
от температуры и продолжительности процесса (Ю. М. Лахтии).
Время азотирования
Этот процесс может быть проведен в обычных ваннах, применяемых для
цианирования с обычным составом солей. По данным А. Н. Минкевича [16],
могут быть рекомендованы составы, не содержащие цианистых солей, а именно:
31% ВаС12+48 %СаС12 +21% NaCl или 72,5% СаС12+27,5% NaCl с температу-
рой плавления 500°.
Длительность процесса при температуре 550’ -60 мин. с подачей аммиака
25 л! час., при температуре 600—700° С 10 мин. с подачей аммиака 40—70 л!час.
Плотность постоянного тока для электрохимической защиты при темпера-
туре 550—700° от 0,15 до 0,5 а!дм\ при 750° — в пределах 0,5—1,5 а/дм*.
Хромирование (термохромирование). Процесс поверхностного насыщения
стальных деталей хромом при их нагреве называют хромированием или в от-
личие от гальванического хромирования — термохромированием. Термохроми-
рование проводится с целью придания деталям высоких антикоррозионных
свойств. Существуют три способа хромирования: в порошкообразных смесях,
в газовой среде и в расплавленных солях
Процесс хромирования в поршках ведется при температуре 950—1050°.
Длительность процесса хромирования в порошках в зависимости от темпера-
туры и глубины его для различных марок сталей приведена на фиг. 241 и 242.
При газовом хромировании детали нагреваются в специальной реторте
до 950—1050° в потоке хлористого хрома (СгС12). При выдержке при этой тем-
пературе от 3 до 5 час. глубина слоя досппает 0,06—0,1 мм. [17].
269
Хромирование в газовой среде Н2-)С1 вследствие взрывоопасности этой
смеси требует особой осторожности.
С этой точки зрения наибольший интерес представляет метод хромирования,
предложенный В. И. Архаровым как взрывобезопасный. При этом методе-
детали укладываются в реторту совместно с дробленым феррохромом. В оди»
из концов реторты посредством трубок подводятся пары соляной кислоты (НС1)„
через другой конец реторты обеспечивается выход отходящих продуктов.
Процесс хромирования ведется
при температуре 1000—1050°. Дав-
ление газов в реторте, равное 10 мм
Фиг. 241. Глубина хромированного
слоя у стали марок 10, 45, У10,
40Х, ХГ, ЗбХМЮАв зависимости от
продолжительности процесса при
1050° в порошкообразной смеси,
обработанной кислотой (Е. М. Мо-
розова и Ф. Р. Флоренсова).
Фиг. 240. Диаграмма оптималь-
ных режимов антикоррозион-
ного азотирования:
J — область хрупких слоев; 2~область
корроэиеустойчмвых беспористых сло-
ев; 3 — область пористых коррозие-
устойчивых слоев.
столба ртути, поддерживается гидравлическим затвором из серной кислоты.
При хромировании этим методом за 6—8 час. достигается глубина слоя от
0,03 до 0,05 мм среднеуглеродистых сталей и 0,1 мм — для низкоуглеродистых
сталей.
При хромировании с расплавленными со-
лями по методу ЭНИМС в ванну состава 70°((>
ВаС12-| ЗО°/о NaCl вводится 20—25°/0 (от веса
Температура
Фиг. 242. Глубина хроми-
рованного слоя у сталей
марок 10, 45, У10 в зависи-
мости от температуры про-
цесса в порошкообразной
смеси, обработанной соля-
ной кислотой в продолже-
ние 15 час. (Е. М. Морозова
и Ф. Р. Флоренсова).
Фиг. 243. Влияние продолжительности
процесса на глубину хромированного
слоя в жидкой и твердой средах при
1000° (Е. М. Морозова и Ф. Р. Флорен-
сова) :
сплошные линии—хромирование в твердой среде;
пунктирные линии — в жидкой среде.
солей) порошкообразного хрома или феррохрома, обработанного предва-
рительно соляной кислотой. Процесс хромирования ведется при температуре
980—1000° обычно в электродных ваннах.
Зависимость глубины слоя от длительности процесса при температуре 1000°
приведена на фиг. 243.
Алитирование. К настоящему времени промышленностью освоены три спо-
соба алитирования: в порошкообразной смеси, в ваннах с расплавленным алю-
270
минием и металлизация стали алюминием с последующим диффузионным
отжигом.
При алитировании в порошкообразных смесях детали, очищенные от ока-
лины, упаковываются в железные или из жаростойкой стали ящики и нагре-
ваются до температуры 900—1050°.
Способ упаковки деталей в алитирующей смеси аналогичен упаковке деталей
при твердой цементации.
В качестве алитирующих смесей применяются порошки следующего состава:
порошкообразный алюминий — 49% ; окись алюминия (глинозем) — 49% ;
хлористый аммоний (NH4C1) — 2% .
Упакованные в ящики детали накрываются крышкой, края которой с целью*
юрметизации промазывают замазкой, состоящей из белой глины и талька
в отношении 3 : 1, затворенной на растворе жидкого стекла. Упакованные таким
образом детали подвергаются нагреву в нефтяных или тазовых печах.
Фиг. 244. Влияние длительности
алитирования на глубину диф-
фузионного слоя.
Состав смеси: 99,5°/0 Fe, Al и Си (),5°/0
NH4C1 (В. И. Просвирин и Зудин).
процесса
Фиг. 245. Изменение глубины
алитированного слоя у стали
10 в зависимости от продолжи-
тельности и температуры али-
тирования в ванне со сплавом
из 88% А1 и 12% Fe
(Ф. Г. Никонов).
После нагрева деталей до температуры 900—1050° им при этой температуре
дают выдержку, длительность которой зависит от глубины слоя.
Данные о влиянии длительности алитирования на глубину слоя приведены
на фиг. 244.
После алитирования детали медленно охлаждают и после разгрузки подвер-
гают диффузионному отжигу в течение 3—5 час. при 900—1000°.
Глубина алитированного слоя принимается по техническим условиям и ко-
леблется обычно в пределах от 0,3 до 1 мм.
При жидкостном алитировании детали, очищенные от окалины, нагреваются
в ванне до температуры 720—800°. В качестве алитирующего сплава применяется
смесь 92—94% алюминия и 6—8% железа. Время выдержки в зависимости
от глубины и температуры дано на фиг. 245.
После алитирования детали подвергаются диффузионному отжигу про-
должительностью 1—1,5 час. при температуре 950—1150°.
При алитировании методом металлизации стальные детали предварительно-
очищаются от окалины и затем покрываются алюминием толщиной слоя 0,3—
0,4 мм.
С целью предохранения алюминиевого слоя от окисления и расплавления
при последующем нагреве детали подвергают изоляции, которая состоит в покры-
тии алюминиевого слоя 10—20%-ным раствором какой-либо хлористой соли,
после чего наносят слой натриевого жидкого стекла и обсыпают кварцевым
песком. Далее детали подвергают просушке и снова покрывают жидким стеклом.
После изоляции алюминиевого слоя деталь подвергается диффузионному
отжигу по следующему графику: загрузка в печь с температурой 600—700°,
равномерный постепенный нагрев до температуры 1200—1250°, выдержка при
этой температуре 30—50 мин., охлаждение в печи до 600—700° и выгрузка на
воздух. Глубина слоя алюминия на деталях, алитированных таким методом,
составляет 0,8—0,9 мм.
271
Силицирование. Процесс проводится в интервале температур от 980 до 1200°
на глубину от 0,5 до 1,0 мм.
В качестве силицирующей смеси применяют специальный порошок или газ
специального состава.
Порошок приготовляется из ферросилиция без каких-либо добавок или
с добавками в пропорции 80% ферросилиция и 20% кварцевого песка. Лучшие
результаты дает смесь 20% шамота. 75% ферросилиция и 5% хлористого
аммония.
Упаковка в ящики при силицировании производится аналогично упаковке
при алитировании. Нагрев ящиков проводится в печах с любым отоплением.
Результаты силицирования
Таблица 22 в таких СМесях приведены в
табл. 22.
При газовом силицировании
процесс ведется в печах с вра-
щающейся ретортой. Детали
Глубина силицированного слоя стали
марки 10 в зависимости от режима
силицирования в порошкообразных
смесях [18]
Состав порошка	Режим силици- рования	Глубина слоя в мм
Ферросилиций (со-	1100°—9 час.	0,08
держащий около	1100°-18	„	0,16
6О°/о Si)	1100°-60 .	0,47
	1100°—2 часа	0,02—0,05
80% ферросилиция +	1100°-12 час.	0,20—0,23
Н- 20% шамота	1200°—2 часа 1200°—12 час.	0,33—0,50 0,60—0,80
750/0 ферросилиция+		
4- 2С°/0 шамота 4- 5°/0 хлористого аммония	1200°-—10 час.	0,88-0,90
Продолжительность процесса
Фиг. 246. Зависимость глубины
силицированного слоя от про-
должительности газового сили-
цирования при 1100'С
(М. Буцик).
укладываются в реторту вместе с порошком ферросилиция или карборунда,
количество порошка по весу должно составлять около 10% от веса деталей.
Степень загрузки реторты — около 75—80% .
После нагрева садки до 950—1050° в реторту подается из баллона хлор.
Давление в реторте поддреживается гидравлическим затвором в пределах от
10 до 50 мм вод. ст.
Для получения равномерного силицированного слоя направление потока
хлора в процессе силицирования меняют путем переключения подводящих труб
с одного конца реторты на другой.
По окончании процесса детали охлаждают в печи в потоке хлора до 100—150°,
затем выгружают и с целью удаления с поверхностей деталей следов хлорида
кремния их кипятят в воде.
Зависимость глубины слоя от времени выдержки при 1100° при этом про-
цессе приведена на фиг. 246.
Глава 11
ОРГАНИЗАЦИЯ МЕХАНИЗИРОВАННЫХ ТЕРМИЧЕСКИХ ЦЕХОВ
ОСОБЕННОСТИ ТЕРМИЧЕСКИХ ЦЕХОВ
Осуществление процессов термической обработки производится при помощи
теплового воздействия на детали (нагрев и охлаждение). В силу этого терми-
ческие цехи принято относить к цехам горячей обработки металлов. Условиями
горячей обработки металла определяются и особенности основных фондов тер-
мических цехов.
При термической обработке выделяются значительные количества тепла
от термических агрегатов, от нагретого металла при его естественном остывании,
а также вносимого дымовыми газами при наличии пламенных печей. Эти обсто-
ятельства необходимо учитывать при выборе зданий термических цехов.
Здания термических цехов обычно выполняются кирпичными с несгораемым
перекрытием. Высота термических цехов в зависимости от величины веса обра-
батываемых деталей и массовости производства принимается 6 м и выше до
затяжки ферм.
Для заводов среднего машиностроения (автотракторных, станкостроитель-
ных и тому подобных заводов) при сосредоточенном расположении оборудования
высота зданий термических цехов принимается равной 7—7,5м до затяжки ферм.
При компоновке термического цеха в общем корпусе с механосборочными цехами
с целью лушей аэрации термический цех необходимо располагать к одной из
наружных стен корпуса и отделять его от других цехов корпуса кирпичной
или железобетонной стеной.
Здания термических цехов в процессе производства изнашиваются. Восста-
новление их (капитальный ремонт) производится за счет амортизационных отчис-
лений, величина которых устанавливается в зависимомсти от конструкции
здания и его производственной загруженности.
В машиностроительной промышленности для кирпичных и железобетонных
зданий нормального типа нормы амортизационных отчислений установлены
в следующих размерах (в процентах от первоначальной их стоимости): при
односменной работе — 2,25%, при двухсменной работе — 2,6%, при трех-
сменной работе — 2,7% .
Амортизационные отчисления входят в состав себестоимости готовой
продукции одним из ее элементов, независимо от количества обрабатываемой
продукции.
Следовательно, чем больше съем обрабатываемой продукции с 1 м2 площади
цеха, тем меньше та доля себестоимости, которая приходится от амортизацион-
ных отчислений на единицу выпускаемой продукции.
Из сказанного следует, что показатель съема готовой продукции с 1 мг
площади цеха является важным фактором в экономике цеха, а мероприятия по
наиболее полному использованию площади производственного здания следует
рассматривать как положительные в деле снижения себестоимости.
Значительно большее влияние на экономику цеха оказывает степень исполь-
зования производственного оборудования, которое из числа других основных
18 Ерохин и Самохин 2957	273
фондов в производственном процессе играет наиболее активную роль. Основным
производственным оборудованием в термических цехах являются печи, агре-
гаты и другие нагревательные установки. В процессе эксплуатации, в зависи-
мости от степени изношенности, всякое оборудование с течением времени под-
вергается периодическим текущим и капитальным ремонтам. Текущий ремонт
производится за счет накладных расходов, а капитальный ремонт финансируется
за счет амортизационных отчислений.
Средние нормы амортизационных отчислений для основных фондов по маши-
ностроительной промышленности были установлены в 1938 г. в 5,5% от первона-
чальной их стоимости х.
Независимо от того, рационально используется оборудование или оно про-
стаивает, все накладные расходы, связанные с наличием этого оборудования,
сохраняются неизменными и раскладываются на себестоимость обрабатывае-
мой продукции. Очевидно, что чем больше загружено оборудования по времени,
тем больше отдача в виде количества готовой продукции, тем меньше доля на-
кладных расходов, а следовательно, тем меньше себестоимость единицы готовой
продукции. Также очевидно, что всякого рода необоснованные резервы (горячий
или холодный резерв), заниженные нормы производительности оборудования
будут повышать себестоимость продукции и, следовательно, ухудшать пока-
затели работы цеха.
К сказанному следует добавить, что всякие перерывы в работе термических
агрегатов ведут также к перерасходу топлива, чтоувеличиваетпроизводственные
потери, ибо печь, если она даже не загружена, приходится отапливать с целью
поддержания рабочей температуры. Если же печь выключается на длительный
период, то ее отопление прекращается, но подобные частые остановки, помимо
больших потерь времени и топлива, ведут к быстрой порче кладки печей и,
следовательно, увеличивают число текущих и капитальных ремонтов.
Поэтому правильный выбор термических агрегатов должен быть ориенти-
рован на полное оптимальное использование их технико-эксплуатационных
параметров, на полное использование тепловой мощности в течение всего вре-
мени работы печи. Этой особенностью термических агрегатов определяется
необходимость трехсменного режима работы термического цеха как наиболее-
экономически целесообразного, особенно при наличии крупных механизирован-
ных печей.
Для экономики цеха имеет особое значение правильный выбор типов обо-
рудования и его комплектность.
Оптимальным комплектом печей в термическом цехе следует считать такой,
при котором все печи, входящие в комплект, достаточно полно загружен ы в тече-
ние всего фонда времени. При этом, однако, необходимо учитывать специфику
текущих и капитальных ремонтов термических печей.
Известно, что если мелкий текущий ремонт может быть произведен без охла-
ждения печи, то капитальный ремонт требует для своего проведения обязатель-
ного останова печи и ее охлаждения. После капитального ремонта ввод в дей-
ствие агрегата требует просушки кладки, осторожного подъема температуры.
Все это показывает, что при капитальном ремонте печей они выходят из строя
на довольно длительный отрезок времени, доходящий, например, для толкатель-
ных, муфельных печей, для газовой цементации от 1 до I1/, меяцев. За этот
промежуток времени программа печи, ставшей на ремонт, должна быть выпол-
нена другим агрегатом. Наличие этого другого агрегата, в зависимости от мас-
штабов производства, может быть представлено либо целым резервным агрега-
том, либо в виде коэфициента загрузки действующих печей.
Если программа цеха по операции равна Ро кг/час, а производительность
агрегата по этой операции Р„ кг/час, то расчетное количество печей или агре-
гатов Пр определится по формуле
Пр тг шт.
7 н
1 Диференциация амортизационных отчислений по видам основных фондов, в зависи-
мости от сменности работы, приведена в книге Ю. О. Л ю б о в и ч а, Экономика машино-
строительного завода, Машгиз, 1948.
274
Отношение расчетного количества печен к принятому фактически количеству
печей представляет собой коэфициент загрузки оборудования
Коэфициент загрузки оборудования, когда он меньше единицы, свидетель-
ствует о наличии определенного процента горячего резерва. Во избежание
перерасхода топлива или технологической электроэнергии этот горячий резерв
должен быть сведен к минимуму.
С другой стороны, наличие определенного процента горячего резерва совер-
шенно необходимо, ибо при остановкеагрсгата па капитальный ремонтпрограмма,
закрепленная за данным агрегатом, должна быть выполнена за счет горячего
резерва других действующих агрегатов.
Следовательно, фактическое количество агрегатов должно соответствовать
такому минимально необходимому комплекту, при котором минимальный горячий
резерв действующих печен был бы достаточным для обработки деталей, передан-
ных с поставленного на капитальный ремонт агрегата.
Отсюда следует, что фактически принятый комплект оборудования и коэ-
фициент его загрузки взаимно связаны: чем больше этот комплект, тем больше
может быть коэфициент его загрузки.
Время, необходимое для проведения текущих ремонтов, не требующих для
своего проведения останова агрегата, обычно учитывается определенным про-
центом от календарного фонда времени работы оборудования.
Величина этого процента в зависимости от сложности оборудования при-
нимается от 7 до 10% календарного фонда.
Время, необходимое для проведения капитального ремонта, учитывается
наряду с указанным процентом от календарного фонда еще и коэфициентом
загрузки оборудования. Следовательно, величина коэфициента загрузки обо-
рудования зависит в известной мере от ремонтной сложности оборудования и,
главным образом, от масштабов производства.
Печи с меньшей ремонтосложностью, у которых периоды между капиталь-
ными ремонтами увеличиваются путем замены капитальных ремонтов теку-
щими, позволяют увеличить коэфициент загрузки оборудования его до опти-
мальной величины.
Масштабы производства оказывают непосредственное влияние как на тип
оборудования, так и на величину коэфициента его загрузки. Одни и те же детали
можно обрабатывать в различных по производительности печах.
Если в программе цеха имеется определенное количество цементуемых дета-
лей (например, 200 кг!час) с одинаковой глубиной цементаци, то для обработки
этого количества деталей можно поставить две муфельные печи С-160 произво-
дительностью 120 кг!час каждая. Тогда расчетное количество последних будет
/7„=	1,66 печи; фактическое количество печей можно принять 2, коэфи-
ниент загрузки их будет равен К ~ —ту-- -100=83% .
Сточки зрения расчета для выполнения указанной программы вполне доста-
точно двух печей. Однако при остановке одной из печей на капитальный ремонт
цех будет выполнять программу по цементуемым деталям всего лишь на 60% .
Такое недовыполнение программы будет длиться в течение всего времени,
которое требуется для проведения капитального ремонта. Ясно, что выбранный
комплект цементационных печей нельзя признать удовлетворительным, ибо
при работе обеих печей нельзя использовать горячий резерв в 17% , а при капи-
тальном ремонте цементационный участок превращается в узкое место. Уста-
новка для выполнения этой программы трех печей С-160 позволяет избежать
узкого места при капитальном ремонте, однако коэфициент загрузки при работе
всех печей будет равен100=55% , что недопустимо с точки зрения эко-
номики цеха и первоначальных капитальных затрат.
275
Следовательно, выбранный тип оборудования для данной программы не
позволяет рассчитать оптимальный комплект.
Если для выполнения этой же программы принять шахтные ретортные печи
производительностью об кг!час, то расчетное количество их составит Пр = ^- =
— 3,33 пгт. Фактически можно принять четыре печи, тогда коэфициент за-
3 3
грузки их будет равен /< = —• 100 = 83,5% .
При остановке одной из печей на капитальный ремонт остальные три дей-
ствующие печи выполнят 180 кг!час, или 90% программы. Недовыполнение
программы на 10% настолько незначительно, что может быть компенсировано
либо за счет задела по этим деталям, либо путем использования резервного
фонда времени, учитываемого для текущих ремонтов, либо за счет работы на
этот период в выходной день. Следовательно, комплект из четырех шахтных
цементационных печей на указанную программу является оптимальным.
Из приведенных примеров следует, что соответствующей программе должен
соответствовать определенный комплект печей, который принято называть
оптимальным комплектом. При определении оптимального комплекта необхо-
димо учитывать возможность кооперации между печами различных сходных
операций.
С учетом этой кооперации и должен быть определен оптимальнй комплект
оборудования всего цеха по всем операциям технологического процесса и опти-
мальный коэфициент его загрузки, который с учетом кооперации не должен
быть меньше 90?о .
РАСЧЕТ ОСНОВНЫХ И ОБОРОТНЫХ ФОНДОВ
При определении основных и оборотных фондов предприятия, цеха должны
учитываться следующие основные факторы:
а)	годовая программа;
б)	режим работы и фонды времени оборудования и рабочих;
в)	технологический процесс.
Годовая программа для термических цехов составляется в весо-
вом выражении в виде ведомости деталей, подвергаемых термической обра-
ботке по форме 1.
В зависимости от стадии расчетов вес термически обрабатываемых деталей
на один объект устанавливается либо по аналогичным данным действующих
заводов, либо по маршрутной ведомости прохождения деталей по цехам в соот-
ветствии с техническими условиями и чертежами. Первый способ менее точный
и применяется при укрупненных расчетах, второй, более точный, применяется
при детальных расчетах.
Режим работы термических цехов может быть двухсменным или
трехсменным. Двухсменный режим применяется для печей небольших размеров,
работающих на коротких операциях. Трехсменный режим применяется для дли-
тельных операций и всех других операций при работе на больших печах.
Определение годового фонда времени оборудования и рабочих приведено
в гл. I, разд. III, стр. 259.
Технологический процесс термической обработки при укруп-
ненных расчетах составляется в виде схемы по форме 2, достаточной для опре-
деления типов оборудования и расчета его количества. Форма 2 заполняется
по данным аналогичных проектов или по заводским данным аналогичных про-
изводств.
При детальных расчетах технологический процесс разрабатывается для
каждой детали на основании чертежа и технических условий в виде подеталь-
ной ведомости по форме 3. При заполнении формы 3 предварительно заполняются
первые девять граф, на основании которых составляется сводная ведомость
пооперационного технологического процесса по форме 4. Остальные девять граф
формы 3 заполняются после выбора типов оборудования в момент распределе-
ния деталей по печам.
276
ФОРМА 1
ФОРМА 2
Программа термического цеха
Схема технологического процесса
Наименование объектов по плано- вому заданию	Годовой выпуск объектов в шт.				 - —. _ ... —			Наименование операций	Марка стали	Годовая про- грамма по опе- рациям в tn.
		Вес тер- мически обрабаты- ваемых деталей на один объек!	Годовая программа термиче- ского цеха В th				
|		в а г	—			Поковки	
i 1. Грузовой ав- томобиль 1,5 m	Поковки 30 000	280	8400		Нормализация Отжиг .... Закалка . . . Отпуск . . .	35; 15Х; 20Х;40 45Х 45; 40Х 45; 40Х	изо 4200 2035 2035
					Итого		9 ЮО
Всего . .		....	....			Летали	
2. Грузовой ав- томобиль 1,5 m	Детали  30 000	107	3210		Цементация . Закалка . . . Цианирование Отпуск высо- кий .	. . Отпуск низ- кий ....	20; 15Х; 20Х 4'1; 45; 45Х 20; 35; 20Х 40; 45; 45 X 20; 15Х; 20X; 35	010 2700 970 1640 1580
							
Всего . .				1	И т о г о	-	7500
РАСЧЕТ ОСНОВНОГО ОБОРУДОВАНИЯ
Укрупненные расчеты. На стадии укрупненных расчетов предварительно
устанавливают (по данным работы передовых заводов или аналогичных проек-
тов) среднепрогрессивные нормы производительности оборудования в кг/мЧчас
по каждой операции (для шахтных печей в кг/м3/час).
На основании среднепрогрессивных норм производительности оборудова-
ния и схемы технологического процесса (форма 2) предварительно выбирают
тип оборудования, определяют его технологические параметры, определяют
часовую производительность. Расчет ведут по формуле
Рн = РрР кг/час,
где Рн — производительность печи в кг/час (нетто);
Рр-- норма производительности в кг/м‘!/час\
F — активная площадь пода в .и2, т. е. площадьпода, непосредственно
покрытая нагреваемым металлом.
Загрузка печи в часах на годовую программу определяется по формуле
/ - - £ 1!
>'н *
где Ро — годовая программа по операции в кг;
Рн — производительность печи в кг/час (нетто).
Расчетное количество печей Пр определяют по формуле
П, i.
где Ф — годовой фонд времени оборудования.
Фактически принятое количество печей (оборудования) округляется
до целых; тогда коэфициент их загрузки К определится по формуле
/<	Н!О°/о.
'1lt>
277
Подетальная ведомость технологического процесса
ФОРМА 3
№ черте- жей	Наименование детали	Вес 1 детали в кг	Количество деталей на годовую программу в шт.	Вес на годо- вую програм- му в т	Марка стали	Операции			Оборудование		Охлаждающая | среда	;	Количество | деталей	I в садке в шт. 1	Количество деталей в садке в кг	Длительность процесса в час.	Но^ма произ- водительности I в кг!м" час	Производи- тельность печи! в к?1ча	Годовая за- грузка печи в час.
						Наименование	Техниче- ские условия	Темпера- тура в °C	Наименование	Активная пло- щадь в м пода или объем в м3							
Поковки
А 2231	Муфта кулачка заднего нож- ного тормоза .	0,45	300 000	135	33	Нормал иза- ! ция |		800 9)0	Печь с толка- телем	3,0 м-	Воз- дух	1120	505	0,9	160	560	240
А2331	Муфта кулачка заднего моста	0,3	300 000	90	35	1. Циани-	Де Глубина	тали 815	Цианистая ти-	Тигель	.Масло			0,3		80	112
						рование 2. Промывка	слоя 0,15 мм	70-80	гельная элек- трованна Моечная ма- шина	0 500- 535 мм 0,5 4/2		120	—	0,25	—	480	188
Сводная ведомость пооперационного технологического процесса
ФОРМА 4
Наименование изделия (или летали) по группам	Марка стали	Общий вес по операциям на годовую программу в т		Вес по операциям в т			
			Oi/ки г	Нормали- ! . зация | ^акалка	Цемента- I Цианиро- । Отпуск ция	вание | высокий		Отпуск низкий 1 Старение
Грузовой автомобиль 1,5 т ...	15Х; 20Х; 35; 40; 45; 45Х	г 9400	1 оковки 4200	ИЗО | 2035 ...J....	1 . . . 1 ...	203.5	
Итого ... Грузовой автомобиль 1,5 т . . .	i 15Х; 20Х; 35; 40; 45;45Х	7500	1 -	1	-	1 Детали - -	;	- | 2701		-	1 610	|	970	1640	1 1 1580 |
					1		1
Расчетные данные записывают в ведомость по форме 5.
Ориентировочные нормы производительности печей для укрупненных рас-
четов приводятся в табл. 23.
Сводную ведомость оборудования по цеху при укрупненных расчетах соста-
вляют по форме 6.
Стоимость приобретаемого стандартного оборудования определяется по
каталогам и справочникам. Стоимость нестандартного оборудования устанавли-
вается по сметно-финансовым расчетам.
ФОРМА 5
Расчет количества печей
11аимснование ‘	операций ; Нормализация Закалка . . . Отпуск . . Отжиг . . . Цементация |азовая . . Закалка . . . Цианирование Отпуск высо- кий .... Отпуск низ- кий . . . •	>» 5 С W 3 3 и ез -X О. о о> « Е с о „ о о ч и с и изо 2035 2035 4200 610 1640 1060 970 1640 1580	Тип печи или марка Толкатель- ная газового отопления То же Шахтная Толкатель- ная Соляная ванна Цианистая ванна с дву- мя тиглями Толкатель- ная печь Шахтная ПН-32	Площадь пода нечн в .и2 Покоен 3,5 3,5 4.4 9,0 Pemaj 0 0,6-0,9 л/ 3,5 0 0,3—0,5 м 0 0,3—0,5 м 4,1 00,5—0,65 м	г:	Норма цриизвцщ!- S	~ с.	тельн-сти печи по к	О'-	О о о	с	операции Р р 		 _ 						 	 ; в кг1.ч‘'час	।	—	4-	—	4- .	4- гл гл	Обшая производи- 1	о	5	с гл	те ьиость печи ।	Рнъ кг[час	Si О Е CU Е Я	GI Й 2 g сх “ и £ 5 >> СО и 2 2 160 3 900 3 900 9 350 12 200 3 370 10 600 12 100 3 350 10 .300	“2 r-t у	5	ч	п к И	2	° 3=	ни о	£	a а>	g £ S'*	Я»	gg ’S (U	C	° c	y S c	e о	ко	x я Sx	’s	= 5	-e-3 О <D	™ g	Д'З	° CU i_ s	o-o-	Co-	ar 4390	0,48	1	48 4390	0,89	1	89 4390	0,89	1	89 6590	1,42	2	-71 6590	1,86	3	62 4390	0,75	1	75 4390	2,42	3	81 4390	2,76	3	92 4390	0.75	1	75 i 4390	2.40	3	82 i
Детальные расчеты. На основе сводной ведомости пооперационного техно-
логического процесса (форма 4) устанавливают ориентировочно рациональный
тип печи, для чего по методу укрупненных расчетов делается прикидка. После
выбора типа печи заполняют остальные девять граф ведомости технологического
процесса.
Производительность печи Рн определяют по формуле
га /иртг 60р7/	,
—	- кг/чл1С1\\ет\'(У.
Рр ~ кг/лР час'-.
Годовая загрузка печи на операцию определяется по формуле
где Ро берется из графы 5 ведомости технологического процесса (фирма 4).
* Подробнее гм. разд. 1П, гл. I
279
Указанным выше порядком расчет ведут по каждой детали.
На основе сводной ведомости технологического процесса производят рас-
чет количества оборудования. Расчетные данные записывают в ведомость по
форме 7 Г
Таблица 23
Ориентировочные нормы производительности термических печей по операциям
термической обработки
	Термические печи					
					Гинтерт»-	
			Непрерыв-	Конвейер- ные элек-	ною дейст-	Печи
Операция термообработки	Камерные	С выдвиж ным подом	ного дей- ствия тол-		вия муфель- ные и с из-	с вращаю- щимся
			ь ательные		лучающими элементами	подом
			Норма в	кг/м^чос		
Нормализация поковок из						
углеродистой конструкцион- ной стали 		120-150	80-100	150 -200	130-160	—	180-200
То же, конструкционные ле-						
тированные стали		100-120	60-80	120-150	120- 150	—	120-160
То же, стальное литье .... Отжиг поковок (легированные	-100-120	60-80	120-180	—		
стали)		 То же, подшипниковых колец	40-60	35-50	50-70			1
(на мелкозернистый перлит) Закалка деталей из углеро-	30-50	30-40	42 - 60		—	— i
дистых сталей	 То же, из легированных ста-	120-150	80-100	150-200	130 160	-	180-200
лей		 Цементация в твердом карбю-	100-120	60—80	120-150	110-140		120-160
ризаторе 	 .	8-10	12-15	12-20		—	—
Газовая цементация 		—	—.	—		40-50	—
Газовое цианирование .	. .	—		. _	—	80-100	-
Отпуск высокий		90-110	60-80	100 150	100- 150	—	- -
„ низкий 	 . Закалка деталей из стали	90-110		100 150	100—150	--	-
Гатфилда 		40-50	-	45-60		—	—
Определение расхода топлива и вспомогательных материалов
Расход топлива для обогрева печей определяется пут
тем решения уравнения теплового баланса
В — Q” кг/час (м*/час\.
QVit
Р ct
где Qn~  д (ккал/час) — тепло, затраченное на нагрев деталей при произво-
дительности печи Рн до температуры t при тепло-
емкости нагреваемого металла с;
Рн	к
а = р~^р — коэфициент увеличения расхода топлива на нагрев
приспособлений, вес которых Рпр\
Q„ — низшая теплотворная способность топлива в ккал/кг
или ккал/м? (берется в зависимости от выбранного
топлива);
(lt — коэфициент использования топлива без учета подо-
грева воздуха;
ц, = 1— (определяется по фиг. 247);
Qs — потери тепла через кладку печей. При постоянном
тепловом режиме Qs определяется по фиг. 248.
1 О расчете вспомогательного оборудования термических цехов см. разд. 1 настоящей,
книги.
280
ФОРМА 6
Сводная ведомость оборудования
I Наименование	Количество единиц оборудования			Общая стоимость оборудования		Обоснование стоимо- ; сти <№ каталога или 1 сметно-фииансового 1 расчета)	' 1	Общая устаиовленназ мощность оборудова- ния в кет
	Всего	В том числе		изпользуе- мого по балансовой оценке	нового по каталогу		
оборудования		исполь- зуемое суще- ствующее	новое				
				в тыс. руб.			
1							
	-		•i	5 о в а н и с 1 ы с ус РУДОВ, о в а и и е	Ji 450,0 160,0 г р о й С Т I 80,0 30,0 । и и е 58,0 45,0	а	8
Печи с толкателем площадью пода 3,5 лг	 Печи с толкателем площадью пода бит2 Б. О; Закалочные конвей- ерные баки 4Х 1 XI ,2 м . . Маслоохладительная установка с по- верхностью охла- ждения 25 ж2 с пол- ным комплектом оборудования . . Мостовой кран 0 = 5 т, /.=24 м Падающий молот 1260 кг для правки	А. Г 10 2 л а ж д а 4 1 В. Т р а и 2 Г. П 1	11 i е ч н о е го щ ие и - с п о р т н р о ч е е >ДЫ И МОН	оковки о б о р у д 10 > о ч и с т 4 1 о е обе 2 0 б о р у д 1 .... таж . .				30 6 6 3,2 24 13
Итого Накладые расхс							
Всего. . .				....			1
ФОРМА 7
Сводка оборудования и его загрузка
Наименование оборудования	Наименование группы поко- вок или деталей в год	Операция	Количество поко- вок или деталей в год в т	Годовая загрузка е иницы оборудо- вания в час.	Годовой фонд времени единицы оборудования в час.	Количество оборудования в шт.		Коэфициент за- грузки К в %
						Расчет- ное	Приня- тое	
Печь с толкателем пло- щадью пода 3,5 ж3 . .	Разные	11 оковки Закалка	2035	3 900	4390	0,89	1	89
Шахтная ретортная печь для газовой цемента- ции 0 0,6—0,9 ....	ПОКОВКИ Разные	Детали Цемента-	610	12 200	6590	1,86	3	62
Цианистая двухтигель- ная ванна 0О,ЗХ(),5 м	детали То же	ция Цианиро-	970	12 100	4390	2,76	3	92
		ванне						
2.,1
Начальное теплосодержание	Температура про-
продуктов горения ia кал/м3	дуктов горения ~С
Фиг. 247. График для определения потерь тепла
с отходящими газами
i -ф- nihl \
3,6 3,2 2,8 2,4 2,0 1,6 1,2 0,8 0,4	200 400 600 800 1000120014001600 1800 °C
Поток тепла через стенку 0=кал 1м2/сек. Температура внутренней поверхности
Фиг. 248. График для определения потерь тепла через стеики печей
с постоянной температурой.
282
Для пользования диаграммой на фиг. 248 определяют предварительно терми-
ческое сопротивление стенки печи по формуле:
где — сумма толщин изоляции или кладки в .и;
X — козфициепт теплопроводности стенки (берется по справочникам).
Нормы расхода топлива В,, определяются по уравнению
Вн — кг кг или м\кг.
* н
При укрупненных расчетах расход топлива может быть определен по сред-
ним нормам его расхода па 1 т нагреваемого металла.
Нормы расхода топлива в термических печах (ориентировочные) приведены
в табл. 24.
Расход вспомогательных материалов определяется по данным действующих
заводов.
'Г а б л и и а 21
Ориентировочные нормы расхода топлива в термических печах на 1 т нагреваемого
метан >а
				Га	1 Н Kt	a.-ifM*		О	Твердое тоили во в ккал {кг			К
Наименование операции	На) ревае- МЫЙ ерлал	'1 ип печи	1204	1300	15(0	4500	8000	S	7000	5500	4500	® Е
				Расход i;ri;i		15 мя1	т	Расход В А		топлива 7ш		5 S Д) аз
Закалка и норма- лизация . . То же	 Отпуск высокий . „	низкий . Цементация в твердом карбю- ризаторе . . . То же	 Газовая цемента- ция 	 То же	 Отжиг ковкого чугуна .... То же	 Отжиг поковок из стали ШХ15 . .	Стальные детали То же Чугунное литье То же Сталь- ные детали	Камерные садочные Толкательные на поддонах Конвейерные Карусельные Конвейерные Толкательные на поддонах Конвейерные с принудитель- но ч циркуля- цией газа или воздуха; шахт- ные печи Камерные печи с выдвижным подом То же, с тол- кателем Муфельные с толкателем Шахгные Элеваторного типа Методические	ЧОО 750 500 !00 2 5.) 3.50 115 2800 26! X) 020 1200	725 080 130 350 260 .320 105 2500 2100 850 925	630 590 375 300 230 280 99 2200 2000 730 800	210 200 125 100 76 90 30 750 480 250 270	118 НО 70 56 43 52 17 425 390 140 150	1000 95 65 50 36 14 Зя» 300	150 160	220 210	260 250	320 350 245 220 60 800 -100 500 600 450 350
283
ОПРЕДЕЛЕНИЕ СОСТАВА РАБОЧИХ
Количество списочного состава рабочих определяется в зависимости от числа
запроектированных печей, числа смен работы и коэфициента загрузки обору-
дования.
При определении рабочих мест, что производится в процессе распланировки
оборудования, должна быть предусмотрена максимально возможная механи-
зация трудовых процессов.
Степень механизации, приходящаяся на одного рабочего, косвенно отра-
жается в годовом или квартальном выпуске готовой продукции в тоннах на
одного работающего. Отношение годовой программы цеха к списочному составу
работающих является косвенным показателем уровня производительности труда.
Количество рабочих, умноженное на фонд их работы, образует суммарную тру-
доемкость программы, а отношение суммарной трудоемкости к годовой программе
дает трудоемкость одной тонны термически обработанных деталей.
Трудоемкость определяется по формуле
... К-р^р
1 -----	— чел,-час.,
где Др — количество рабочих (списочных);
Фр — фонд времени работы рабочих;
Мг — годовая программа в т.
При укрупненных расчетах количество списочных рабочих может быть
определено по среднепрогрессивным нормам трудоемкости в чел.-час. на 1 т
выпуска:
М,1
Др -Т/— чел.
Полученное количество рабочих распределяется по сменам и разрядам в за-
висимости от конкретных условий.
Г лани III
ПЛАНИРОВКА ОБОРУДОВАНИЯ ТЕРМИЧЕСКИХ ЦЕХОВ
И ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ
ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПЛОЩАДИ ЦЕХА
И ПЛАНИРОВКИ ОБОРУДОВАНИЯ
О степени использования площади термического цеха можно судить попока-
зателю годового выпуска в тоннах готовой продукции цеха с 1 м2 его площади.
Этот показатель изменяется в зависимости от масштабов производства.
При массовом производстве для среднего машиностроения (автомобильных,*
тракторных и тому подобных заводов) в цехах для термической обработки поко-
вок годовой выпуск составляет от7,5 до 12 т с 1 м2 производственной площади.
По термическим цехам для обработки деталей после их механической обра-
ботки годовой выпуск составляет от 3,5 до 6 т с 1 м2 производственной пло-
щади. Термические цехи, оснащенные механизированным оборудованием, при
правильном его расположении в соответствии с прямолинейным маршрутом
прохождения деталей по операциям термической обработки дают больший годо-
вой выпуск с 1 м2, чем цехи с такой же программой, но с меньшей степенью
механизации.
В цехах серийного и мелкосерийного производства в силу необходимости
установки значительного количества универсального оборудования и, как след-
ствие этого, наличия необходимого количества межоперационных складских
площадок годовой выпуск уменьшается на 25—30 %.
Показатель годового выпуска с 1 м2 производственной площади служит
ориентировочным критерием при определении количества производственной
площади термического цеха на стадии укрупненных расчетов.
Вспомогательная площадь принимается равной 25—40% от производствен-
ной площади.
При детальных расчетах площадь цеха определяется распланировкой выбран-
ного оборудования. Правильное расположение оборудования в термическом
цехе должно соответствовать следующим основным условиям:
а)	выполнение производственной программы цеха;
б)	прямолинейность маршрута обрабатываемых деталей по операциям тер-
мической обработки;
в)	экономное использование труда рабочих с целью снижения трудоемкости;
г)	максимально возможный съем выпускаемой продукции с 1 м2 площади
цеха.
Планировка цеха должна исключать образование узких мест и диспропор-
цию при возможном перспективном увеличении программы другими цехами.
Рациональное расположение оборудования с учетом выполнения перечис-
ленных выше условий является основной предпосылкой работы термического
цеха с высокими технико-экономическими показателями.
В зависимости от конкретных условий производства и объема выпускаемой
продукции оборудование термических цехов может размещаться в виде отдель-
ных участков в потоке с другим обрабатывающим оборудованием, в виде отделе-
235
ний при цехах механической обработки или при кузнечных цехах и в виде само-
стоятельных цехов, расположенных либо в отдельном здании, либо в общем
корпусе с другими цехами.
Тот или иной вариант расположения оборудования принимается в зависи-
мости от экономичности его с точки зрения транспортной трудоемкости и тру-
доемкости в целом.
ПЛАНИРОВКА ОБОРУДОВАНИЯ И ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ
ТЕРМИЧЕСКИХ ЦЕХОВ ДЛЯ ОБРАБОТКИ ПОКОВОК ПОДШИПНИКОВЫХ ДЕТАЛЕЙ
На фиг. 249 представлена планировка оборудования термического отделения
кузнечного цеха подшипникового завода.
По разнообразию типо-размеров выпускаемых отделением колец оно отно-
сится к мелкосерийному производству. Однако, благодаря унификации техни-
ческих условий и в связи с этим типизации технологического процесса, это
Фиг. 249. Планировка термического отделения при кузнечно-штамповочном цехе
подшипникового завода.
явно мелкосерийное производство приближается по технологии и организации
грузопотоков к массовому типу производства, что позволило применить меха-
низированное оборудование.
Термические печи поставлены последовательно за ковочными машинами,
составляя с ними единую линию комплексного поточного производства.
Техническими условиями предусматривается, что структура металла поковок
(сталь ШХ15) перед их термической обработкой должна состоять из мелкопла-
стинчатого перлита без наличия карбидной сетки. С этой структурой поковки
проходят отжиг, в результате которого их структура должна состоять из мелко-
зернистого перлита. Твердость отожженных поковок должна быть в пределах
170—207 по Бринелю, что обусловливается требованием токарной обработки
подшипниковых деталей.
Для выполнения указанной технологии термической обработки в цехе уста-
новлены две отжигательные печи с площадью пода 1,2x6 .и газового отопления,
два наждачных станка для очистки заусенцев, один дробеструйный аппарат
для очистки поковок от окалины, пресс Бринеля с наждачным станком для выбо-
рочного контроля на твердость и транспортные средства, состоящие из двух
катучих балок грузоподъемностью 2 т и мостового крана грузоподъемностью
10 т, который обслуживает одновременно весь кузнечный цех.
Как было сказано выше, термические печи расположены последовательно
за ковочными машинами в одну линию. На планировке (фиг. 249) показана
лишь часть ковочных машин цеха. Остальные ковочные машины располагаются
таким же порядком.
Поковки с ковочных машин 1 в горячем состоянии (900°) падают в бункер 2,
откуда они уносятся поперечным подпольным транспортером 3 и ссыпаются на
286
общий продольный пластинчатый транспортер 4. Этот транспортер размещается '
в закрытом подпольном канале (см. разрез), сквозь который вентилятором про-
дувается холодный воздух. Транспортер длиной 75 м рассчитан на обслуживание
всего фронта ковочных машин. На этом транспортере поковки благодаря соот-
ветствующей вентиляции канала быстро охлаждаются с температуры 900° до
температуры 300—400°, чем обеспечивается формирование исходной структуры
мелкопластинчатого перлита и исключается выпадение карбидной сетки. Этим
продольным транспортером поковки доставляются непосредственно на загру-
зочную площадку термических печей. С транспортера поковки высыпаются
в жароупорные ящики, установленные на поддонах. По наполнении поддона
деталями его при помощи кран-балки 5 устанавливают на толкатель б одной
из отжигательных печей 7 и этим толкателем проталкивают в печь.
Поддоны размером 500x550 мм с ящиком высотой 250 мм вмещают в себя
162,5 кг поковок каждый.
По ширине печи проталкивается дваряда поддонов. Всего в печи размещается
12 рядов или 24 поддона.
Количество металла нетто, находящегося в печи, составляет 3900 кг.
Длительность операции отжига 12 час., следовательно, период толкания
составляет! час. За каждое толкание загружается в печь два поддона, одновре-
менно выталкивается из печи два поддона, следовательно, производительность
каждой печи 165-2 = 330 кг/час или норма производительности 330:7,2 ^
Т5.46 кг/м?час, что для операции отжига следует считать средней нормой.
Из разгрузочного конца отжигательных печей ящики с поковками на под-
донах при температуре 500—550° скатываются по наклонному рольному столу 8
и на этом столе охлаждаются в течение 1 часа. Затем ящики при помощи кату-
чей балки 9 снимаются с разгрузочных столов, поковки высыпаются в особую
тару, которая по мере накопления краном 10 передается к наждачным станкам 11 г
а пустые ящики с поддонами по наклонному рольгангу 12 подаются снова к за-
грузочным концам отжигательных печей. После зачистки заусенцев на наждач-
ных станках поковки подвергаются дробеструйной очистке от окалины на
дробеструйном аппарате 13. Перед их очисткой производится выборочный кон-
троль на твердость на прессе Бринеля 14 и контроль структуры на коэр-
цитометре 15. Очищенные от окалины поковки мостовым краном в железных
ящиках подаются на промежуточный склад.
Общий производственный цикл термической обработки слагается из под-
готовительного времени перед погрузкой (установка четырех поддонов с ящи-
ками на две печи) 10 мин., технологического времени отжига 12 час., времени
естественного остывания 1 час., времени снятия заусенцев у поковок, помещаю-
щихся в одном ящике, 0,5 часа, времени на передачу поковок к дробеструйным
аппаратам и их загрузки и разгрузки 10 мин., очистки партии в дробеструйном
аппарате 20 мин., накапливания тары для передачи на склад 40 мин. и передачи
краном на склад 5 мин.
Общая длительность производственного цикла обработки на термическом
участке составляет 15 ч. 55 м.
Площадь термического отделения с учетом проезда (без склада готовой про-
дукции) 500 м''.
Производственная мощность отделения при работе в три смены составляет
^^ = 15,84 т в сутки.
Годовой съем с 1 ..и2 общей площади составит
—— - 9,72 т/м2.
Для выполнения производственной программы в соответствии с количе-
ством рабочих мест требуется бригада из следующего количества работающих.
Производственные рабочие по загрузке и разгрузке печей при периоде тол-
кания 1 час и механизированной загрузке деталей в ящики — 1 рабочий 4-го
разряда; очистка заусенцев — 1 рабочий 4-го разряда; дробеструйная обра-
287
ботка при периоде очистки 20 мин. — 1 рабочий 4-го разряда (он же по распре-
делению поковок после отжига по дальнейшим операциям); крановщик 6-го
разряда с долевым участием — 0,2 человека; пирометрист 7-го разряда с доле-
вым участием — 0,25 человека, дежурный слесарь 6-го разряда с долевым уча-
стием—0,25 человека, бригадир 8-го разряда— 1 человек.
Общее количество работающих, приведенных к 1 разряду, составит 3-4+
+ 0,2-6+0,25-7+0,25 6 + 1-8=24,45 человека 1-го разряда, следовательно,
полная трудоемкость термической обработки 1 т деталей составит
94 45.24
~ 1э ~ ноРмочаса на 1 т'
Принимая ориентировочно стоимость 1 нормочаса в термических цехах
равной 1 р. 52 к., прямая зарплата бригады рабочих составит 1 р. 52 к.Х
X37,2=56 р. 54 к. за 1 т.
Начисления на зарплату по существующим средним нормам из расчета
11 коп. на нормочас составит
0,11-37,2 < 4 р. 0,9 к. за 1 т.
Дополнительная зарплата по существующим нормам 12 коп. на нормочас со-
ставит
37,2-0,12 -—4 р. 46 к. за 1 т.
Стоимость генераторного газа калорийностью 1200 кал/м3 при расходе его
(согласно табл. 24) 1000 м31т при стоимости в ценах 1950 г. 6 коп. за 1 м3 со-
ставит 1000 . 0,06=60 руб/т, при этом удельный расход условного топлива
составит 1200 : 7000=0,172 т/т.
Износ различного инструментария для термического цеха по обработке
поковок по данным заводов принимается равным 0,8 руб. на нормочас, что со-
ставит 0,8-37,2=29 р. 76 к.
Расход электроэнергии на питание электродвигателей агрегатов при уста-
новленной мощности их 15 кет составит
(115-24): 15,84 =22,5 квт,-ч!т.
При средней стоимости электроэнергии 12коп2за 1 квпг-ч стоимость на 1 т
обрабатываемых деталей составит
0,12-22,6=2 р. 70 к.
Цеховые расходы для термических цехов, исчисляемые по существующим
нормам в 5 р. 14 к. на нормочас, составят 5,14 . 37,2=191 р. 20 к.
Общезаводские расходы 95 коп. на нормочас составят
0,95- 37,2 = 35 р. 30 к.
Суммируя все статьи расхода, определяем цеховую себестоимость термиче-
ской обработки, которая для данного случая составит 308 р. 0,6 к. за 1 т.
Выпуск на одного производственного рабочего при усредненном разряде,
каковым для термического цеха может быть принят 4-й разряд, составит
15,84 307
(24,4а: 4) 3
260 т.
Описанное отделение является типичным для мелкосерийного производства.
При массовом производстве становится целесообразнее располагать обору-
дование для отжига поковок из стали ШХ15 сосредоточенно в виде самостоя-
тельного цеха. В этом случае при двухпролетной или даже трехпролетной
кузнице термический цех располагается в торцевой части пролетов. Такое
расположение цеха отжига позволяет достичь хороших условий аэрации и
делает возможным наиболее рационально использовать оборудование.
288
Пример сосредоточенного расположения оборудования цеха отжига поковок
подшипниковых деталей показан на фиг. 250.
В цехе установлены пять толкательных электрических печей типа ТО-ЗОО
и один нормализационно-отжигательный агрегат, состоящий из двух толкатель-
ных печей, соединенных в единый агрегат. Все печи электрического отопления.
Печь ТО-ЗОО имеет следующие рабочие размеры: ширина пода 1200 мм,
длина 7900 мм. Детали нагреваются в ящиках на поддонах. Мощность печи
300 кет.
Общая мощность нормализационно-отжигательного агрегата 120 кет,
в том числе нормализационной печи 50 кет, отжигательной — 70 кет.
Фиг. 250. Планировка цеха отжига поковок подшипниковых колеи.
Площадь пода нормализационной печи 0,6 X 3,0 м, отжигательной —0,6 х
Х7,9 м.
В этом термическом цехе возможны два технологических процесса —
отжиг поковок и нормализация с последующим отжигом.
Отжиг, как правило, применяется для поковок подшипниковых колец нор-
мальной и повышенной точности, нормализация с отжигом применяется для
поковок колец прецизионных подшипников.
Ковочные механизмы расположены в двух смежных пролетах А и Б. Из
этих пролетов поковки подаются в термический цех в железных ящиках на
электрических тележках и сгружаются на складе перед фронтом термических
печей. На этом складе мелкие поковки колец диаметром до 80—100 мм ссы-
паются в ящики из жароупорной стали. Кольца больших размеров с целью пре-
дохранения их от коробления при отжиге укладываются в ящики штабелями.
Размер ящиков во всех печах унифицирован и равен 500x550/ 300 мм.
В каждом ящике вмещается 200 кг поковок.
1!) ЕрОХИП И (/'МОХИН
28<1
2957
В нормализационно-очжигательном агрегате ящики высотой не больше
200 мм проходят в один ряд., В отжигательной печи ТО-ЗОО ящики на под-
донах проходят в два ряда.
Уложенные в ящики поковки вместе с поддоном краном 11 подаются со
склада перед термической обработкой на толкатели печей 2 или нормализацион-
но-отжигательного агрегата 1. По мере заполнения печи поддонами первая
пара из них при очередном толкании выкатывается по наклонному рольгангу 12,
на котором происходит естественное остывание до температуры цеха.
Этот рольганг соединяет пролет отжига с пролетом дробеструйной очистки
и таким образом поддоны с ящиками, гружеными поковками, в порядке техно-
логического продвижения подходят под подвесной монорельс 6. Из этого поло-
жения ящики при помощи электротельфера 7 захватываются и подаются к одному
из дробеструйных аппаратов где по наклонному желобу ссыпаются в ковш
дробеструйного аппарата.
Пустой ящик с поддоном электротельфером 7 подается на наклонный роль-
ганг 10, ио которому поддоны возвращаются на склад поковок перед терми-
ческой обработкой.
После окончания дробеструйной очистки поковки высыпаются в специальную
тару, установленную на тележке, и на этой тележке по узкоколейному пути
выдвигаются из разгрузочного пункта дробеструйного аппарата до поворот-
ного круга. Отсюда наполненная очищенными поковками тара мостовым краном 5
передается на склад после термической обработки. Перед дробеструйной очисткой
производится выборочный контроль на твердость. Часть поковок проходит
очистку от окалины в галтовочных барабанах 4.
Производственный цикл в данном цехе складывается из следующих основ-
ных элементов: отжига, естественного остывания, дробеструйной очистки, по-
дачи на склад.
Тепловой режим отжига слагается из нагрева садки высотой 300 мм до
790—810° в течение 4 час., выдержки при этой температуре в течение 2 час.,
медленного охлаждения в печи с температуры 790—180 до 500— 550° в течение
6—7 час. Всего цикл отжига длится 12—13 час., после чего детали выдаются
из печи и остывают на рольганге в течение 1,5—2 час.
Загрузка и выгрузка дробеструйного аппарата 10 мин., дробеструйная
очистка 25 мин. Промежуточный контроль производится параллельно.
Весь цикл ориентировочно составляет 14—15 час. без учета пролеживания
на складе перед печами и после термической обработки.
Обработка в нормализациопно-отжигательном агрегате производится по
следующему режиму: нагрев до 900° в течение 1,5 час., выдержка при этой тем-
пературе 1 ' ас, быстрое охлаждение в охладительной камере до 500° 12 первых
мин., а общее время пребывания в камере охлаждения 30 мин., проталкивание
в отжигательную печь, нагрев с 400- 500 до 800” 2 часа, выдержка при 800”
1 час. Охлаждение с 800 до 550° 5 час. Полный цикл 11 час.
В печи ТО-ЗОО помещается 16 рядов поддонов,в которых размещено поковок
Производительность печи
(>400
12
кг/час.
Норма производительности
рууд 57 кг/м-час.
Суточная производительность печей составит
535-24-5	...
1000	)4 ,П'
290
В нормализационно-отжигательном агрегате размещается поддонов: норма-
лизационная печь — б поддонов, камера охлаждения — 3 поддона, отжига-
тельная печь — 16 поддонов.
Всего в агрегате размещается 18 поддонов. На каждом поддоне размещается
100 кг деталей.
Всего в обеих печах одновременно размещается 24 поддона, а отжигаемых
поковок на них 2400 кг.
Общая длительность в обеих печах составляет
2,5 , 8	10,5 час.
Период толкания
Производительность агрегата при этом режиме
100	230 кг 1час.
Ж	'
Норма производительности по нормализационной печи
128 кг1м2час,
по печи отжига
.-F 48 кг'мгчас.
Суточная производительность агрегата составит
всего цеха
Суточная производительность печей
64	5,5 - 69.5 т.
Для выполнения программы требуется следующий состав рабочих:
бригадир 8-го разряда — 1; упаковщиков 4-го разряда — 5; отжигальщиков
5-го разряда — 2; на очистных барабанах 5-го разряда — 2; контролер 7-го раз-
ряда— 1; крановщик 5-го разряда — 1; пирометрист 7-го разряда — 1.
Всего производственных рабочих 39 человек в три смены. С учетом ИТР,
МОП в количестве 9 чел. в три смены списочный состав рабочих равен
48 человек.
Если принять коэфициент загрузки оборудования К ~ 0,85,что необходимо
е учетом проведения капитальных ремонтов, то годовой выпуск на одного про-
шводствеппого рабочего составит
(>9,5-0,85-307
----~----465 т:
оУ
то же на одного списочного рабочего
69,5-0,85-307	,)о/1
-----,---- 380 т.
Количество производственных нормочасов, приведенных к первому разряду,
составит 67.
Трудоемкость 1 т отжига составит
-pgv- 23 нормочаса первого разряда.
Расчет цеховой себестоимости отжига 1 т поковок приведен в табл. 25.
Для данного случая цеховая себестоимость термической обработки составит
248 р. 12 к. за 1 т. Исчисление цеховой себестоимости в обоих случаях (для
отделения, показанного па фиг. 249, и цеха, показанного на фиг. 250) является
Цеховая себестоимость отжига 1 т поковок
Табл и и а 25
Статьи расхода	Единица измерения	Всего затрат на 1 т			Примечание
		В натуре	Стоимость единицы в руб.	Стоимость на 1 т в руб.	
Электроэнергия тех-		350			
нологическая . .	кет		0.12	42.0	Расход электроэнер- гии по табл. 24
Материалы (дробь,				18,40	0,8 руб. на нормочас 23X0 8 = 18 р. 40 к.
песок и т. и.) .	В денежном выражении на 1 нормочас				
Основная зарплата Начисления на зар-	Нормочас	23	1,52	34.96	Взято по существую- щим средним рас- ценкам в машино- строении
плату ......		23	0.11	2.5.3	По существующим нормам
Износ и ремонт ин-				21,0	
струментария . .	600/0 От СТОИМО- СТИ нормочаса	23	0,91		По нормам примени- тельно к аналогич- ным цехам
Дополнительная зар-					
плата 		8% от стоимо- сти нормочаса	23	0,12	2,76	То же
Цеховые расходы . .	ЗОО»/о от прямой зарплаты	23	4,56	104,88	'
Общезаводские рас-					
холм		6‘2°/0 от прямой зарплаты	23	0.94	21.62	
					
Полная себестоимость цеха 218 р. 12 к.
условным. Однако, несмотря па условность метода исчисления, который для
обоих случаев одинаков, все же он показывает, что цеховая себестоимость при
массовом производстве в 2 раза ниже, чем при мелкосерийном.
Технико-экономические показатели, как это видно из расчетов, значительно
выше, нежели при мелкосерийном производстве.
Приведенный выше термический цех является специализированным по тех-
нологическому процессу и предназначен исключительно для отжига поковок
подшипниковых деталей из стали типа 111X15.
ПЛАНИРОВКА ОБОРУДОВАНИЯ И ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ
ТЕРМИЧЕСКИХ ЦЕХОВ ДЛЯ ОБРАБОТКИ ПОКОВОК АВТОМОБИЛЬНЫХ ДЕТАЛЕЙ
Примером термического цеха более универсального назначения как по дета-
лям, так и по маркам сталей может служить цех, планировка которого приве-
, дена на фиг. 251.
Цех предназначен для термической обработки поковок деталей большегруз-
ного автомобиля при крупносерийном производстве.
Цех расположен в трехпролетном здании, которое замыкает два пролета
кузницы.
В первых двух пролетах расположены агрегаты для термической обработки,
в третьем пролете расположены очистные, правильные отделения, ОТК и склад
деталей после термической обработки.
Цех имеет девять термических линий, расположенных поперек первых двух
пролетов (обозначены на плане римскими цифрами). Линии I и II предназна-
чены для нормализации и улучшения поковок коленчатых валов, линия III —
для улучшения поковок передних осей, линии IV и V—для улучшения поковок
292
различных деталей, линии V1, VII, VIII — для нормализации поковок с после-
дующим их отпуском, линия IX—для нормализации поковок.
В термический цех поковки поступают из двух кузнечных пролетов; из
левого пролета поступают тяжелые поковки (коленчатые валы, передние оси
и т. п.), из правого — легкие и средние поковки.
Тяжелые поковки подаются по подвесному конвейеру до разгрузочного
пункта А, где при помощи кран-балки Б1 они снимаются с конвейера; часть
Фиг. 251. Термический цех для обработки поковок деталей грузовых автомобилей.
поковок (передние оси) доходит до пункта Б. Из пункта Л поковки подаются
на участок для зачистки заусенцев к наждачным станкам СС или СЮ, и после
этой операции они в ящиках подаются мостовым краном к рабочим местам
соответствующих линий.
Легкие поковки из правого пролета подаются в корзинах на подвесном кон-
вейере и разгружаются на площадке в пункте В, где производится их сортировка
и обработка на наждачных станках С1 или С5. После этого поковки краном по-
даются в ящиках на склад перед термической обработкой или непосредственно
к рабочим местам термических линий.
293
Технологический маршрут коленчатого вала, отштампованного без балан-
сира, начинается от ковочного агрегата, где после штамповки и обрезки заусен-
цев его подвешивают на крючки подвесного конвейера. Во время движения на
конвейере вал охлаждается и по поступлении в термический цех он снимается
в пункте А. В этом пункте на наждачном станке 11 производится зачистка мест,
подлежащих сварке с балансиром, после чего вал укладывается на конвейер
травильной струйчатой машины 1, где производятся очистка, травление и про-
мывка. По выходе из травильной машины вал тельфером Т1 по монорельсу
подается к сварочным аппаратам СД1 и Сй2, где производится приварка балан-
сиров. После этой операции тельфером Т2 вал подается на толкатель нормали-
зационной печи 2. Печь с размером пода 1,3x7 м пропускает в час девять валов
или 900 кг. Валы проталкиваются по жароупорным направляющим на под-
ставках. Всего в печи размещается 27 валов. После нормализации и охлаждения
в охладительной камере валы при температуре 300—400° тельфером ТЗ пере-
даются па толкатель термической линии П.
Линия П состоит из закалочной толкательного типа печи 3 с площадью
пода 1,3x5 м, закалочной машины 4, отпускной толкательного типа печи 5
с размером пода 1,3X6 м и камеры для охлаждения 6 после отпуска с вытаски-
вателем. Производительность этой линии — девять валов в час или 900 кг'час.
Во время движения по печам и бакам линии валы все время продвигаются по
подставкам.
Подробное описание этой линии дано в разделе основного оборудования
(см. фиг. 176).
После выдачи из разгрузочного конца отпускной печи валы в специальной
таре краном подаются к правильному прессу 11 для правки, а затем тельфером Т5
передаются на конвейер травильно-промывного агрегата 12. После травления
валы снимают тельфером Тб с конвейера травильного агрегата и навешивают
на подвесной конвейер, который доставляет поковки к наждачному станку С12
для зачистки перед контролем, затем производится контроль твердости на при-
боре П1. В этом же пункте производится балансировка на станке Б1, после
чего тельфером Т7 валы подвешиваются па подвесной конвейер, который пере-
дает их на склад до пункта Г. На складе поковки кран-балкой снимаются с кон-
вейера и навешиваются на другой межцеховой конвейер, который передает
валы в цех механической обработки.
Поковки валов, отштампованные с балансиром, не проходят нормализации
и потому после разгрузки их в пункте А они сразу передаются на толкатель
термической линии II, минуя линию I.
Дальше валы проходят по такому же маршруту, как и валы с приваренными
балансирами.
Передние оси доставляются подвесным конвейером до пункта Б, где их сни-
мают и тельфером Т8 передают на толкатель термической линии III.
Оси на подставках проталкиваются в закалочную печь 7, затем тельфером T9
из этой печи передаются на закалочную машину 8. В этой машине происходит
растяжка оси, выгибка ее по профилю и закалка, после чего ось передается на
толкатель отпускной печи 9. После отпуска и охлаждения в камере К) оси
краном в таре подаются к травильно-промывному агрегату 12, после которого
они навешиваются на подвесной конвейер и передаются на склад после терми-
ческой обработки так же, как и коленчатые валы. Контроль осей на твердость
производится у разгрузочного конца отпускной печи на приборе П2.
Свободные подставки от линий II а III по монорельсу тельфером Т4 в ящиках
передаются к загрузочным концам закалочных печей.
Площадь пода закалочной печи 2x4 .м, отпускной —2x5 м,
Производительность линии 10 осей в час.
Другие поковки левого пролета подаются па наждачные Станки С6 или С10
для зачистки заусенцев и после этого к рабочим местам линий IV и V.
Продвижение поковок в этих линиях производится по жароупорным напра-
вляющим на поддонах.
Поковки укладываются на поддоны размером 500x450 ш.ч и в два ряда
проталкиваются в закалочные печи 13 и 14.
294
Из закалочной печи в разгрузочном конце поддоны автоматически выгру-
жаются вытаскивателем. Поддоны опрокидываются, повисая на шейках, а по-
ковки падают в закалочный конвейерный бак 15 и 16.
Пустые поддоны передвигаются по направляющим на толкатели отпускных
печей 17 и 18 и останавливаются там, а поковки из закалочного бака по склизу
•ссыпаются на загрузочный стол, где их снова укладывают па поддоны и толка-
телем проталкивают в отпускные печи 17 и 18. После отпуска поковки проходят
замочку в конвейерных баках/.9 и 20, откуда ссыпаются в железные ящики.
Пустые поддоны от разгрузочного конца отпускных печей передаются по моно-
рельсу тельферами Т10 и Тп к загрузочным концам закалочных печей, а поковки
в ящиках краном передаются под крап-балку 62, откуда этой кран-балкой они
распределяются по дробеструйным аппаратам 21, 22 и 23 для очистки от ока-
лины.
Из дробеструйных аппаратов очищенные от окалины поковки ссыпаются
в ящики на передвижной тележке, в которой они по узкоколейному пути до-
ставляются на участок чеканочно-правильных молотов и прессов 24, 25, 26
и 27. После чеканки поковки из-под прессов и молотов по склизу ссыпаются
в ящики на площадке ОТК, где производится контроль твердости. Из ОТК
ящики с поковками кранов передаются либо на склад деталей после термической
обработки, либо непосредственно к дозирующим механизмам 28, 29 и 30, откуда
автоматически производится загрузка их в корзины межцехового подвесного
конвейера, который несет их в цех механической обработки.
Площади пода печей термических линий IV и V имеют размеры: закалочная —
1,3x5 м, отпускная — 1,3x6 м.
Производительность каждой линии 950—1000 кг!час.
Все поковки из пролета легких ковочных механизмов подаются на подвес-
ном конвейере к пункту В, где разгружаются, проходят зачистку заусенцев
на наждачных папках С1 — С5 и в ящиках мостовых краном подаются частично
на склад перед термической обработкой, а частично непосредственно к рабочим
местам термических линий VI—VII, VIII и IX.
Большинство этих поковок, изготовленных из легированных сталей, под-
вергается нормализации с последующим высоким отпуском.
Поковки проталкиваются в печь,?/ на поддонах, проходя весь цикл (печь 31,
камеру охлаждения 32, отпускную печь 33 и бак 34 для охлаждения) автомати-
чески.
Затем поковки от нормализационно-отпускных агрегатов следуют по мар-
шруту, описанному выше для поковок, прошедших улучшение.
Линия IX состоит из нормализационной печи 35 и камеры охлаждения 36.
Маршрут нормализованных поковок такой же, как и маршрут всех остальных
поковок.
Производительность всех агрегатов цеха составляет 140 tn в сутки. Все
агрегаты механизированы и автоматизированы.
Печи отапливаются генераторным газом теплотворной способностью
1500 ккал/мъ.
Средний годовой расход газа на все операции с учетом потерь на растопку,
перерыва в работе и т. п. принят в размере 1000 л/3 на 1 m поковок.
Площадь всего цеха 5184 м2, в том числе собственно термического цеха 3790 л/2,
•склада деталей после термической обработки 865 м'~, склада перед термическими
печами 505 л/2, очистного отделения 410 м2.
Количество работающих в цехе 100 человек в три смены, в том числе произ-
водственных рабочих 50 человек, вспомогательных — 50, МОП и ИТРислужа-
щих — 15 человек в три смены.
Принимаем для данного цеха 5-й разряд как средний, тогда технологиче-
ская трудоемкость, приведенная к первому разряду, составит
100-5-8 по „	.
--J4Q— -28,6 нормочаса на 1 т.
Себестоимость термической обработки 1 т поковок может быть определена
по нормативному методу с отнесением всех косвенных расходов к цеховым
295
затратам по существующим в машиностроении ориентировочным средним
нормам.
Калькуляция цеховой себестоимости приведена в табл. 26, а основные тех-
нико-экономические показатели — в табл. 27.
Таблица 26
Цеховая себестоимость термообработки поковок в руб. на 1 т (ориентировочная'
1 Статьи расхода	j	Единица измерения	Всего затрат на 1 т		Стоимость 1 т в руб.	Примечание
		В натуре	Стоимо. ть единицы В руй.		
Вспомогательные мате- риалы 	 Топливо, газ торфяной.				23,0	0.8 руб. иа 1 нормочас или 28,6 X 0.8 = 23 руб-
Q == 1500 ккал1м‘‘	1 м3	1000	0,88	80,0	Ориентировоч- но по данным проектов
Основная зарплата . .	Нормочас	28 6	1,52	42,50	По средним расценкам в машинострое- нии
Начисления на зарплат) Дополнительная зарпла-		28,6	0,11	3,14	То же
та с начислениями . . Износ и ремонт инстру-		28,6	0.12	3,43	
ментария 		70°/о стоимости нормочаса	28.6	1,07	30,50	•»
Цеховые расходы . . .	с00°/о стоимости нормочаса	28,6	4,56	130,0	
Общезаводские расколы	62°'О стоимости нормочаса	2S.6	0,94	27,0	
Полная цеховая себестоимость	349 р. 57 к.
Описанный выше цех является комплексным, производящим термическую
обработку всех поковок деталей автомобиля. Естественно поэтому, что наряду
с полностью автоматизированными линиями в цехе имеются, хотя и в ограничен-
Т а б л и па 27
Основные технико-экономические показатели термического цеха
Показатели	Единица измерения	количество
Выпуск на одного работающего ....	т/го()	420
Выпуск на 1 мч- общей площади тер-		
мического цеха			т/лРгод	11,6
1рудоемкость, приведенная к первому		
разряду	. .	. 				чел.-час/т	28,6
Цеховая себестоимость термической		
обработки 1 т поковок 		—	349 р. 57 к.
ном количестве, операции, требующие ручного труда. Однако всеже из остав-
шихся ручных операций подавляющая часть их сводится к управлению теми
или иными механизмами.
296
ПЛАНИРОВКА ОБОРУДОВАНИЯ И ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ
ТЕРМИЧЕСКИХ ЦЕХОВ ДЛЯ ОКОНЧАТЕЛЬНОЙ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ
ДЕТАЛЕЙ
Окончательной термической обработке, как правило, подвергаются детали,
прошедшие механическую обработку. В зависимости от масштабов производства,
оборудование для термических цехов устанавливается в виде отделений при
механических цехах, в виде участков или сосредоточено в самостоятельных
цехах.
Участок цианирования. На фиг. 252 показана планировка оборудования
участка химико-термической обработки автомобильных деталей.
Участок предназначен для цианирования и закалки, главным образом, авто-
мобильных зубчатых колес, изготовленных из стали 40Х и 44Х.
Суточная производительность участка при непрерывной работе в четыре
смены по 6 час. составляет примерно 18 т.
Участок состоит из шести электродных ванн 1 мощностью 180 кет каждая
с размером тигля 1250x450x500 мм, шести закалочных баков 2 размером 800х
X 1500X 1200 мм, промывной машины 3, электрической печи 4 мощностью
Фиг. 252. Участок для цианирования автомобильных деталей.
114 кет с размером рабочей камеры 8000Х2200Х 1200 мм, машины 5 для охла-
ждения деталей после отпуска и замкнутого подвесного конвейера 6 длиной
135 м.
Детали из механического цеха подаются на электрических тележках непо-
средственно к рабочим местам цианистых ванн.
После укладки в приспособления зубчатые колеса подвергаются цианиро-
ванию на глубину 0,15—0,25 мм в соляных ваннах с концентрацией NaCN
20—25°/0 в течение 30—50 мин, при температуре 810—820° и затем охлаждению
в баках с маслом.
После этого колеса навешиваются на подвесной конвейер, который несет
их в промывную машину.
После прмывки они поступаютв печь, где подвергаются отпуску при темпе-
ратуре 190—210° в течение 1,5 час. Охлажденные после отпуска в специальной
машине зубчатые колеса этим же конвейером переносятся на участок контроля
(пункт Л), где заканчивается цикл термической обработки.
После контроля твердости и на закалочныетрещины колеса на электрических
тележках направляют в механический цех.
Благодаря применению подвесного конвейера достигается механизация
всего процесса термической обработки, исключаются ручные перегрузки и
отпадает необходимость в складочных местах между последующими операциями.
Общая продолжительность термической обработки деталей слагается из
времени укладки их в приспособления и загрузки в ванну 3 мин., нагрева под.
закалку и цианирования 50 мин., выгрузки из ванны и охлаждения в баках
с маслом 7 мин., загрузки на конвейер и продвижения к промывной машине
(считая от наиболее удаленной ванны) 45 мин., промывки 10 мин., отпуска
90 мин., охлаждения и подачи на контроль 30 мин., контроля каждого колеса
0,5 мин. Всего 228,5 мин., из них собственно технологическое время 170 мин.,
транспортное время 58,5 мин.
Полная трудоемкость слагается из затрат труда двух калильщиков 5-го
разряда, 0,25 пирометриста 5-го разряда, 1 бригадира 6-го разряда, 0,2 дежур-
ных электриков 5 разряда, 1 контролера 6-го разряда.
297
Общее количество работников, приведенных к первому разряду, составляет
1-6+2-5+0,25-5+1,6+0,2-5=23,75 человек.
Расход вспомогательных материалов по нормам согласно данным заводов
составит:
1)	солей для цианирования 30 кг/т, в том числе NaCN — 7,5 кг/т, нейтраль-
ных солей 22,5 кг!т;
2)	масла закалочного 15 кг/tn;
3)	кальцинироанной соды для промывки деталей 40кг'т;
4)	воды промышленной для охлаждения масла в маслоохладительной си-
стеме 12 м:>/т;
5)	пара для подогрева промывного раствора 150 кгт.
Основные технико-экономические показатели участка цианирования при
суточном выпуске 18 т:
1)	трудоемкость (23,75-24) : 18=31,75 нормочаса 1-го разряда на 1 т вы-
пуска или приведенная к среднему разряду 31,75 : 5,15=6,16 нормочаса на
1 т;
2)	себестоимость 1 т цианированных деталей 510 р. 91 к. (табл. 28);
Т а о л и и а 28
Цеховая себестоимость 1 т цианированных деталей
	•его затрат на	т
Статьи рахода	и“я	Стоимость еди-	Стоимость
	НИНЫ в руб.	1 т в руб.
		
Соли	1	зо	19,66	143,85
Сода .	.	.		1	„	]	40,0	0,10	16,00
Масло закалочное (ориентнроноч- |		
но)	  „		10.0	1,00	10,00
Вода промышленная ...	• • •	и2	-12.0	0,10	4,50
Электроэнергия	  квт-ч	1	380	0,12	45.60
Прямая зарплата	' Нормочас ।	31,75	1,>2	43,26
। 1-го разряда (		
Начисления на зарплату	 Нормочас	।	31,75	0.11	3,45
Дополнительная зарплата	।	„	|	31,75	0.12	3,81
Износ инструмента	|	„	i 31,85	1,32	11,50
Цеховые расходы	1	„	j 31.75	5,14	1(13,20
Об цезаводские расходы	'	„	।	.3175 1	().')5	30,50
Итого ц.-ховая себестоимость..........................I	510 р. 81 к.
3)	общая площадь, занятая участком, 140 м‘;
4)	выпуск на 1 м- площади участка 4 т;
5)	расход электроэнергии на цианирование и отпуск 380 квт-ч in;
6)	выпуск на одного производственного рабочего среднего разряда.
18-307
3 6,1b
Отделение для жидкостной цементации. Процесс жидкостной цементации
ведется в расплавленных солях, в состав которых вводится определенный про-
цент цианистых солей, которые являются ядовитыми.
В силу этого проектирование отделений или участков для жидкостной цемен-
тации должно производиться с учетом создания особых санитарных условий
согласно соответствующей инструкции.
Пример планировки отделения жидкостной цементации и цианирования
автотракторных деталей приведен на фиг. 253.
Всего в отделении обрабатывается 16 разных деталей (зубчатые колеса,
валы, сателлиты и т. п.).
298
Программа отделения равна 3000 nheod, в том числе цементуемых деталей
2000 т — 12 наименований деталей, цианируемых 100 т — 4 наименования
деталей.
Режим работы отделения установлен в четыре смены по 6 час. каждая.
Годовой фонд времени:
а)	для оборудования 307-4-6-0,9 6621 час;
б)	для рабочих 1615 час.
Согласно техническим условиям глубина слоя цементуемых деталей по
группам составляет 0,7—1,1 мл; 0,8—1,3 мм; 1,0-1,5 мм; 1,5—1,8 мм.
Глубина цианированного слоя 0,1—0,4 мм; 0,15—0,25 мм.
Для проведения процесса жидкостной цементации принята следующая
схема технологического процесса:
а)	промывка дета.чей в 10п,(|-ном содовом растворе' с температурой 80—90"
в течение 5 мин.;
б)	сушка после промывки при температуре 100 в течение 20 мин.;
Женская
Фиг. 253. Отделение для жидкостной цементации.
в)	жидкостная цементация при температуре 930 - 950' в течение:
3 час.	при глубине 0,7—1,1	мм
3,6	»	»	»	0,8—1,3	»
4,5	»	»	»	1,0—1,3	»
6,0	»	»	»	1,5—1,8	»
г)	подстуживание перед закалкой до температуры 830 —840" в течение 15 мин.
в ванне следующего состава: 49% KCl-j-49% NaCl-,-2?<> NaCN;
д)	закалка в масле с выдержкой в течение 15 мин.;
е)	промывка в содовом растворе при температуре 80—90 1 в течение 20 мин.;
ж)	нейтрализация раствором железного купороса и гашеной извести с тем-
пературой 80—-90° в течение 20 мин.;
3)	отпуск деталей и контроль (обычно выносятся в основной термический
цех).
Процесс цианирования деталей производится по следующей схеме:
а)	сушка деталей у бортов ванны;
б)	цианирование при температуре 840—850е;
в)	закалка непосредственно из ванны:
г)	промывка в Ю’/0-ном содовом растовре:
д)	нейтрализация раствором железного купороса и гашеной извести при
температуре 80—90°;
е)	отпуск и контроль (в очпускном отделении термического цеха).
Для выполнения указанной технологии жидкостной цементации в отделении
установлены три автоматизированные линии, каждая из которых включает
в себя:
моечную машину 1 размером 1,0x0,7x0,5 м;
сушильную шахтную электропечь 2 с размерами рабочего пространства
11,875x0,554x1,0 м;
299
электродную цементационную ванну 3 с размерами рабочего пространства
3,20x0,5x0,4 м;
электродную соляную ванну 4 для подстуживания перед закалкой с разме-
рами рабочего пространства 0,6X0,5x0,4 м:
закалочный масляный бак 5 размером 1,2X1,0х0,5 л;
моечную машину 6 размером рабочего пространства 1,0x0,7x0,5 м;
нейтрализационную машину 7 размером рабочего пространства 0,7х0,7х
х0,5 м.
Средняя производительность одной линии (расчетная) составляет 170 кг/час.
При трех линиях в отделении коэфициент загрузки их составит
2900 000 J QQ g со:
с621-170-3 ши~в0 /о-
Комплект оборудования для цианирования деталей состоит из цианистой
ванны 8, закалочного бака 9, тупиковой моечной машины 10 и бака для нейтра-
лизации 11.
Электродная цианистая ванна производительностью 50 кг/час при двухсмен-
ной работе загружена на 63% .
Детали подаются в отделение жидкостной цементации на подвесном конвейере,
разгружаются на разгрузочной площадке перед линиями /, II и III. Детали
укладываются на приспособления, вместе с которыми подвешиваются на кон-
вейер автоматизированной цементационной линии.
Каждая автоматизированная линия имеет две системы конвейеров: систему
горизонтального перемещения и систему вертикального перемещения для пере-
носа из одной ванны линии в другие. Работа этих конвейеров сблокирована.
Скорость конвейеров линии обеспечивает необходимое время пребывания
деталей на той или иной операции согласно описанному выше процессу. Пройдя
весь цикл операций, подвески с деталями обратной ветвью конвейера подаются
к исходному пункту, откуда они были загружены. В этом пункте подвески сни-
маются, детали высыпаются в корзины подвесного конвейера и уносятся в тер-
мическое отделение для отпуска и контроля.
Для выполнения программы отделения необходимо 13 производственных
рабочих, восемь вспомогательных и четыре ИТР в четыре смены; всего списоч-
ный состав работающих 25 человек. Трудоемкость на 1 т выпуска, принимая 5-й
разряд за средний, составит
(13 + 8)..5 16150.4^
-------99~о--- — -=51 нормочас первого разряда.
Площадь отделения согласно планировке оборудования (см. фиг. 253)
составляет 756 .и2, в том числе: производственная площадь — 393 м2; кладовые
материалов—-57 м2; межоперационные склады и проезды — 134 м2', ремонт-
ная площадка — 48 м2; участок нейтрализации цианистых вод — 24 м2; уча-
сток нейтрализации цианистых отходов — 72 м2; душ, помещение для одежды —
28 м2.
Для нейтрализации цианистых отходов принято следующее оборудование:
бак 13 для приготовления раствора, бак 12 для нейтрализации отработанных
тиглей, нейтрализатор 14—16 цианистых отходов, дробилка 17 для дробления
цианистых отходов.
На жидкостную цементацию расходуется:
NaCN — 20 кг/т из расчета 2°/и от веса цементуемых дошлей
ВаС12 — 80 кг/т „	„	1,8% .,
NaCl и СаС1 — 12 кг/т „	„	1,2Э/О
Масло веретенное	20	кг/т	из	расчета 2% 01	веса цементуемых детален
Сода кальцинированная — 50	кг/т	„	„	5° у	„
Железный купорос	— 20	кг>т	..	,,	2%	..
Гашеная известь	10	кг/т	..	..	1%	...
Зои
Расход электроэнергии на операции цементации и закалки 1000 квт-ч1т.
Технико-экономические показатели
Л. Данные по отделению
Годовой выпуск....................................  .	. . 3000 т
Общая площадь............................................ 750	м2
Производственная площадь................................. 393	м2
Списочный состав работающих..............................  25	чел.
Количество производственных рабочих ...................... 13	чел.
Расход электроэнергии.................................  101/0	квт-ч!т
Б. П о к а з а т е л и
Выпуск на 1 м2 общей площади..........................	.... 4.0 /п
Выпуск на 1 м2 производственной площади .......................7,65	т
Выпус на одного работающего ................................... 120	mjzod
Выпуск на одного произволе/венного рабочего...................  230	т!год
Удельный расход условного топлива..............................0,38	тт
Цехи для окончательной термической обработки. На машиностроительных
/аводах таких, как тракторные, автомобильные и т. п., при крупносерийном и
массовом производстве термические цехи экономически целесообразно раз-
мещать при соответствующих механических цехах. Целесообразность такой
компоновки подтверждена работой передовых заводов, при этом межцеховой
Фиг. 254. Термический цех для обработки автомобильных деталей.
транспорт заменяется подвесным конвейером, соединяющим все цехи после-
довательной обработки.
Термический цех как промежуточное производственное звено включен в еди-
ный производственный поток, а подвесной конвейер в этом случае выполняет
роль не только механизированного транспорта, но и в известной мере движу-
щегося межцехового склада деталей.
На фиг. 254 представлена примерная планировка оборудования термического
цеха при механическом корпусе машиностроительного завода.
Согласно техническим условиям в цехе намечены следующие схемы техноло-
гического процесса.
С х е м а 1. Зубчатые колеса, изготовляемые из стали 12ХН4Л,подвергаются
цементации на глубину 1,0—1,5 мм, непосредственной закалке в масле, про-
мывке в моечной машине, высокому отпуску, нагреву под вторичную закалку,
охлаждению в масле, промывке и низкому отпуску. Всего по этой схеме обра-
батывается 5,8 т в сутки.
Схема 2. Различные детали, изготовляемые из стали марок 20Х и 18ХГТ,
подвергаются цементации на глубину 1,0—1,3 мм, непосредственной закалке,
промывке и низкому отпуску. Всего по второй схеме обрабатывается 11,6 т
в сутки.
301
Схема 3. Различные детали, изготовляемые из стали 40Х, подвергаются
закалке в масле, промывке и высокому отпуску. Всего по третьей схемеобрабаты
вается 6 т в сутки.
Кроме обработки деталей по этим трем основным схемам, часть деталей
подвергается закалке в соляных ваннах с отпуском (в количестве 1,4 т в сутки),
цианированию с отпуском (0,1 т в сутки), цементации в шахтных печах с по-
следующей закалкой и низким отпуском (0,8 т в сутки), цементации в ретортных
печах (0,24 tn в сутки).
Всего суточная программа цеха составляет около 28 т.
Для выполнения программы в цехе установлены пять термических поточных
линий.
Линия / предназначена' для ведения процесса по схеме 1. Она состоит из
цементационной толкательной двухрядной печи 1 газового отопления с трубча-
той системой обогрева, активной площадью пода 1,0x8,0 л; закалочного меха-
низированного бака 2; моечной машины 3; толкательной двухрядной печи 4
площадью пода 1,0x3,0 м, газового отопления с трубчатой системой обогрева
для высокого отпуска; камеры ускоренного охлаждения 5; закалочной толка-
тельной двухрядной печи 6 площадью пода 1,0 X 2,5 м, газового отопления с труб-
чатой системой обогрева; механизированного бака 7; моечной толкательной
машины 8 и толкательной печи 9 площадью пода 1,0x3,0 м рециркуляционного
типа для низкого отпуска.
Линии II и III предназначены для работы по схеме 2 технологического
процесса.
В состав этих двух термических линии входят такие же элементы оборудова-
ния, что и в линии I, за исключением оборудования для вторичной закалки.
Линия IV предназначена для работы по схеме 3 технологического процесса.
Она включает в себя закалочную конвейерную печь 10 площадью пода 0,7 >'
х 4,Олт, газового отопления с трубчатой системой обогрева, закалочный конвейер-
ный бак 11, промывную конвейерную машину 12 и конвейерную рециркуляцион-
ную печь 13 площадью пода 0,7X6,0 м, газового отопления для низкого от-
пуска.
В линию V включены шахтная электропечь 14 типа Ц-90 для цементации,
охладительный колодец 15, закалочные баки 16, печи 17 и 18 для низкого от-
пуска типа ПН-32, баки 19 для замочки после отпуска и ретортная печь 20
для цементации мелких деталей простой формы.
Все шахтные печи обслуживаются монорельсом с электротельфером 21.
Первые три линии полностью автоматизированы. После загрузки деталей
на поддон от начала цементации до конца выдачи из последней печи процесс
совершается автоматически.
Линия IV, состоящая лишь из конвейерных печей и баков, также полностью
автоматизирована.
В первых трех линиях детали обрабатываются на всем протяжении па под-
донах размером 400x500 мм. Всего в собственно цементационной печи разме-
щается 15 рядов или 30 поддонов. На каждом поддоне укладывается в среднем
96 кг деталей.
Время цементации на глубину 1,0—1,5 мм в среднем составляет 9 час.,
что соответствует скорости цементации в газовом карбюризаторе.
Период толкания 36 мин.
Производительность двухрядной печи
/<, -= Ь°^-2 -320 кг/час (нетто).
Норма производительности цементационной печи
г, Рн 320	,
Рр —- -=	- 40 кг м2час.
Г К	'
302
Производительность всех звеньев линии, расположенных последовательно
за цементационной печыо, соответствует производительности цементационной
печи.
Следовательно, суточная производительность первых трех линий с учетом
коэфициента их загрузки 75% составит 320-24  3 0,75 17 200 кг или 17,2 m,
из них по схеме 1 обрабатывается 17,2 : 3=-5,8 т, остальные 11,4 т обрабаты-
ваются по схеме 2 технологического процесса.
На линии IV обрабатываются пальцы, небольшие валики и тому подобные
детали из стали 40X.
Норма производительности по этой линии, считая но закалочной печи,
принята 150 кг,м2час (нетто); тогда полная производительность линии составит
150-2,8-24-0,75=7560 кг в сутки или 7,5 т в сутки.
Термической обработке в электродно-соляных ваннах 22 и 23 типа С-50
подвергается 1,5 m деталей в сутки, в том числе 1,4 т закаливается и 0,1 т
подвергается цианированию.
В шахтной печи 14 типа С-90 и в ретортной печи 20 подвергается цементации
1050 кг деталей в сутки.
Отпуск после закалки и цианирования деталей в соляных ваннах, а также
закаленных после цементации в шахтных печах производится в печах 17 и 18
типа ПН-32.
Часть деталей в целях упрочнения проходит наклеп дробью в дробеструй-
ной машине 24.
Приготовление газового карбюризатора производится из керосина в трех
пиролизных установках 25, 26 и 27.
Охлаждение масла от закалочных баков производится в маслоохладитель-
ной установке, состоящей их трех охладителей общей поверхностью охла-
ждения 45 мг.
Защитная атмосфера для закалочных печей приготовляется из генератор-
ного газа в генераторах 28 и 29.
Все печи термических линий отапливаются смешанным газом с теплотворной
способностью 1800 ккал,м', за исключением шахтных печей и соляных ванн,
обогреваемых электричеством.
Детали, подвергаемые термической обработке, поступают в термический
цех в специальной таре на люльках по подвесному конвейеру и разгружаются
в пункте А на рольганги 30 перед термическими линиями,а порожняя тара —
на пустые места люлек конвейера.
Из этого пункта детали укладывают на поддоны и проталкивают в печи 1;
из этих печей нагретые поддоны с деталями вытаскивателем выдаются в механи-
зированные баки 2.
После охлаждения поддоны из баков поступают на толкатель моечной ма-
шины и этим же толкателем проталкливаются сквозным потоком в печь для высо-
кого отпуска.
Из отпускной печи поддоны выдаются при помощи вытаскивателя. Детали,
обрабатываемые по схеме 2, в этом пункте разгружаются и в специальных ящи-
ках электротельфером 31 передаются на участок правки и контроля, а пустые
поддоны подаются по рольгангу к загрузочному концу линии. Окончательно
обработанные детали загружаются в свободный ящик и закатываются на
люльки подвесного конвейера, которым уносятся в механический цех для
шлифования.
Детали на линии / доходят до участка правки в порядке технологического
перемещения.
Линии IV и V получают детали по рольгангу от того же подвесного конвей-
ера в пункте Б п в процессе технологического перемещения доставляют до
участка правки, откуда после правки и котроля по подвесному конвейеру пере-
даются в механический цех.
Общая площадь термического цеха 2500 м ’, в том числе производственная
площадь 2000 лг.
Количество производственных и вспомогательных рабочих 45 человек в три
смены.
303
Принимая 5-й разряд за средний, приведенная к 1-му разряду трудоемкость
1 т термически обработанных деталей составит
45 •8•5 с	.
28 = 64 нормочаса на 1 tn.
Расход топлива определен по к. п. д. печей, считая к. п. д. цементационной
печи 8% , закалочной печи 18% , печи для высокого отпуска 25% , печи для низ-
кого отпуска 25?4>.
1 Принимая теплоемкость стали равной 0,17 кал. град, а температуры —
цементации 930°, высокого отпуска 500°, закалки 800° и низкого отпуска 200*,
получим расход топлива:
по схеме 1.
„	0,17-93(1	1ПП ,	0,17-500 1ПП , 0,17-800..„	, 0,17-200	. Лп
Q1=-----g----- 100 7----— 100 |----г-— 100	!—Нт?----ЮО	3216 ккал, кг.
о	хЭ	1 о
по схеме 2:
п 0.17-930	, 0,17-200 ,пп О11Г
Q., =---g----100 --------— 100	2116 ккал:кг
о	—D
по схеме 3 процесса (4-я линия)
п 0,17-800 1nn , 0,17-.с00
Q.. =---г-— 100 3—— 100	1100 ккал, кг
‘	18	1 2о
или
1Н 0-1000 _
1800
610 м3 4 5 6 т.
Усредненный расход газа по всем операциям составит
.5.8-1780 + 11.6-1180 + 6-610
----------г-т----------- 90 ir ш
или
1	- 1OUv ~ о I
—-тт—— = 0,3 т/т условного топлива.
Относя все косвенные затраты к цеховым расходам и принимая таковые для
данного цеха как цеха с большой степенью механизации и автоматизации в раз-
мере 700% , что совпадает с нормами по аналогичным цехам ряда заводов, ориен-
тировочная себестоимость 1 т обработки определится из следующих расчетов:
1.	Топливо 1190 X 0,12 = 142 руб. (стоимость 1 м'Л смешанного газа по проектным
данным 12 коп.)
2.	Основная зарплата.................................... 61X1,62-67 руб.
3.	Начисления на зарплату . ........................ 64X0,11 = 7 р. 0.5 к.
4.	Дополнительная зарплата ......	.................. .64X6,12= 7 р. 70 к.
6.	Износ инструментария................................. 64 X 1,32 = 84 р. 50 к.
6.	Цеховые расходы ..................................... 64 X 1.-52 X ? = 470 р.
7.	Общезаводские расходы................................ 64X 0,95 = 61 р.
И того цеховая себестоигость....................83.)	р. 25 к. за 1 т
Основные технико-экономические показатели
1. Выпуск на 1 м* 1 2 производственной площади....................4,3	m/zoJ
2. Выпуск на 1 м1 общей площади............................. ....	3,42
3. Выпуск на одного производственного рабочего ..................190
4. Трудоемкость 1 т выпуска ................................. ...	64 нормочаса
5. Цеховая себестоимость 1 т выпуска.............................	839 р. 2.5 к.
6. Норма расхода условного топлива...............................0,3	т/т
304
размеров и отпускной электро-
Шлифовомное отделение
I _ I
<?д“±±]
Токарное отделение
Фиг. 255. Термический цех для обра-
ботки подшипниковых колец с желоб-
чатым транспортером в качестве меж-
цехового транспорта.
Наиболее высокая степень автоматизации термической обработки дости-
гается при наличии однородных по форме и техническим условиям деталей.
. Примером такого производства может служить комплексное изготовление
подшипниковых колец. На фиг. 255 приведен пример расположения оборудова-
ния в термическом цехе для окончательной термической обработки подшипни-
ковых колец из стали ШХ15.
В цехе установлены три автоматизированные термические линии.
Каждая термическая линия состоит из конвейерной электропечи 3 типа К-160,
закалочного конвейерного бака 4, моечной конвейерной машины 5, установки 6
для охлаждения колец с целью стабилизации
печи 7 типа КО-55.
Кольца из токарного отделения посту-
пают в термический цех по многожелобча-
тому транспортеру 10 и, попадая в терми-
ческий цех, заполняют три бункера 1. Как
на транспортере, так и в бункере кольца все
время находятся в вертикальном положении.
Из бункеров 1 кольца выдаются при помощи
ритмопитателя и по желобу попадаютна пуль-
сирующий лоток 2. Кольца, находясь в пуль-
сирующем лотке в неустойчивом положении,
надают и в горизонтальном положении со-
скальзывают с лотка на конвейер закалоч-
ной печи 3. После нагрева в закалочной
печи кольца, дойдя до разгрузочного желоба,
падают в конвейерный закалочный масляный
бак 4 и после охлаждения конвейером выно-
сятся из бака и ссыпаются по наклонному
склизу на конвейер моечной машины 5. После
промывки кольца сползают по наклонному
склизу на конвейер охладительной камеры
6. Конвейером охладительной камеры кольца
по наклонному склизу скатываются на кон-
вейер отпускной печи 7.
После отпуска кольца проверяются на
твердость тарированным напильником и кла-
дутся в приемные гнезда подъемника 8. С этой
позиции кольца опять передвигаются в вертикальном положении. Поднятые
подъемником кольца по наклонным желобам скатываются в желоба горизон-
тального приводного транспортера 11. При качении на горизонтальном желоб-
чатом транспортере кольца в определенных пунктах теряют опору и попадают
на наклонный желоб, по которому скатываются в секции бункеров 9, из
которых выпускаются при помощи ритмопитателя па горизонтальный желоб-
чатый транспортер и распределяются по соответствующим шлифовальным
станкам в цехе шлифования.
Весь цикл собственно термической обработки автоматизирован за исключе-
нием контрольных операций.
В конце каждой линии кольца проходят выборочный контроль на твердость
н 100%-пый осмотр. Это единственное место, где требуются три контролера в
смену на все три линии.
Термический цех работает по единому графику с токарным и шлифовальным
отделениями.
На подъемниках 8 при опускании кольца в гнездо срабатывает счетчик,
показывающий количество колец, прошедших за смену.
Производительность каждой такой линии 250 кг/час. В закалочные печи
подается защитная атмосфера от установок 12 по одной на каждую печь.
Применение желобчатых транспортеров с бункером в начале цеха и в конце
его дает возможность организовать непрерывный процесс термической обработки
в течение трех смен.
20 Ерохин и Самохин 2957
305
Токарное отделение при работе в две смены дает в единицу времени несколько
больше колец, чем за это же время обрабатывает термический цех. Этот избыток
постепенно скапливается в бункер, и к концу двухсменной работы токарного
участка в бункере накапливается достаточное количество колец для работы
термического цеха в третью смену.
ЛИТЕРАТУРА
1.	Раузин Я. В., Термическая обработка хромистой стали, Машгиз, 1950.
2.	Малышев Б. В., Сборник докладов на Московской конференции по термической
обработке, Машгиз, 1948.
3.	Вологдин В. П., Поверхностная индукционная закалка, Оборонгиз, 1947.
4.	Лозинский М. Г., Поверхностная закалка и индукционный нагрев стали, Маш-
гиз, 1949.
5.	М о и д р у с Д. Б., Рациональный выбор установок индукционного нагрева, «Вестник
электропромышленности» № 7, 1950.
6.	Н и к о л а е в Е. Н., «Автомобильная и тракторная промышленность» № 3, 1951.
7.	Шепеликовский К. 3., Механизированные установки для нагрева деталей то-
ками высокой частоты. Комплексная механизация производственных процессов в маши-
ностроении, вып. 2, Машгиз, 1950.
8.	Г о т л и б Л. И., Основы технологии пламенной поверхностной закалки (ЦНИИТМАШ),
книга, 12, Машгиз, 1948.
9.	Ясиогородский И. 3., Нагрев металлов и сплавов в электролите, Машгиз,
1949.
10.	Любо вич Ю. О., Экономика машиностроительного завода, Машгиз, 1948.
11.	«Вестник машиностроения» № 2 за 1951 г.
12.	БудринД. В. и Красовский Б. А., Нагрев и охлаждение тел различной
формы, Труды Уральского института филиала АН СССР.
13.	Тайц Н. Ю., Технология нагрева стали, Мегаллургиздат, 1950.
14.	Соколов К- Н., Оборудование термических цехов, Машгиз, 1950,
15.	Лиичевский В. П., Металлургические печи, ОНТИ НКТП, 1936.
16.	М и и к е в и ч А. Н., Химико-термическая обработка металла, Машгиз, 1950.
17.	Гуляев А. П., Лахтин Ю. М., Т а р у с и н А. И., Термическая обработка
стали, Машгиз, 1946.
18.	Канторович, Термическая обработка стали н чугуна, Машгиз, 1950.
19.	Справочник проектанта машиностроительных заводов, Машгиз, 1946.
20.	Энциклопедический справочник «Машиностроение», т. 14, разд. 5, Проектирование маши-
ностроительных заводов и организация производства, Машгиз, 1947.
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие .............................................................. 3
Введение.................................................................. 5
Механизация и автоматизация—меюды усовершенствования технологии терми-
ческой обработки	металлов ..................................... 5
РАЗДЕЛ ПЕРВЫЙ
СРЕДСТВА МЕХАНИЗАЦИИ И АВТОМАТИЗАЦИИ
Глава I. Общие положения................................................. 10
Классификация и основные расчеты..................................   10
Системы привода и приводные механизмы............................... 22
Специфические условия и применяемые материалы....................... 38
Переход к автоматизации ............................................ 45
Глава II. Специальные устройства механизации............................. 50
Загрузочные и разгрузочные механизмы................................ 50
Устройства для перемещения деталей в процессе обработки............. 69
Глава III. Автоматика.................................................... 85
Управление механизмами ............................................. 85
Регулирование тепловых режимов...................................... 98
Атмосфера и давление в рабочем пространстве термического агрегата .... 114
РАЗДЕЛ ВТОРОЙ
МЕХАНИЗИРОВАННОЕ ОБОРУДОВАНИЕ
Глава 1. Печи периодического действия......................................122
Камерные печи и загрузочные устройства...............................122
Печи с выдвижными подами...........................................  126
Шахтные печи.........................................................130
Колпаковые печи .....................................................137
Контейнерные печи .................................................  141
Печи с вращающимися ретортами........................................‘42
Элеваторные печи ....................................................143
Глава П. Печи непрерывного действия........................................147
Печи для нормализации с толкателями..................................•	. 147
Печи для закалки........................................................132
Печи для газовой цементации..............................................1™
Печи для отжига.........................................................1°“
Печи конвейерные........................................................1°3
Глава III. Агрегаты непрерывного действия.....................................174
Агрегаты для термической обработки поковок автотракторных деталей . . . 175
Агрегаты для термической обработки вагонных	деталей...................185
Агрегаты для термической обработки деталей подшипников качения..........187
Агрегаты для термической обработки деталей различного назначения .... 197
Агрегаты для отжига на ковкий чугун.....................................204
370
Г л а в a IV. Установки поверхностного нагрева..............................206
Установки для поверхностной закалки с нагревом токами высокой частоты , . 206
Установки для пламенной поверхностной закалки. Сущность процесса. .... 214
Установка для нагрева в электролите...................................219
Глава V. Охлаждающие устройства	и	вспомогательное оборудование ...	. 221
Охлаждающие устройства................................................221
Очистка деталей от окалины............................................236
Поверхностное упрочнение	......................................244
Промывка деталей......................................................246
РАЗДЕЛ ТРЕТИЙ
МЕХАНИЗИРОВАННЫЕ ЦЕХИ
Глава I. Механизация и экономика термического цеха.........................252
Механизация - основной источник снижения трудоемкости................253
Производственный цикл термической обработки и пути его сокращения . . . . 255
Поточный метод производства при термической обработке............... 256
Использование фонда времени ........................................ 259
Установление технико-экономических норм времени......................260
Длительность процесса термической обработки..........................262
Длительность процесса при химико-термической обработке...............267
Г л а в а II. Организация механизированных термических цехов...............273
Особенности термических цехов .......................................273
Расчет основных и оборотных фондов...................................276
Расчет основного оборудования ..................................... 277
Определение состава рабочих..........................................284
Глава JII. Планировка оборудования термических цехов и технико-экономические
показатели.................................................................285
Основные принципы определения площади цеха и планировки оборудования . 285
Планировка оборудования и технико-экономические показатели термических
цехов для обработки поковок подшипниковых деталей.................286
Планировка оборудования и технико-экономические показатели термических
цехов для обработки поковок автомобильных деталей.................292
Планировка оборудования и технико-экономические показатели термических
цехов для окончательной термической обработки деталей.............297
Литература...............................................................  306
Технические редакторы Г. ф, Соколова и Д. Я. Тихонов	Корректор М. И. ГвоздиевсиаН
Обложка художника А. ,7. Бельского
Сдано в производство 20/VIII 1952 г. Подписано к печати 17/ХП 1952 г. Т-09439 Тираж 6000 экз.
Прч. л. 27,74 (4 вкл.). Уч.-нзд. л. 29,6. Бум. л. 10,12. Формат 70Х198'/ц! Зак. 2957.
Номинал — по прейскуранту 1952 г.
__________________________________________\_______ ____________________
1-я типография Машгиза, Ленинград, ул. Моисеенко, 10.
ЗАМЕЧЕННЫЕ ОПЕЧАТКИ
Стр.	Строка	Напечатано	Должно быть	По чьей вине
119	1-я сверху	чам	тем	Авт.
133	7-я снизу	300 квт!т	300 квт-ч/т	в
133	7-я снизу	380 кет i in	380 квт-ч,т	я
252	13 я сверху	затрачиваются	затрагиваются	Тип.
281	Форма № 7	Печь .	. площадью пода 3,5 м3	Печь . . . площадью пода 3,5 м2	Корр.
288	20-я снизу	(115.24)	(15. 24)	Авт.
298	Табл. 28. 2-я колонка, 9-я снизу	л/2	м3	я
Ерохин и С а м о х и и. 2-TS7.
А
В
С
В
А
В
С
D
™%78K2BW
8 БК 7
Чяна—
4ПР
ЗПР
2ПР
ЭД-2
ЗД-4

эд-з
Схема расположения конечных выключателей
70
7BKok>
~4р8ВК
ЗВКси
Разгрузочное окно.
<а38К
Загрузочное окно
Вал кривошипа
6 в
РВ-1
2ПК
1К0-2
1РП-1 1ПМЗ-
^^15
1ПУ-3
юмог
16
17л
W-
зт
6ПР
6ПР 5ПР.
К потенциометру >
На освещение щита
Т	4 Г
58К Q 98К
Вытаскиватель
2РТ
37
ЗРТ
40
4РТ
	Сигнал звуковой
	Реле времени МРВ-27
	Эл. ввиг. №1 механизма подъема заслонки загрузочного окна
	Эл. ввиг. №2 механизма подъема заслонки раз- грузочного окна
1г>	Эл. ддиг. №3 толкателя поддонов
	Эл. двиг. №4 вытаскивателя
	Контроль напряжения
к-1 Судан
42
1РВ
1РП
1РТ
34
1ПМЗ
32
1ПМ0
СЮ ЭМ
1ПМЗ-2
2ВК-1
9 И
КС-1
7BK-1
33
1ПМ0-1
2ПМ0
1РП-2_______
" ZYMr 2K3-ltfi > .
1ПУ-4
2РМЗ-2
13 15
КС-2
-И-
2П,
8™ 14 2РП
»1ПУ-5
ЗВК-1
35
2ПМЗ
8 8К
36
12
1КВ-1 ЗПМ
^^38^2 1^
к—А °—° °-*-
^2ВК-2	18
8 ДВД ю ЗРП
ЗРП-1 4ПМН-
ТТУ 2КВ-1
К2Г3 -г 2КН-2 31
1ГНГ-6
21 23
4РП-1
—II—
5BK-1
38
4ПМВ
in 4PMBi\
b-XwiMH-l
Ы1МН
, i\ Zno 2!	r—p
29 4ПМВ-2%Л39
7SBK~2 ц 4РП
Условные обозначения
—<S)—	Вольтметр
	Рак тепловое
	Сигнал звуковой
$	Предохранитель плавкий трубчатый
	Выключатель пакетный трехполюсныи
	Выключатель пакетный двухполюсный
“-И- "ни	Контакты реле: а) нормально закрытые: ^нормально открытые	Г
—о-лА/Ч>—	Катушка реле
	Контакты конечного выключателя: ^нормально замкн.;6)нормально разомкнцт
«>=£□ В) -о	-ст д-	Контакты кнопки управления: а)разомкнутый; ^замкнутый
	Катушка контактора
о\/о	Контакт реле с выдержкой времени на замыкание
	Контакт переключения управления
Фяг. 100. Схема автоматического управления механизмами термического агрегата с электрическим приводом*,
•лектролвигатель механизме подъема заслсшси загрузочного опа; 9Д-3 — алектродвигаталь механизма подъема разгрузочного окна: НЛ-3— адактропигаталь тодматала: ЭД-i^—
53
24
а,
5Л
К2 б 37
Ll_°j
ВК11-1 8К17~2
6Н.3.5
5 И. 0.34
01
*^VAAA/\/V^---
РК1-1
-гНЬг-
380в. 50 пер.
3
ДВтоматическое
управление
Ручное
управление
(1) КП
С^П С 11 (6)-7
23
А
7
ВК11-2
ИТ-ГД
1°Н.З°12
50
110 В.
22
22
з'б\
Л1
^/T7^'~7
’ fH.O^TT
48
51__13.
52 I 1		-°(3) сэ—		
1' ’ и		Урв	1 1 —	>	1£
49 13	РК17-1РК12-3
------------------------
PKie-i,.^85 54
-----------
________PK1B-2 _________
Г 72
54 v *3
ЗЧРК18
	1
	7С
	'	7е
	7С
	
	7С
	7С
	7°
	7°
	7°
	7°
	7°
PK16-1
-------g.
-^=ЪР-К17-1]
k8 H 3 UU
' ’ PK2-1
'83 ^7Ka77VVVxA'/J
'^~Zt3-i GO
86 РКб8-!^1
87 pk% m 2‘
89 PK9-1 ГО 16
~90 "ю Г7?-, 10
PK1O-1UL\
~1 Ш
PK11-1
~92	"47 ГП147
РК12-1^
93	. ГО 33
PK13-1
9^ PK1^1^W
~95	"?1 [76J31
pkis-i^
~S6	"20 [78720 и
Qsi p^-3
^\PK16 813PK16-2	~
&3
i ,		— ' I Q O—*—
44iZ__uJ
II
РК2-2,,__________
Т701 "
РК17-2 РК1-5_
J 74* fe 52*^1
ВК10-1 j° °1В ВК15-1
^Н.(^~вК±Н 64аН.1Й9
ВК92Ц~6^ц/?7
~1°Н.§Г
ВК13-1
1Н.0.68
ВК8-1
~j°K0^7i
ВК2-1
ВК11-3
 '[fTW^57	РК1-4 ® РК2Д-1
Ал/А РК1 5^	56*3
РК1-2	РК12-2
U 719’585оЗ
РК2 „РК16-4 „РКП ~7
В1РК2д6160	60 3
3 РКЗ РК4~5
1
РК4~2 8^-£б9 РК5В53
B^pm.^^66
68 Н.О. ‘fB 66
8
71ho26	26.v/70^
^h.o0!*
72»^ пУУто~:„
BK6-1727i.0773 7i.d4T
72№$50 BK11-4
к
BK4-2 V 48 BK5-2
'ВК14-2
ВК7-1
Т~1°Н.а28
ВКЗ-2
Т~™?39
т^2—
'°ВК1-2
РК6 РК1-3
87РК7 У/Зркц-6
«£2Г
"70*3
РКП-5
71}%
РКП-3
7РК1г 2	_ 7W7-2
'РК13 Pty-B | 76^3
Лю'зб
—-АЛД.
>48 28 v V80
3
Фиг. 105. Принципиальная электрическая схема управ-
ления гидравлическими механизмами.
по Ав
Фиг 192 Агрегат из двух печей для отжига отливок на ковкий чугун ^'и проавтотрактор пром).
н Самохин
2Л57
Фиг. 141. Печь с выдвижным подом для термообработки крупногабаритных изделий (Гипроавтотракторопром).
эхин и Самохин 2957