Технология

Расчёт параметров режима, элементов сварочного контура и трансформатора машины для контактной точечной сварки


МВО   РФ

                                  ТГУ   АМИ


        Кафедра” Оборудование  и технология сварочного производства”



                               Курсовая работа


                              Вариант 12-4-3-3



Студент :              Сафьянов Е. А.
Преподаватель : Климов А. С.
Группа:                Т – 307



                                 1. Введение


                     Контактная сварка - термомеханический процесс
образования неразъёмного соединения металлов вследствие соединения их
атомов, при котором локальный нагрев свариваемых деталей протекающим
электрическим током в зоне соединения сопровождается пластической
деформацией, развивающейся под действием сжимающего усилия. Особенность
контактной сварки – значительная скорость нагрева, для чего необходимы
машины большой электрической мощности.
                   Цель работы – приобретение навыка расчёта параметров
режима, элементов сварочного контура и трансформатора машины для контактной
точечной сварки .



               2. Описание конструкции изделия и его материала


Решётка – аллюминевая.
Материал – Амг6 : Al-94%, Mg-6%
Температура плавления –  Тпл = 620 С°
Удельный вес – ? = 2,8 г/смі
Коэффициент аккумуляции тепла - [pic] =2,35 Дж/смІ·С°·с
Температуропроводность – а = 0.7 смІ/с
Теплопроводность – ? = 1,7  Дж/см·С°·с
Предел текучести – ?т = 2500 кг/смІ
Удельное электросопротивление при Тпл  - ?т = 7,1·10?І Ом·см


Технические условия
   1. Соединение группы А
   2. Ставить по одной точки в перекрестии



                  40   20



             40


      180



                                     180

                          Рис 1. Свариваемая деталь


      1,2     8


      2,.4


      2,4


      0,48
                       Рис 2. Конструкция сварной токи



S = 2,4 мм
h = 0,2...0,7?S =0,5?2,4= 1,2 мм
g = 0,2?S =0,2?2,4= 0,48 мм
d = 8 мм
t = 30 мм
c = 36 мм



                            3. Расчет электродов

             1.  Определение материала электрода
Кадмиевая бронза  БрКд
легирующие элементы ------------------------------------  (0,9…1,2)% Cd
твёрдость  ---------------------------------------------------   (95…115)
HB
электропроводность, % к  отожженной меди   ------   (85…90)%

            2. Определение конструктивной формы электрода
Выбираем пальчиковый электрод

            3. Определяем размер электрода

3.1.Определяем размер рабочей поверхности электрода
    dэ = 2?S + 3 = 2?2,4+3 =7,8  - диаметр рабочей поверхности электрода
3.2.Определяем остальные размеры электрода
- диаметр средней части электрода --------------------- D = 20 мм
- диаметр охлаждающего канала --------------- d0 = (0.5…0,6) D=0,6?20=12 мм
- расстояние от рабочей части до дна охлаждающего канала
                       h = (0,75…0,8) D= 0,8?20=16 мм
- длина электрода --- L= 55 мм
- длина посадочной части --- l1=1,2D=1,2?20=24 мм
- конусность 1:10

      12



      24
      20


      55

      10



      7,8


                   Рис 3. Конструкция сварочного электрода


                           4. Расчет режима сварки

     4.1.Определяем форму циклограммы в зависимости от материала детали
      tк
      Fк

      Fсв
            Iсв

      t


      tсв


4.2.Находим сварочное давление Fсв кгс в зависимости от толщины и материала
                      Fсв=(200...250)?S=250?2,4=600 кгс

4.3.Определяют расчётное значение сварочного тока из критерия М.В.
Кирпичёва
                                 Iсв=d[pic]
?т – значение удельного сопротивления при Тпл, Ом?см
С – значение критерия Кирпичёва , С=20
Iсв – сварочный ток, А
                           Iсв=0,8[pic]=43590,93 А
4.4.Находим продолжительность импульса сварочного тока

                                  tсв=[pic]
tсв – продолжительность импульса сварки, сек
?т – предел текучести металла в холодном состоянии, кг/смІ
d – диаметр сварной точки, см
h – высота сварной точки, см
Тпл – температура плавления металла, Сє
[pic] - коэффициент аккумуляции тепла, Дж/смІ·С°·с
Fсв – давление сварки, кг
К – критерий технологического подобия, К=50

                            tсв= [pic] = 0,27 сек

4.5.Определяем дополнительные параметры режима сварки Fk
                         Fк=1,5? Fсв=1,5?600=900 кгс

4.6.Определение тока шунтирования

- Рассчитываем активное сопротивление горячей точки rт, Ом
                     rт = [pic] = [pic] = 3,4?10[pic] Ом

- Рассчитываем падение напряжения на этом сопротивлении, В
               Uш =  rт? Iс в= (3,4?10[pic])?43590,93 = 0,15 В

- Значение критерия Неймана ?
                          ? =[pic] = [pic] =  0,46

- Определяют электрическое сопротивление постоянному току обеих пластин, Ом
                        R0ш=[pic]=[pic]=12?10[pic] Ом
- Активное , индуктивное  и полное сопротивления ветви шунтирования
     Rш= R0ш?(1+0,6? ??[pic] )=0,00012?(1+0,6?0,46?[pic])=14?10[pic] Ом
               Xш= R0ш?0,84??=0,00012?0,84?0,46=4,6?10[pic] Ом
                        Zш=[pic]=[pic]=15?10[pic] Ом

- Определяем ток шунтирования
                            Iш=[pic]=[pic]=1000 А

4.7.Определяют расчётный вторичный ток
                             I2р=Iсв+ Iш?45000 А



4.8.Сводная таблица значений параметров режима сварки и циклограмма сварки
                                                                  Таблица 1.

|Свеча          |1250         |0,08         |1,08         |0,248        |
|Гибкая шина    |8000         |0,01         |1,23         |0,33         |
|Втор. виток    |6700         |0,012        |1,21         |1,375        |
|трансформатора |             |             |             |             |
|Хобот          |5000         |0,016        |1,18         |0,550        |



5.6.Находим активное сопротивление токоведущих частей вторичного контура
                                  R2к=[pic]


?1, ?2,…, ?n – удельное сопротивление материала, Ом?мм
l1, l2,…, ln – длина элементов вторичного контура по схеме контура, см

                                  R2к=[pic]
                                  [pic] Ом

5.7.Находим активное сопротивление контактных соединений
                           Rкон = nnRn.к.+ nнRн.к.
nn – число подвижных контактов  nn=2
Rn.к – сопротивление подвижного контакта Rn.к=1,5[pic] Ом
nн – число неподвижных контактов nн=9
Rн.к. – сопротивление неподвижного контакта Rн.к.=15[pic] Ом
                             Rкон =13,8[pic] Ом

5.8.Определяем активное сопротивление участка электрод-электрод
                               Rэ-э=9[pic] Ом

5.9.Находим индуктивное сопротивление вторичного контура
                                  Х2=[pic]
L – индуктивность, мкГн
l – вылет электродов, м
Н – раствор электродов, м
f – частота тока, Гц
                                 Х2=[pic] Ом
5.10.Расчитываем полное сопротивление сварочного контура
                                  Z=[pic]=
                                   =[pic]=
                                 =77[pic] Ом



5.11.Вторичное напряжение сварочного контура
                        U2н= I2р Z=45000?0,00077=34 В

5.12.Потребляемая номинальная мощность
                       P2н= U2н I2р=34?45000=1530 кВА

5.13.Коэффициент мощности машины в процессе сварки
                                cos?св=[pic]=
                                   =[pic]

                      6. Расчёт силового трансформатора

6.1.Исходные данные для электрического расчёта трансформатора
U1=380 В    I1н=4000 А f=50 Гц
U2н=34 В    I2н=45000 А     ПВ=20 %
U2max=1,1 U1=37,4 В
U2min=[pic]=18,7 В

6.2.Расчёт числа витков и сечение трансформатора
1. Рассчитываем число витков в первичной обмотке
                              w1=[pic]    [pic]

2. Рассчитываем эквивалентные токи на номинальной ступени
                 I2экв.н.= I2н[pic]кА   I1экв.н.= I1н[pic]кА

3. Определяем сечение первичной обмотки
                                  [pic]ммІ
                              iн=2,8…3,2 А/ммІ
4. Определяем общее сечение вторичного витка
                                  [pic]ммІ

                           iн=4…5,5 А/ммІ    w2=2



6.3.Расчет сердечника трансформатора
1. Фактическое сечение трансформатора
                           [pic]смІ = 906[pic]ммІ
В=(10000 – 14000) Гс ------- магнитная индукция
Кс=0,92 – 0,93 ---------------- коэффициент, учитывающий не плотность
сборки
2. Геометрические размеры сердечника
                     [pic] мм                    [pic]мм
3. Геометрические размеры окна трансформатора
                                  [pic]ммІ
Кзо – коэффициент заполнения окна
                             [pic] мм    [pic]мм
4. Вес трансформатора
[pic]=362200 г = 362,2 кг
вес железа
                                   [pic]кг
вес меди
[pic]
[pic]кг



      292


      425

      144   213  144


               Рис 6. Общий вид магнитопровода трансформатора



6.4.Проверочный расчёт трансформатора

6.4.1.Расчёт потерь тока холостого хода

1. Определить потери холостого хода в железе трансформатора, Вт
                           Рж=qж?Gж=2?917=1834 Вт

qж  - удельные потери в железе, Вт/кг . Они зависят от марки
трансформаторной стали, толщины, качества сборки и индукции

2. Определяем активную составляющую тока х.х., А

                                  Ia=[pic]А

3. Определяем реактивную составляющую тока х.х., А
                                   [pic] А


lср=2(a+b+c)=2(14,4+21,3+29,2)=130 cм – средняя длина магнитного потока
nз,?з – число и величина зазоров в магнитной цепи

4. Определяем полный ток х.х., А
                                   [pic]А

5. Сравниваем полученное значение тока х. х. с допустимым
                             [pic]  при  [pic]А
                                 [pic] < 10%

6.4.2Расчёт нагрева магнитопровода трансформатора

1. Определяем поверхность магнитопровода не закрытую обмотками
                       Sм=2b(2a+c+2b)+2h(c+2a+3b)+4ac=
                                   =[pic]=
                                 = 15489 смІ



2. Проверка допустимой удельной тепловой нагрузки
                                [pic] Вт/смІ
                                [pic] Вт/смІ

6.4.3.Расчёт нагрева обмоток трансформатора

1. Средняя длина витка первичной и вторичной обмоток
                                  [pic] см

2. Активное сопротивление первичной обмотки
                                  [pic] Ом

3. Активное сопротивление вторичного витка
                                   [pic]Ом

4. Потери мощности на нагрев в первичной и вторичной обмотках
                                   [pic]Вт
                                   [pic]Вт
                                   [pic]Вт

5. Расход воды для охлаждения трансформатора
                                [pic] смі/сек

6. Диаметр труб для охлаждения
                                  [pic] см



                              Список литературы

   1. Баннов М. Д. Конспекты лекций “Контактная сварка” часть I, Тольятти ,
      ТГУ, 1998. – 100 с.
   2. Рыськова З. Ф. Трансформаторы для контактных электросварочных машин,
      “Энергия” 1975. 280 с.
   3. Кабанов Н. С. Сварка на контактных машинах. В-Ш. М. 1973. – 255 с.
   4. Оборудование для контактной сварки : Справочное пособие / Под ред.
      В.В. Сирнова – СПб.: Энергоатомиздат. Санкт-Петербургское отделение,
      2000. – 848 с.
   Оглавление

         1. Введение
                                                   1

         2. Описание конструкции изделия и его материала
                2


         3. Расчёт электродов
                                            3

         4. Расчёт режима сварки
                                        4


         5. Расчёт вторичного контура
                                    7

         6. Расчёт силового трансформатора
                             11


         Список литературы            15
-----------------------
[pic]

[pic]

[pic]




смотреть на рефераты похожие на "Расчёт параметров режима, элементов сварочного контура и трансформатора машины для контактной точечной сварки "