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