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

Размещено на http://www.allbest.ru/

МВО РФ

ТГУ АМИ

Кафедра ”Оборудование и технология сварочного производства”

Курсовая работа

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

Студент: Сафьянов Е.А.

Преподавател: Климов А.С.

Группа: Т - 307

Оглавление

Введение

1. Описание конструкции изделия и его материала

2. Расчёт электродов

3. Расчёт режима сварки

4. Расчёт вторичного контура

5. Расчёт силового трансформатора

Список литературы

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.

сварка контактный электрод трансформатор

1. Описание конструкции изделия и его материала

Решётка - аллюминевая.

Материал - Амг6 : Al-94%, Mg-6%

Температура плавления - Тпл = 620 С°

Удельный вес - г = 2,8 г/смі

Коэффициент аккумуляции тепла - =2,35 Дж/смІ·С°·с

Температуропроводность - а = 0.7 смІ/с

Теплопроводность - л = 1,7 Дж/см·С°·с

Предел текучести - ут = 2500 кг/смІ

Удельное электросопротивление при Тпл - ст = 7,1·10?І Ом·см

Технические условия

1. Соединение группы А

2. Ставить по одной точки в перекрестии

Свариваемая деталь

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

2. 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

Конструкция сварочного электрода

3. Расчет режима сварки

Находим сварочное давление Fсв кгс в зависимости от толщины и материала

Fсв=(200...250)•S=250•2,4=600 кгс

Определяют расчётное значение сварочного тока из критерия М.В. Кирпичёва

Iсв=d

ст - значение удельного сопротивления при Тпл, Ом•см

С - значение критерия Кирпичёва , С=20

Iсв - сварочный ток, А

Iсв=0,8=43590,93 А

Находим продолжительность импульса сварочного тока

tсв=

tсв - продолжительность импульса сварки, сек

ут - предел текучести металла в холодном состоянии, кг/смІ

d - диаметр сварной точки, см

h - высота сварной точки, см

Тпл - температура плавления металла, Сє

- коэффициент аккумуляции тепла, Дж/смІ·С°·с

Fсв - давление сварки, кг

К - критерий технологического подобия, К=50



tсв= = 0,27 сек

Определяем дополнительные параметры режима сварки Fk

Fк=1,5• Fсв=1,5•600=900 кгс

Определение тока шунтирования

- Рассчитываем активное сопротивление горячей точки rт, Ом

rт = = = 3,4•10 Ом

- Рассчитываем падение напряжения на этом сопротивлении, В

Uш = rт• Iс в= (3,4•10)•43590,93 = 0,15 В

- Значение критерия Неймана ч

ч = = = 0,46

- Определяют электрическое сопротивление постоянному току обеих пластин, Ом

R0ш===12•10 Ом



- Активное , индуктивное и полное сопротивления ветви шунтирования

Rш= R0ш•(1+0,6• ч• )=0,00012•(1+0,6•0,46•)=14•10 Ом

Xш= R0ш•0,84•ч=0,00012•0,84•0,46=4,6•10 Ом

Zш===15•10 Ом

- Определяем ток шунтирования

Iш===1000 А

Определяют расчётный вторичный ток

I2р=Iсв+ Iш?45000 А

Сводная таблица значений параметров режима сварки и циклограмма сварки

Обозначение	Iсв, А	Fсв, кгс	tсв, сек	Fк, кгс	Iш, А	Uш, В	Zш, Ом	I2р, А
Размерность	43590,93	600	0,27	900	1000	0,15	15•10	45000



4. Расчёт вторичного контура

Конструктивно вычерчиваем схему сварочного (вторичного) контура

Схема вторичного контура

По габаритам сварочного контура конструктивно определяют его раствор Hср и вылет электродов lср

lн=lср=200 мм

Hср= 370 мм

l=600 мм

Рассчитываем сечение основных элементов вторичного контура (свечей, гибких шин, вторичного витка, хобота)

F1...n=

где i - допустимая плотность тока А/ммІ для данного сечения



Свеча

F1==1250 ммІ

Гибкая шина

F2==8000 ммІ

Вторичный виток

F3==6700 ммІ

Хобот

F4==5000 ммІ

Определяем диаметр нижнего хобота

dn=9•=9•=45 ммІ

Е - модуль продольной упругости меди Е=(1,1…1,3)•10 кгс/ммІ

Находим коэффициент поверхностного эффекта для каждого элемента вторичного контура

Свеча

R1= Ом

=25 < 180

где f - частота тока f=50 Гц

R - сопротивление 100 м проводника данного сечения Fn

К1=•10=1,08

Гибкая шина

R2= Ом

=70 < 180

К2=•10=1,23

Вторичный виток

R3= Ом

=65 < 180

К3=•10=1,21

Хобот

R4= Ом

=56 < 180

К4=•10=1,18

Таблица

Значение Наименоание элемента	Fn, ммІ	Rn, Ом	Кn	ln, м
Свеча	1250	0,08	1,08	0,248
Гибкая шина	8000	0,01	1,23	0,33
Втор. виток трансформатора	6700	0,012	1,21	1,375
Хобот	5000	0,016	1,18	0,550

Находим активное сопротивление токоведущих частей вторичного контура

R2к=

с1, с2,…, сn - удельное сопротивление материала, Ом•мм

l1, l2,…, ln - длина элементов вторичного контура по схеме контура, см



R2к= Ом

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 Ом

nн - число неподвижных контактов nн=9

Rн.к. - сопротивление неподвижного контакта Rн.к.=15 Ом

Rкон =13,8 Ом

Определяем активное сопротивление участка электрод-электрод

Rэ-э=9 Ом

Находим индуктивное сопротивление вторичного контура

Х2=

L - индуктивность, мкГн

l - вылет электродов, м

Н - раствор электродов, м

f - частота тока, Гц

Х2= Ом

Рассчитываем полное сопротивление сварочного контура

Z==

==

=77 Ом

Вторичное напряжение сварочного контура

U2н= I2р Z=45000•0,00077=34 В

Потребляемая номинальная мощность

P2н= U2н I2р=34•45000=1530 кВА

Коэффициент мощности машины в процессе сварки

cosцсв==

5. Расчёт силового трансформатора

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==18,7 В



Расчёт числа витков и сечение трансформатора

1. Рассчитываем число витков в первичной обмотке

w1=

2. Рассчитываем эквивалентные токи на номинальной ступени

I2экв.н.= I2нкА I1экв.н.= I1нкА

3. Определяем сечение первичной обмотки

ммІ

iн=2,8…3,2 А/ммІ

4. Определяем общее сечение вторичного витка

ммІ

iн=4…5,5 А/ммІ w2=2

Расчет сердечника трансформатора

1. Фактическое сечение трансформатора



смІ = 906ммІ

В=(10000 - 14000) Гс - магнитная индукция

Кс=0,92 - 0,93 - коэффициент, учитывающий не плотность сборки

2. Геометрические размеры сердечника

мм мм

3. Геометрические размеры окна трансформатора

ммІ

Кзо - коэффициент заполнения окна

мм

мм

4. Вес трансформатора

=362200 г = 362,2 кг

вес железа

кг

вес меди

кг

Общий вид магнитопровода трансформатора

Проверочный расчёт трансформатора

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=А

3. Определяем реактивную составляющую тока х.х., А



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

А

5. Сравниваем полученное значение тока х. х. с допустимым

при А

< 10%

Расчёт нагрева магнитопровода трансформатора

1. Определяем поверхность магнитопровода не закрытую обмотками

Sм=2b(2a+c+2b)+2h(c+2a+3b)+4ac= = 15489 смІ

2. Проверка допустимой удельной тепловой нагрузки



Вт/смІ

Вт/смІ

Расчёт нагрева обмоток трансформатора

1. Средняя длина витка первичной и вторичной обмоток

см

2. Активное сопротивление первичной обмотки

Ом

3. Активное сопротивление вторичного витка

Ом

4. Потери мощности на нагрев в первичной и вторичной обмотках

Вт

Вт

Вт

5. Расход воды для охлаждения трансформатора

смі/сек

6. Диаметр труб для охлаждения

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.

Размещено на Allbest.ru

...