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]