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 металловвследствие соединения их атомов, при котором локальный нагрев свариваемыхдеталей протекающим электрическим током в зоне соединения сопровождаетсяпластической деформацией, развивающейся под действием сжимающего усилия.Особенность контактной сварки – значительная скорость нагрева, для чегонеобходимы машины большой электрической мощности.
Цель работы – приобретениенавыка расчёта параметров режима, элементов сварочного контура и трансформаторамашины для контактной точечной сварки.
2. Описание конструкции изделия и егоматериала
Решётка – аллюминевая.
Материал – Амг6: Al-94%, Mg-6%
Температура плавления – Тпл = 620 С°
Удельный вес – γ = 2,8г/см³
Коэффициент аккумуляции тепла- =2,35 Дж/см²·С°·с
Температуропроводность – а =0.7 см²/с
Теплопроводность – λ = 1,7 Дж/см·С°·с
Предел текучести – σт = 2500кг/см²
Удельное электросопротивлениепри Тпл — ρт= 7,1·10‾² Ом·см
Технические условия
1. Соединение группыА
2. Ставить по однойточки в перекрестии
40 20
40
180
180
Рис 1. Свариваемая деталь
1,2 8
2,.4
2,4
0,48
Рис2. 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 = 36мм
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 формыэлектрода
Выбираем пальчиковый электрод
3. Определяем размерэлектрода
3.1.Определяем размер рабочейповерхности электрода
dэ= 2∙S+ 3 = 2∙2,4+3=7,8 — диаметр рабочей поверхностиэлектрода
3.2.Определяем остальные размерыэлектрода
— диаметр средней частиэлектрода — D= 20 мм
— диаметр охлаждающего канала--------------- d0= (0.5…0,6) D=0,6∙20=12 мм
— расстояние от рабочей частидо 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=24мм
— конусность 1:10
12
24
20
55
10
7,8
Рис 3. Конструкция сварочного электрода
4. Расчет режима сварки
4.1.Определяемформу циклограммы в зависимости от материала детали
tк
Fк
Fсв
Iсв
t
tсв
4.2.Находим сварочное давление Fсвкгс взависимости от толщины и материала
Fсв=(200...250)∙S=250∙2,4=600 кгс
4.3.Определяют расчётное значениесварочного тока из критерия М.В. Кирпичёва
Iсв=d
ρт– значение удельного сопротивления при Тпл, Ом∙см
С– значениекритерия Кирпичёва, С=20
Iсв– сварочныйток, А
Iсв=0,8=43590,93 А
4.4.Находим продолжительность импульсасварочного тока
tсв=
tсв– продолжительность импульса сварки, сек
σт– пределтекучести металла в холодном состоянии, кг/см²
d– диаметр сварной точки, см
h– высота сварной точки, см
Тпл– температураплавления металла, Сº
— коэффициент аккумуляциитепла, Дж/см²·С°·с
Fсв– давление сварки, кг
К – критерий технологическогоподобия, К=50
tсв= =0,27 сек
4.5.Определяем дополнительные параметрырежима сварки Fk
Fк=1,5∙ Fсв=1,5∙600=900кгс
4.6.Определение тока шунтирования
— Рассчитываем активноесопротивление горячей точки rт, Ом
rт = = = 3,4∙10 Ом
— Рассчитываем падение напряжения наэтом сопротивлении, В
Uш = rт∙ Iс в= (3,4∙10
— Значение критерия Неймана χ
χ = = = 0,46
— Определяют электрическое сопротивлениепостоянному току обеих пластин, Ом
R0ш=12∙10 Ом
— Активное, индуктивное и полное сопротивления ветви шунтирования
Rш= R0ш∙(1+0,6∙ χ∙ )=0,00012∙(1+0,6∙0,46∙ Ом
Xш= R0ш∙0,84∙χ=0,00012∙0,84∙0,46=4,6∙10 Ом
Zш=15∙10 Ом
— Определяем ток шунтирования
Iш=1000 А
4.7.Определяют расчётный вторичный ток
I2р=Iсв+Iш≈45000 А
4.8.Сводная таблица значений параметроврежима сварки и циклограмма сварки
Таблица1.
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
0,3 сек
900 кгс
600 кгс
43590,93 А
t
0,27 сек
Рис4. Циклограмма точечной сварки
5. Расчётвторичного контура
5.1.Конструктивновычерчиваем схему сварочного (вторичного) контура
370
200
600
Рис 5. Схема вторичного контура
5.2.Погабаритам сварочного контура конструктивно определяют его раствор Hсри вылетэлектродов lср
lн=lср=200 мм
Hср= 370 мм
l=600мм
5.3.Расчитываемсечение основных элементов вторичного контура(свечей,гибких шин, вторичного витка, хобота)
F1...n=
где i– допустимаяплотность тока А/мм² для данного сечения
Свеча
F1==1250 мм²
Гибкая шина
F2==8000 мм²
Вторичный виток
F3==6700 мм²
Хобот
F4=мм²
5.4.Определяем диаметр нижнего хобота
dn=9∙=9∙=45 мм²
Е– модуль продольной упругости меди Е=(1,1…1,3)∙10 кгс/мм²
5.5.Находимкоэффициент поверхностного эффекта для каждого элемента вторичного контура
Свеча
R1= Ом
где f– частота тока f=50 Гц
R– сопротивление 100 м проводника данного сечения Fn
К1=∙10=1,08
Гибкая шина
R2= Ом
К2=∙10=1,23
Вторичный виток
R3= Ом
К3=∙10=1,21
Хобот
R4= Ом
К4=∙10=1,18
Таблица 2.
Значение
Наимено-
ание элемента
Fn,
мм²
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
5.6.Находимактивное сопротивление токоведущих частей вторичного контура
R2к=
ρ1, ρ2,…, ρn–удельное сопротивление материала, Ом∙мм
l1, l2,…, ln– длина элементов вторичного контура по схемеконтура, см
R2к=
Ом
5.7.Находим активное сопротивлениеконтактных 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
5.8.Определяемактивное сопротивление участка электрод-электрод
Rэ-э=9 Ом
5.9.Находиминдуктивное сопротивление вторичного контура
Х2=
L–индуктивность, мкГн
l– вылет электродов, м
Н –раствор электродов, м
f–частота тока, Гц
Х2= Ом
5.10.Расчитываемполное сопротивление сварочного контура
Z==
==
=77 Ом
5.11.Вторичноенапряжение сварочного контура
U2н= I2рZ=45000∙0,00077=34В
5.12.Потребляемаяноминальная мощность
P2н= U2нI2р=34∙45000=1530кВА
5.13.Коэффициентмощности машины в процессе сварки
cosφсв=
=
6. Расчётсилового трансформатора
6.1.Исходныеданные 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
6.2.Расчётчисла 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
мм²
iн=2,8…3,2 А/мм²
4. Определяем общее сечение вторичноговитка
мм²
iн=4…5,5 А/мм² w2=2
6.3.Расчет сердечника трансформатора
1. Фактическое сечение трансформатора
см² = 906
В=(10000 – 14000) Гс — магнитная индукция
Кс=0,92 – 0,93---------------- коэффициент, учитывающий не плотность сборки
2. Геометрические размеры сердечника
мм
3. Геометрические размеры окнатрансформатора
Кзо– коэффициентзаполнения окна
мм
4.Вес трансформатора
362200 г = 362,2кг
вес железа
вес меди
кг
292
425
144 213 144
Рис6. Общий вид магнитопровода трансформатора
6.4.Проверочныйрасчёт трансформатора
6.4.1.Расчётпотерь тока холостого хода
1.Определить потери холостого хода в железе трансформатора, Вт
Рж=qж∙Gж=2∙917=1834Вт
qж — удельные потери в железе, Вт/кг. Они зависят от марки трансформаторной стали, толщины, качества сборки ииндукции
2. Определяем активную составляющую токах.х., А
Ia=А
3. Определяем реактивную составляющуютока х.х., А
А
lср=2(a+b+c)=2(14,4+21,3+29,2)=130cм – 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
6.4.2Расчёт нагрева магнитопроводатрансформатора
1. Определяем поверхность магнитопроводане закрытую обмотками
Sм=2b(2a+c+2b)+2h(c+2a+3b)+4ac=
=
=15489 см²
2. Проверка допустимой удельной тепловойнагрузки
Вт/см²
Вт/см²
6.4.3.Расчёт нагрева обмотоктрансформатора
1. Средняя длина витка первичной ивторичной обмоток
см
2. Активное сопротивление первичнойобмотки
Ом
3. Активное сопротивление вторичноговитка
Ом
4. Потери мощности на нагрев в первичнойи вторичной обмотках
5. Расход воды для охлаждениятрансформатора
см³/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 контактныхэлектросварочных машин, “Энергия” 1975. 280 с.
3. Кабанов Н. С. Сварка на контактных машинах. В-Ш. М.1973. – 255 с.
4. Оборудование для контактной сварки: Справочноепособие / Под ред. В.В. Сирнова – СПб.: Энергоатомиздат. Санкт-Петербургскоеотделение, 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
Списоклитературы 15