4. Расчет и проектирование сварочного контура машины

Сварочный контур - это система токоведущих элементов и электрических контактов, обеспечивающих подвод тока от вторичного витка трансформатора к свариваемым деталям и передачу к ним усилия сжатия.

рис.2 - Сварочный контур машины

Габаритные размеры контура: полный вылет L=500мм, Н=100мм.

Определяем сечения элементов контура, сечение q элемента контура и площадь контакта рассчитывают по допустимой плотности тока j:

ПВ=50% - относительная продолжительность включения.

j - допустимая плотность тока, А/мм²

По табл. 8 (1,с.20) выбираем j:

для электродов с полым сечением 20-30 А/мм²;

для хобота 2-3 А/мм²;

Определяем поперечное сечение хобота

где - вторичный ток на номинальной ступени.

Определяем расчетную нагрузку:

где Р_с=6*10⁵Н/м² - давление сжатого воздуха.

d_ц - диаметр пневмоцилиндра

Предварительно определяется d_ц

Р_св.=1200Н - усилие свариваемых деталей;

Р=3,5*10⁵

Принимается по ГОСТ d_ц=0,080м.

Из электрического расчета определяем диаметр хобота

из конструктивных соображений принимаем d_x=120мм.

Проверяем на прочность

где [у]=290 Мпа - предельное напряжение для меди М1.

W=0.1*d_x³=0.1*0.12³=1,7*10^-4 м³.

М=F_p*500*10^-3=3014.4*500*10^-3=1507,2 H*м.

Проверка на жесткость

- Момент инерции хобота

Е=0,8*10⁹ Н/м²

5. Расчет сварочного трансформатора

а). Номинальное вторичное напряжение холостого хода.

где Iсв.ном. - номинальный сварочный ток; А

Z_m^/ - полное сопротивление сварочной машины, приведенное ко вторичной цепи; мкОм

где - суммарное активное сопротивление сварочного контура;

S_к=H*L=50*10=500см² - площадь сварочного контура - индуктивное сопротивление сварочного контура;

R_тр^/=16мкОм - активное сопротивление обмоток тр-ра, привед. к вторичной цепи;

Х_тр^/=16мкОм - индуктивное сопротивление обмоток тр-ра привед. к вторичной цепи;

R_св.= 100*10^-6Ом - активное сопротивление зоны сварки;

б). Номинальная мощность трансформатора.

в). Определяем пределы регулирования вторичного напряженияхолостого хода.

Регулирование U2х.х. при контактной сварке осуществляется изменением коэффициента трансформации путем секционирования первичной обмотки.

Число ступеней регулирования в данном случае восемь.

За номинальную ступень принимается предпоследняя. Тогда максимальное вторичное напряжение холостого хода (на последней ступени) будет равно

Отношение МАХ вторичного напряжения к МІN принимается равным двум , тогда

г). Определение MAX и MIN число витков 1-й ступени

Ввиду того, что у большинства контактных машин один вторичный виток

где U₁ - напряжение на первичной обмотке трансформатора

U₁=U_c-U_к=380-1=379В

где U_c - напряжение сети, В

U_к=1 - падение напряжения на контакторе (тиристорном)

д). Электрическая схема переключения ступеней

Указанная схема (рис. ) позволяет регулировать вторичное напряжение путем переключения секций первичной обмотки на параллельное или последовательное соединение.

Вся первичная обмотка состоит из нескольких секций. Каждая секция состоит из двух частей, имеющих одинаковое количество витков, намотанных проводом одного размера и конструктивно уложенных в две совершенно одинаковые катушки. Только в этом случае активные и индуктивные сопротивления каждой части секции будут одинаковые и равномерно нагружены при их параллельном соединении.

1 СЕКЦИЯ 2 СЕКЦИЯ 3 СЕКЦИЯ

Части одной секции могут соединяться между собой последовательно или параллельно, а секции между собой всегда соединяются последовательно.

Электрическая схема соединения витков первичной обмотки для каждой ступени (при отношении W_1max/W_1min=2) составляют по следующему принципу.

На первой ступени части всех секций первичной обмотки включаются между собой последовательно:

1 ступень

I секция II секция III секция

n n 2n 2n 4n 4n

На второй ступени число включенных витков первичной обмотки должно быть меньше, чем на 1-й ступени. Это достигается путем параллельного включения частей обмотки 1-й секции.

2 ступень

I секция II секция III секция

n 2n 2n 4n 4n

Аналогично составляются схемы соединения частей на всех последующих ступенях. Число витков на каждой последующей ступени должно быть на «n» витков меньше, чем на предыдущей.

3 ступень

I секция II секция III секция

n n 2n 2n 2n

4 ступень

I секция II секция III секция

n 2n 4n 4n

5 ступень

I секция II секция III секция

n n 2n 2n 2n

6 ступень

I секция II секция III секция

n 2n 2n 4n

7 ступень

I секция II секция III секция

n n 2n 4n

На последней ступени части каждой секции включаются между собой параллельно, а секции последовательно.

8 ступень

n 2n 4n

Вторичное напряжение на каждой ступени определяется по формуле:

Первичный ток на номинальной ступени:

ПВ=50%

Определение первичного тока на каждой ступени производится по ф-ле:

Определение длительного первичного тока на каждой ступени производится по ф-ле:

Таблица 1.- Параметры трансформатора на различных ступенях.

N ступени	Число витков	U20, B	I1, A	I1д, А
1	210	1,8	28	20
2	195	1,9	33	23
3	180	2,1	38	27
4	165	2,3	46	32
5	150	2,5	56	39
6	135	2,8	68	48
7	120	3,0	87	61
8	105	3,6	114	79

Длительный вторичный ток на номинальной ступени:

На основание произведенных расчетов выбирается машина МТ-1602 стационарная.

Таблица 2. Техническая характеристика машины МТ-1602

Номинальный сварочный ток кА	16,0
Номинальная мощность кВА	80,0
Рабочий ход верхнего электрода мм	10,0
Усилие сжатия электродов кН.	6,3
Число ступеней регулирования	8
Толщина свариваемой стали мм	1,2+1,2 - 4,0+4,0
Габариты	1634*470*1630
Масса	520