5.4. Механическая часть контактных машин
5.4.1. Корпуса и станины
Корпус машин прессового типа точечной, рельефной, шовной сварки состоит из силовых элементов: стенок корпуса 2, верхнего 1 и нижнего 6 кронштейнов (рис. 5.7, а). Они воспринимают значительный изгибающий момент от усилия сжатия деталей и обеспечивают необходимую жесткость всей машины. Для удобства изготовления, монтажа элементов корпуса, а также возможности регулирования раствора консолей нижний кронштейн обычно соединяют с передней стенкой болтами. В отдельных случаях оба кронштейна и стенки изготовляют в виде единой сварной или литой конструкции (жесткой скобы). Сварочный трансформатор, элементы механизма вращения и другие системы часто располагают в каркасе 3 за корпусом, реже сбоку стенок корпуса. При боковом расположении трансформатора или выпрямительных блоков переднюю стенку корпуса делают без проема, что дополнительно повышает жесткость. Силовую часть и каркас крепят на подставке 4. В некоторых случаях для разгрузки нижней токоведущей консоли и кронштейна устанавливают домкрат 5.
К
орпуса
(станины) машин стыковой сварки чрезвычайно
разнообразны и во многом зависят от
конструкции и сечения деталей. Корпус
состоит из следующих силовых элементов:
стола 1, неподвижного 2 и подвижного
3 зажимов (рис. 5.7, б). Сварочный
трансформатор и другая распределительная
аппаратура обычно монтируются внутри
стола 7. Усилие осадки Fос
действует, как правило, в горизонтальном
направлении. Для правильного положения
деталей до конца сварки силовая часть
должна обладать достаточной жесткостью.
В противном случае возможны перекосы
деталей и дефекты. Жесткость стола
существенно увеличивают за счет
размещения штанг 4. Для разгрузки
неподвижного зажима, если это возможно,
применяют жесткие упоры.
Элементы корпусов изготовляют из ферромагнитных сплавов (чугуна, стали), поэтому стремятся расположить элементы как можно дальше от проводников тока. Одну из консолей или зажимов машин электрически изолируют от корпуса гетинаксовыми или текстолитовыми прокладками и втулками.
5.4.2. Сварочный контур
Сварочный контур — это система токоведущих элементов и электрических контактов, обеспечивающих подвод электрического тока от вторичного витка трансформатора к свариваемым деталям.
В машинах точечной сварки контур состоит из консолей, электрододержателей, гибких и жестких шин, электродов, а также ряда других элементов. Размеры и конструкция элементов сварочного контура зависят от типа машины, сварочного тока и усилия сжатия, рабочего пространства, определяемого величиной вылета l и раствора h (см. рис. 5.2).
Чем дальше расположен трансформатор от электродов, тем больше вылет l и тем больше размеры деталей, которые могут быть сварены на данной машине без кантования. Однако увеличение вылета l и раствора h вызывает рост сопротивления вторичного контура и мощности, потребляемой из сети. Поэтому величина l вполне определенна для каждой машины и должна соответствовать стандарту или техническому условию на машины, например, 300, 500, 800, 1200, 1500, 1700 мм.
Верхнюю консоль изготовляют либо в виде короткого цилиндрического стержня, либо в виде жесткой шины с гнездом крепления электрододержателя. В первом случае она воспринимает изгибающий момент от усилия сжатия, во втором — выполняет лишь функцию токоподвода, а изгибающий момент воспринимается ползуном и корпусом машины. Через гибкие и жесткие шины верхняя консоль соединена со сварочным трансформатором.
Нижняя консоль, соединенная гибкими шинами с трансформатором, подводит ток к электрододержателю. В машинах малой мощности она является одновременно и элементом, воспринимающим нагрузку от усилия сжатия. В современных машинах средней и большой мощности ее полностью или частично разгружают нижним кронштейном.
Нижняя цилиндрическая консоль, закрепленная в токоведущем контакте, имеет возможность поворота вокруг оси и перемещения в продольном направлении (примерно на 10% ее длины). Это облегчает регулировку соосности электродов и переналадку машины в зависимости от формы свариваемых узлов. Кроме того, нижнюю консоль вместе с нижним кронштейном можно перемещать вверх – вниз ступенчато (на шаг болтов) или плавно.
Консоли изготовляют из меди, высокоэлектропроводящих бронз цилиндрической или плоской формы обычно с внутренним водяным охлаждением. Консоли небольших машин, особенно для микросварки, имеют естественное (воздушное) охлаждение.
Жесткость силовых элементов (консолей, кронштейнов, стенок корпуса) в машинах точечной, рельефной и шовной сварки оценивают упругим вертикальным смещением электродов при номинальном усилии сжатия. При l = 500 мм смещение не должно превышать 1 мм, при l = 500…1200 — 1,5 мм, при l = 1200 — 2 мм. Домкрат уменьшает смещение, но ограничивает минимальные размеры свариваемых узлов (например, длину и диаметр обечаек).
Электрододержатели служат для крепления электродов, одновременно являясь силовыми и токоведущими элементами. Их изготовляют из медных сплавов с высокой электропроводимостью.
В машинах рельефной сварки электрододержатели и электроды заменяют токоподводящими плитами (столами) с Т - образными пазами. При групповой многоточечной сварке на них укрепляются электродные плиты с электродными вставками или целые сборочно-сварочные устройства для совмещения, фиксирования, закрепления деталей. В связи с резким увеличением усилия-сжатия применяют мощные и короткие кронштейны. Высокая жесткость всех конструктивных элементов машины позволяет сохранить в определенных допусках параллельность рабочих поверхностей контактных плит и электродов, обеспечить высокое качество соединений. Сохранить параллельность вне зависимости от деформации консолей можно перемещением верхней электродной плиты в общих с нижней плитой направляющих, колоннах. Однако в этих случаях необходима электрическая изоляция одной из плит относительно общих направляющих.
При неравенстве высоты рельефов, напротив, строгая параллельность контактных поверхностей вызывает неравномерное распределение тока и усилия. В этом случае более эффективна самоустановка одной из электродных плит путем ее шарнирного соединения с токоподводящей плитой.
В машинах шовной сварки вместо электрододержателей и электродов применяют роликовые головки (электродные устройства). Наиболее ответственным элементом роликовых головок является подвижный (скользящий) электрический контакт. Часто электрический контакт нагружают также и сжимающим усилием. В этом случае может значительно меняться его электропроводимость и уменьшаться стабильность соединений при эксплуатации. Такое положение имеет место в машинах малой и средней мощности. Однако это упрощает конструкцию головок. В машинах большой мощности и со значительными сварочными усилиями контакт разгружают, но головка усложняется.
В выпускаемых в настоящее время машинах применяется в основном два вида электродных устройств:
устройства со скользящим контактом по типу «вал—втулка» (МШ-2201, МШ2202, МШ-3401, МШВ-4002, МШВ-7501, МШВ-8001, МШЛ-150);
устройства со скользящим контактом, разгруженным от передачи сварочного усилия (МШ-3207, МШ3208, МШ3404, МШМ1, МШВ-1601, МШК-2002, МШВ-1202, МШВ-6303, МШН-7501, МШН-8501).
В машинах стыковой сварки (рис. 5.8) система токоподвода отличается от рассмотренных. Она состоит из контактных плит или подвижной и неподвижной колодок 3, укрепленных в стальных плитах 5. Гибкими шинами 2 к колодкам подводится ток от сварочного трансформатора 1. На колодках монтируются электроды — губки 4.
Применение сварочных трансформаторов специальной конструкции, у которых форма магнитопровода максимально приближена к контуру деталей, сокращает размеры сварочного контура и сопротивление короткого замыкания. Например, в машинах для сварки труб использован кольцевой трансформатор, в котором магнитопровод представляет собой кольцо, набранное из электротехнической стали. На магнитопроводе равномерно распределена первичная обмотка, а вторичный виток, выполненный в виде пустотелого кольца коробчатой формы, присоединен с помощью гибких шин непосредственно к губкам. Вторичный виток выполняет также функции защитного кожуха. Сопротивление короткого замыкания машины с кольцевым трансформатором для сварки труб диаметром 720 мм (площадь поперечного сечения свыше 20000 мм2) находится в пределах 8…12 мкОм.
Г
ибкие
шины применяют для возможности перемещения
подвижных сварочных головок и нижней
консоли машин точечной, рельефной и
шовной сварки, а также подвижной плиты
при стыко вой сварке. Такие шины
изготовляют из прямоугольных свободно
изогнутых листов медной фольги наборными
или витыми и скрепляют болтами с другими
жесткими токоподводящими элементами.
В машинах микросварки иногда применяют
гибкие провода го множества тонких
проволок, впаянных в медные наконечники.
Гибкий кабель подвесных машин с отдельным трансформатором должен быть достаточно легким, гибким, длинным. Его изготовляют либо в виде двух отдельных проводов, либо в виде так называемого бифилярного кабеля, в котором параллельные изолированные проводники составляют прямую и обратную связь между клещами и трансформатором. В промежутках между проводниками циркулирует охлаждающая вода, что позволяет резко повысить плотность тока (до 100 А/мм2). Бифилярный кабель обладает малой индуктивностью, уравновешенностью электродинамических сил и значительно меньшими толчками при включении тока, чем в случае двух отдельных проводов.
Жесткие шины изготовляют из медного проката в виде плит, полос, уголков с внутренним водяным охлаждением. Они обычно не несут силовых нагрузок и используются как промежуточный элемент между клеммами сварочного трансформатора и гибкими шинами (в машинах точечной, рельефной, шовной сварки) или неподвижной плитой (в машинах стыковой сварки).
Контакты — участки крепления токоведущих элементов сварочного контура. Контакты разделяются на:
постоянные — неподвижные (в основном болтовые соединения);
переменные — неподвижные (часто сменяемые соединения электрода с электрододержателем, последнего с консолью и др.);
подвижные (вращающиеся контакты в подшипнике роликовых головок шовных машин).
Величина электрического сопротивления контактов в значительной мере меняется (особенно в переменных подвижных). Поэтому стремятся сохранить исходное качество контактов и снизить величину сопротивления за счет периодического подтягивания болтов, серебрения контактирующих поверхностей, применения электропроводящего смазочного материала и др.