3. Порядок виконання проекту

• Дають аналіз призначення виробу, вимог до його експлуатації та виготовлення; опис конструкції виробу (вивчають матеріалоємність, матеріал та його зварюваність, технологічність виготовлення);

• Вибирають спосіб зварювання та метод його виконання;

• Розробляють схему технологічного процесу зварювання;

• Визначають електричний опір деталей при зварюванні;

• Визначають режими зварювання;

• Вибирають тип машини, конструюють вузли,та виконують електричний розрахунок вторинного контуру;

• Розраховують трансформатор та розробляють його конструкцію;

• Визначають втрати потужності в машині та її енергетичні показники /коефіцієнт корисного використання машини та коефіцієнт корисної дії/;

• Будують зовнішню характеристику для одного з ступенів;

• Розробляють графо-технологію процесу виготовлення виробу зварюванням тиском.

4. Методичні вказівки

До виконання проекту студент повинен приступати після засвоювання курсу «Технологія та обладнання зварювання тиском».

Робота над проектом починається з вивчення конструкції виробу та умов його експлуатації. Далі студент оцінює технологічність конструкції, тобто відповідність конструктивної форми виробу можливості скорого , зручного та економічного виготовлення з мінімальними затратами ручної праці.

Мета оцінки технологічності – підвищення продуктивності праці та зниження витрат у процесі виготовлення виробу. Студенту необхідно ознайомитись по літературних джерелах з властивостями матеріалів, їх зварюваністю, методами контактного зварювання, вибрати найбільш прийнятний з конструктивної та технологічної точки зору спосіб контактного зварювання. після чого розробляється послідовність виготовлення виробу з врахуванням таких операцій, як підготовка під зварювання, складання, зварювання, обробка після зварювання та контроль якості.

Ґрунтуючись на обраному способі, визначають параметри режиму зварювання. Для цього користуються рекомендаціями, які дані в [3-5, 7-9, 11, 13]. При цьому способу особливу увагу руба звертати на визначення електричного опору деталей при зварюванні, Ом

, (1)

де Опір деталей; -опір у контакті; та визначається з співвідношень, приведених в [3 ;5; 9; 13].

Значення вторинного струму обчислюється з врахуванням струму шунтування [3 ;5; 13;] , А

, (2)

де - зварювальний струм (визначається з умов нагріву виробу); - струм шунтування.

На підставі конструкції виробу та його матеріалу, способу зварювання, режимів вибирається тип контактної машини.

Далі по прийнятому ТУ визначається тривалий (розрахунковий) струм

(3)

Враховуючи габарити виробу, конструюється вторинний контур зварювальної машини. При цьому приймається мінімальне значення вильоту та розведення контуру. Площа перерізу елементів вторинного контуру визначається за умов нагріву становить

, (4)

де - площа перерізу елемента,мм² ; – тривалий струм,А; - густина струму при ТН =100%, А/мм². Значення густини струму для різних елементів дана в табл.2.

Після цього виконують перевірку на нагрівання, розраховують систему охолодження та остаточно встановлюють всі лінійні розміри та конфігурацію елементів вторинного контуру [5].

Опір вторинного контуру розраховують відповідно [15]

, (5)

де R₂ - активний опір контору, Ом; Х₂ - індукційний опір контуру, Ом.

Активний опір контуру складається з опору струмопровідних елементів машини , опору роз’ємних елементів та опору зварних деталей:

Складові активного опору вторинного контора визначається згідно методиці , яка подається в [5, 13, 15].

Індуктивний опір вторинного контуру складається з двох складових – індуктивний опір контуру машини – Х_2к та індуктивного опору деталей - Х_n .

Розрахунок індуктивного опору проводиться методом окремих ділянок. В основу метода покладені наступні припущення: 1. Вторинний контур машини розглядається як двопровідна лінія з перемичкою на кінці; 2. індуктивний опір на одиницю довжини вильоту на ділянках, які мають одинаків поперечний переріз та відстань один від одного, приймаються постійними.

Виходячи з цих допущень , любий складний контур можна розбити на зони, які мають постійні перерізи, які неважко розрахувати. Для розрахунку використовують залежності /6-111/, 6-112/ , /6-113/, 6-114/, /6-115/ ,/6-116/ [5].

Допустима густина струму

Назва елементів	Охолодження	Густина струму, А/мм2
Електродотримачі	Вода	12…18
Електроди суцільні	Вода	20…30
Електроди порожнинні	Вода	30…45
Шини гнучкі	Повітря Повітря та вода	2…2,5 2,5...4
Хоботи круглі	Повітря Повітря та вода Вода	1…4 2…3 3…5
Контакти нерухомі	Повітря та вода	0,5…1
Контакти ковзаючи	Вода в середині Омивання водою	0,5…2 До 12
Шини суцільні	Повітря Вода	1…2 2,5…4
Кабелі	Вода	15…50

Після розрахунку вторинного контуру необхідно виконати електричний розрахунок трансформатора. Спочатку визначають розміри осердя (розрахунок виконують для трансформатора броньованого типу). Виходячи з призначення машини, вибирають схему з’єднання первинних обмоток трансформатора [6].

При цьому потрібно враховувати, що згідно нормалей зварювальний трансформатор зі ступеневим регулюванням струму повинен забезпечити відношення максимальної вторинної напруги до мінімальної не менше ніж К= 1,8. при змішаному регулюванні К=1,4 число ступенів регулювання напруги повинно бути таким, що коефіцієнт наростання напруги по ступеням був не більшим К_н= 1,2 [15].

Вторинна напруга визначається за співвідношенням

, (7)

де - вторина напруга на мінімальному ступені, В; =(1,2…1,25)І_2н сила струму в зварювальному ланцюзі з урахуванням струму неробочого ходу, А; - повний опір вторинного контуру, Ом.

При розрахунку за мінімальну ступінь приймають передостанній ступінь трансформатора.

Використовуючи коефіцієнт наростання напруги, визначають вторинну напругу на всіх ступенях [5,15]. Задаючись значеннями первинної напруги U₁=380 В і числом витків вторинної обмотки визначаємо коефіцієнт трансформації на номінальному ступені, число витків первинної обмотки на номінальному ступені

(8)

При цьому треба враховувати, що вторинна напруга наступного ступеня відрізняється від напруги попереднього на коефіцієнт наростання К_н

Далі визначаємо первинний струм по ступенях

, (9)

де - первинний струм на невідомому ступені, А; - первинний струм на номінальному ступені ,А; - число витків первинної обмотки на номінальному ступені; - число витків первинної обмотки на невідомому ступені.

Значення визначається за співвідношенням

, (10)

де К₁ = 1,03…1,07- коефіцієнт, який враховує струм неробочого ходу; - вторинний струм на номінальному ступені трансформатору, А; - коефіцієнт трансформації на номінальному ступені.

Обравши значення допустимої густини струму, в залежності від матеріалу обмотки, її типу та способу охолодження [15], визначають переріз витків первинної та вторинної обмотки

(11)

де та - площі перерізів витків відповідно первинної та вторинної обмоток, мм² І₁, І_Н - сила струму відповідно первинної та вторинної обмоток, А; та - допустимі густини струму для первинної та вторинної обмоток відповідно, А/мм².

Розрахувавши осердя та обмотки трансформатора, необхідно зробити вибір розмірів дротів, розподілити первинні обмотки по котушках, та конструктивно розташувати котушки у вікні осердя. [15]

Далі виконують розрахунок повного опору вторинного контуру зварювальної машини, визначають повну потужність та сумарні витрати потужності машини, розраховують коефіцієнти корисної дії, коефіцієнти потужності та коефіцієнти використання машини [5,15]. Після цього будують зовнішню характеристику машини для одного зі ступенів аналітичним методом. Для побудови зовнішньої характеристики необхідно використовувати методику , яка запропонована в [5,15].

Після виконання розрахункової частини роблять конструкторську розробку проекту.