Курсовая работа №3

Разработка высокочастотной установки индукционного нагрева для поверхностной закалки цилиндрических заготовок.

Введение: Обоснование применения высокочастотного нагрева для поверхностной закалки стальных деталей[10,37].

1. Технологическая схема нагрева заготовок.

В качестве примера на рис.1.1 приведена простейшая технологическая схема процесса нагрева заготовок под закалку, проводимую непрерывно-периодическим методом. Заготовка из кассеты 2 толкателем 1 подается в индуктор 3 и нагревается до температуры закалки. После окончания нагрева толкатель подает в индуктор следующую заготовку и одновременно выталкивает нагретую, которая падает в закалочную ванну.

Рис.1.1 Простейшая технологическая схема процесса нагрева заготовок под закалку

2. Расчет и выбор основных параметров установки высокочастотного индукционного нагрева.

Основными параметрами, по которым производится выбор высокочастотной установки индукционного нагрева, является номинальная колебательная мощность генератора Рг и рабочая частота f. Мощности Рг определяется одновременно с расчетом параметров рабочего органа установки индуктора.

Расчеты выполняем упрощенным способом, изложенным в [10]. Возможны и другие способы [7,37] .

2.1. Оптимальная частота нагрева:

Для деталей простой формы при нагреве под поверхностную закалку частота определяется по формуле

(2.1)

Принимается ближайшая из разрешенных для электротермии частот [10].

2.2. Удельная поверхностная мощность:

По величине Хк из графика [10] находим удельную поверхностную мощность , Вт/см², которую необходимо подвести к нагреваемой детали.

2.3. Размеры индуктора

Для холодного состояния размеры индуктора определяются из Формулы [10]

,см² (2.2)

где: a - зазор между индуктором и заготовкой, см;

l- развернутая длина индуктирующего проводника, см ;

U_U - напряжение на индукторе, В ;

,  -соответственно удельное сопротивление (Ом×см.) и относительная магнитная проницаемость материала заготовки.

Зазор a выбирается в пределах 2...5 мм при da  50 мм, и 5...10 мм, если da  100 мм [37]. Напряжение на индукторе при поверхностное закалке берется в пределах 50...100В [10].

2.3.1. Длина индуктирующего проводника:

,см (2.3)

Значение a и l берется из п. 2.3.

2.3.2 Диаметр индуктора:

d_U = d_a + 2a, (2.4)

2.3.3 Число витков индуктора:

(2.5)

2.3.4 Высота индуктора:

h_U = 1,15×h_a, мм (2.6)

2.4 Мощность, подводимая к индуктору:

, кВт (2.7)

где: _u- к.п.д. индуктора, зависящий от диаметра заготовки;

2.5. Номинальная мощность генератора высокой частоты:

, (2.8)

где: _тр - к.п.д. высокочастотного трансформатора;

_к - к.п.д. конденсаторной батареи;

_л - к.п.д. линии передачи.

2.6. Разработка конструкции индуктора

Для нагрева заготовок предусматривается солиноидный индуктор, выполненный из цельнотянутой медной трубки. Толщина стенки трубки принимается согласно рекомендациям [37] . Конструктивная схема спроектированного индуктора показана на рис.2.1.

3. Технический расчет лампового генератора высокой частоты

Расчет лампового генератора высокой частоты произвести по методике, изложенной в литературе [7,37]

4. Расчет силовой сети, выбор аппаратуры управления и защиты.

В этом разделе производится расчет сечения и выбор марки питающих проводов (кабеля), обоснование и выбор пускозащитной аппаратуры. Методика расчета силовой сети и выбора пускозащитной аппаратуры изложена в [8,13,27] . При проектировании следует руководствоваться требованиями ПУЭ, ПТЭ и ПТБ [25,26] особенно в той части, которая касается электротермических установок.

5. Разработка схемы управления.

Принимается принципиальная электрическая схема установки В4И2- 100/0,07-ЗП.

Рис.2.1. Конструктивная схема индуктора: 1 – индуктор; 2 - нагреваемая заготовка.

6. Правила технической эксплуатации и техники безопасности

Правила технической эксплуатации и техники безопасности необходимо изложить, руководствуясь требованиями ПТЭ и ПТБ [26].

7. Определение технико-экономических показателей

7.1. Производительность установки по массе закаливаемых заготовок:

, (7.1)

где: m_a- масса заготовок, кг;

 - время нагрева заготовки, ч [10].

7.2.Производительность установки по объему нагревательного металла:

, (7.2)

где: V_X- объем закаливаемого слоя, м.³.

7.3. Удельный расход электроэнергии:

, (7.3)

Графическая часть

В графической части приводится технологическая схема процесса нагрева заготовок (рис.1.1), конструктивная схема индуктора (рис.2.1) и принципиальная схема высокочастотной установки.

Выводы.

Литература.