1350
.pdfвзаимодействия противоположно |
направленных |
токов |
в консо |
|||
лях, |
Н; |
|
|
|
|
|
|
Fi = Р'О^свIfhy |
|
|
|
|
|
где |
р0 — магнитная проницаемость !среды, |
Н/А2; |
/ и h — размеры |
|||
сварочного контура машины (см. рис. 5.1, 5.6). |
|
значения FT |
||||
Обычно Ft не превышает 1 % FCB. Если |
в машинах |
|||||
G увеличены (например, при износе направляющих, их плохом смазы |
||||||
вании), то FCB ф к концу сварки может |
значительно |
возрастать. |
||||
Вообще FT и Fvm в значительной |
степени |
неопределенны |
и непо |
стоянны, поэтому рекомендуется их снижать, применяя аппаратуру автоматического смазывания (лубрикаторы), уменьшая эксцентри ситет между осью электродов и ползуна, используя направляющие трения качения, заменяя стальные подвижные элементы элементами из алюминиевых сплавов, уменьшая массу ползуна (окнами, прое мами), размещая между узлами крепления электродов и ползуна или
между ползуном и штоком упругие элементы (пружины, |
рессоры). |
В процессе рельефной сварки изменение FCBmф носит |
иной ха |
рактер (рис. 5.36, а). В стадии первоначального нагрева и деформа ции (этап //, см. рис. 3.29) дилатометрический эффект не проявляется, так как компенсируется смятием рельефа. Электроды сближаются (как при сжатии). Фактическое сварочное усилие уменьшается
F св. ф == F св + ( — F — F *),
Чем выше рельефы, больше масса подвижных частей и жестче ре жимы сварки, тем резче снижается ф. Электроды как бы зави сают, и возникает опасность выплесков, преждевременного расплав ления рельефов. Поэтому при высоких рельефах (например, прово
лока вкрест, проволока с листом) |
для предотвращения выплесков |
и других дефектов уменьшают G |
повышают FCB смягчают режим. |
Однако после достижения деформационного равновесия и возник новения литой зоны (этап ///) термодеформационная ситуация стано вится похожей как при точечной сварке. Смятие рельефов прекра: щается, и электроды начинают раздвигаться от теплового расшире ния. Фактическое сварочное усилие увеличивается.
Если при обычной или несколько повышенной жесткости сило вого контура машины приложить небольшое начальное усилие сжа тия F = (0,2-^-0,3) FCB и сразу же затормозить (заклинить) подвиж ную сварочную головку (F.r оо; Д п 0), то тепловое расширение металла вызовет резкое (в 2—3 раза) увеличение FCUmф (рис. 5.36, б). Чем сильнее нагрев и больше ядро, выше жесткость силового кон тура, тем больше эффект «самосжатия» и конечное усилие. Тепловое расширение здесь является основой дилатометрического механизма сжатия. Несмотря на исключительно малое начальное усилие, фор мируется литое ядро надлежащих размеров и без выплесков.
Для уменьшения сил трения постоянно совершенствуют конст рукцию механизма сжатия и особенно направляющих. Стремятся до минимума уменьшить эксцентриситет е между осью штока цилин дра и осью электрода (см. рис. 5.1).
/ г s
Рис. 5.37. Конструкция направляющих пневматических механизмов сжатия точечных машин:
а — призматические направляющие трения скольжения; 6 — роликовые направляющие трения качения
Конструкция направляющих зависит от мощности и назначения машины. Круглые направляющие трения скольжения (см. рис. 5.30) достаточно универсальны, сравнительно просты в исполнении. Их используют, например, в быстроходных точечных машинах с облег ченным штоком, однако значительные силы трения и отсутствие ком пенсации износа направляющей (кольцевой втулки) являются серьез ными недостатками. Один из них устраняется в призматических на правляющих (рис. 5.37, а), когда винтами 3 периодически регулируют зазор между направляющими 1 и скользящими поверхностями пол зуна 2.
На рис. 5.37, б показаны роликовые направляющиетрения качения. Они обеспечивают минимальные силы трения и позволяют регулиро вать зазоры по мере износа. Роликовые направляющие — это шари ковые подшипники, внутренняя обойма которых плотно посажена на втулки 4, имеющие эксцентриситет относительно конусного гнезда крепления. После выпрессовки из гнезда втулки поворачивают до достижения минимальных зазоров между наружной обоймой и сталь ными закаленными накладками 5 ползуна 2.
5.5,2. Механизмы вращения роликов
Такой механизм должен обеспечивать надежное перемеще ние деталей при сварке. Различие его конструкций вносит дополни тельное разнообразие в компоновку шовных машин.
Ведущий (обычно один) ролик приводной, другой вращается вхо лостую от трения с деталью. Поэтому механизм должен исключать проскальзывание ведомого ролика. В машинах для поперечной сварки ведущим роликом является, как правило, нижний; в машинах для продольной сварки и в универсальных — верхний. Существует также механизм с подачей крутящего момента сразу на оба ролика.
В зависимости от назначения, мощности и типа машины враще ние роликов может быть непрерывным и прерывистым (см. рис. 3.8).
|
|
|
|
Рис. 5.38. |
Механизм не |
|
15 |
|
|
прерывного |
вращения ро |
||
|
$ ] _ ' Л - 3 -' ликов машины МШ-2001 |
|||||
L i |
-| _1 | /1 _ г 7 |
|||||
77. |
V v l-П Н |
|
|
|
||
|
Механизм |
непрерывного |
вращения |
|||
|
обычно состоит из асинхронного элек |
|||||
|
тродвигателя, |
редуктора, сменных ше |
||||
|
стерен, карданного вала и устройства |
|||||
|
для |
плавного |
регулирования |
скорости |
||
|
вращения роликов. Таким устройством |
|||||
|
чаще всего служит бесступенчатый ва |
|||||
|
риатор |
скоростей — электроуправляе- |
||||
|
мая |
муфта скольжения типа |
ПМС (ма |
шины МШ-2001, |
МШ-3201, МШВ-4002, |
||
МШВ-1601). |
а показана кинемати |
||
На |
рис. 5.38, |
||
ческая схема механизма машины МШ- |
|||
2001. |
Вращение от асинхронного элек |
||
тродвигателя 1 через муфту скольжения |
|||
2 (типа ПМС с электрическим |
регуля |
||
тором |
скорости, |
которая обеспечивает |
|
десятикратное снижение скорости), муф |
|||
ту 3, планетарный редуктор 4, |
кардан |
||
ный вал «5 шестерни 6— 11 передается верхнему ролику |
12. Ско |
рость вращения валов по мере удаления от электродвигателя умень шается, а крутящий момент возрастает и достигает наибольшего значения на выходном валу (ролике). Мощность электродвигателя должна быть достаточной, чтобы на ролике создать крутящий мо мент, больший, чем сумма моментов потерь (моментов трения качения обоих роликов по деталям и моментов трения скольжения валов ро ликов во втулках). Обычно мощность двигателей составляет 0,5— 2 кВт.
Электроуправляемая муфта скольжения типа ПМС (рис. 5.38, б) позволяет изменять скорость вращения выходного вала 7 при по стоянном вращении приводного вала 2 от двигателя 1. При вращении стального якоря 3 и подаче постоянного тока в обмотки возбуждения 5, находящейся в индукторе 4, в якоре наводится электродвижущая сила и вихревые токи. Взаимодействие последних с магнитным пото ком создает на индукторе электромагнитный момент, и выходной вал начинает вращаться. Скорость вращения определяется током воз буждения, а также моментом сопротивления на выходном валу муфты и поддерживается постоянной с помощью автоматической бескон тактной системы управления 6.
Механизм прерывистого вращения обычно выполняют на базе электродвигателя постоянного тока с регулируемой скоростью вра щения. Кинематическая цепь часто включает электромагнитную муфту. Ее устанавливают между двигателем и редуктором. С ее по-
s_ |
Рис. 5.39. |
Механизм |
прерывистого |
||
г |
вращения |
роликов |
машины типа |
||
/7 —1 |
МШВ-6302-1: |
|
|
|
|
а — кинематическая |
схема; |
б — схема |
|||
|
электромагнитной |
муфты; |
в — Кон |
||
|
струкция муфты |
|
|
|
мощью обеспечивают легкий |
|
|||||
пуск, |
остановку |
роликов |
и |
|
||
широкую |
регулировку |
пе |
|
|||
риодичности |
|
вращения |
|
|||
(рис. |
5.39, а). |
Кинематиче |
|
|||
ская |
схема механизма |
со |
|
|||
стоит |
из электродвигателя |
У |
|
|||
который через муфты 2 и 4 |
|
|||||
вращает шестерни червячного |
|
|||||
редуктора 5, сменные шестер |
|
|||||
ни Zx и Z2 конические шестер |
|
|||||
ни Z3 и Z4 |
и через |
редуктор |
|
|||
6 — карданный |
вал 7, |
8. |
Рис. 5.40. Механизм вращения с передачей |
|||
Верхняя |
головка |
машины |
крутящего момента на оба ролика |
универсальная, поэтому при сварке продольных швов движение роликов 9 происходит через шес
терни Z7 и Z8, а при повороте головки для сварки поперечных швов — через Z'7 и ZQ.
На рис. 5.39, б показана схема, а на рис. 5.39, в конструкция электромагнитной муфты. Ведущий вал 2 вместе с катушкой 3 по стоянно вращается от электродвигателя 1. При подаче напряжения на катушку упругий ферромагнитный диск 5, укрепленный на ведо мом валу <5 притягивается к тарельчатому диску 4 и начинает вра щаться. Если катушку 3 выключить, а неподвижную катушку 7 вклю чить, то упругий вращающийся диск притянется к неподвижному тарельчатому диску 6 и быстро остановится. Электромагнитная муфта работает почти бесшумно и легко синхронизируется с циклом сварки. Длительность вращения и паузы регулируется включением и выклю чением катушек 3 и 7 программным регулятором времени (см. гл. 8). Муфта обеспечивает и непрерывное вращение роликов.
При сварке деталей из сталей с легкоплавкими покрытиями и в микросварке при малых усилиях во избежание проскальзывания роликов каждый из них делают ведущим (рис. 5.40). От асинхрон ного электродвигателя 1 через муфту 2, редуктор 5, сменные шестерни 4, конические шестерни 5 и карданные валы 6 вращение передается двум стальным шарошкам 7 Последние имеют коническую проточку с острой накаткой и плотно прижимаются к поверхности роликов 8. Вне зависимости от диаметра роликов их линейная скорость остается одинаковой (из-за одинакового диаметра шарошек).
5.5.3. Механизмы сжатия машин стыковой сварки
Механизм сжатия стыковых машин выполняет следующие функции. При сварке сопротивлением он обеспечивает сжатие дета лей и их деформацию (во время нагрева и осадки); при сварке оплав лением — плавное сближение деталей по определенному закону (во время оплавления) и быстрое сближение, деформацию деталей (при осадке). При использовании прерывистого подогрева сопротивлением
Рис. 5.41. Механизмы сжатия машин стыковой сварки с электродвигательным приводом:
а — кулачковый; б — винтовой
механизм сжатия осуществляет возвратно-поступательное движение, а также сжатие и некоторую деформацию деталей в моменты замыка ния сварочной цепи.
В механизмах сжатия стыковых машин применяют следующие типы приводов: ручные, рычажные, пружинные, электродвигательные, пневматические, гидравлические, пневмогидравлические и ком бинированные.
Рычажный механизм состоит из системы коленчатых рычагов, 'позволяющих получить усилие осадки, в десятки раз превышающее усилие, прилагаемое сварщиком (до 50 кН). Его применяют в неавто матических машинах мощностью до 100 кВ-А. Пружинный привод обычно используют в машинах небольшой мощности для сварки со противлением. Сжатие деталей при сварке происходит под действием предварительно сжатой пружины.
Электродвигательный привод применяют в автоматических и по луавтоматических машинах для перемещения подвижного зажима при оплавлении и осадке. В полуавтоматических машинах с электро двигательным приводом предварительный подогрев обычно осущест вляют с перемещением деталей при помощи ручного рычажного при вода. В машинах, предназначенных для сварки однотипных деталей, когда не требуется частого изменения режима сварки, широко ис пользуют кулачковый механизм сжатия, кинематическая схема кото рого приведена на рис. 5.41, а. Подвижная плита 1 с зажимом пере мещается кулачком 3 через опорный ролик 2. Кулачок вращается от электродвигателя 6 через клиноременную 4 и червячную 5 передачи. Скорость увеличения радиуса профиля кулачка в точке соприкосно вения с опорным роликом определяет скорость перемещения подвиж ного зажима при оплавлении и осадке. При использовании электро двигателя переменного тока скорость вращения кулачка при сварке постоянна, но может изменяться при настройке машины с помощью вариатора скорости 7 или сменных шестерен. Усилие, развиваемое приводом при осадке, не превышает 70—80 кН. Для увеличения усилия осадки в мощных машинах (400—750 кВ-А) между кулачком
иподвижным зажимом используют рычажную передачу. Недостаток кулачкового механизма — ограниченная скорость
осадки (до 20—25 мм/с). Поэтому многие машины стыковой сварки
имеют комбинированный механизм сжатия — кулачковый при оп лавлении и пневматический, пневмогидравлический при осадке.
В некоторых мощных машинах для сварки с предварительным подогревом применяют винтовой механизм перемещения подвиж ного зажима с электродвигательным приводом (рис. 5.41, б). Винт /, соединенный с подвижным зажимом <9 приобретает поступательное движение при вращении гайки 2, которая через червячную пару 5, 7 связана с электродвигателем. При перемещении винта гайка упи рается в подпятник 4. Осевое усилие передается через втулку 5 на пружинящие кольца динамометра 6. Усилие осадки ограничивается сжатием динамометра — при заданном его укорочении конечный вы ключатель отключает электродвигатель. Для получения резкого увеличения,скорости при переходе от оплавления к осадке применяют двухскоростные электродвигатели или два электродвигателя с само стоятельными передачами. Применение электродвигателя постоянного тока облегчает программное регулирование скорости оплавления. Максимальное усилие осадки в машинах с таким приводом состав ляет 200 кН.
Пневматические механизмы сжатия — быстродействующие; их используют главным образом при осадке, так как они не обеспечи вают необходимой плавности и стабильности перемещения зажима
впроцессе оплавления. Наряду с использованием пневмоцилиндров
втаких механизмах, применяют диафрагменные камеры (см. рис. 5.28). Гидравлический механизм подачи широко применяют в машинах
средней и большой мощности. Он надежен в работе, обеспечивает широкие пределы регулирования скорости подачи и развивает прак тически любые усилия осадки (3000 кН и более).
В машинах с гидравлическим механизмом скорость перемещения подвижного зажима изменяется либо регулированием проходного сечения дросселя, через который протекает масло из одной полости гидроцилиндра в другую, либо следящим золотниковым устройст вом.
Дроссель управляется механически с помощью тяги, связанной с подвижным зажимом, или электромеханическим устройством.
Существенный недостаток гидравлического механизма сжатия
сдросселем — зависимость закона перемещения зажима от давления
вгидросистеме и вязкости рабочей жидкости. С целью стабилизации закона перемещения зажима используют следящее золотниковое устройство (рис. 5.42, а). Следящий золотник установлен на подвиж ном зажиме и состоит из корпуса 3 и штока 2. В корпусе золотника имеется пять цилиндрических выточек, соединенных с гидросистемой
машины. В нейтральном положении шток перекрывает выточки А и Б, и доступ масла в полости гидроцилиндра 1 перемещения закрыт. Если шток золотника переместить влево, то масло от насоса 8 через гидравлический клапан 7, разгрузочный клапан б, золотник и гидра влический клапан 4 будет поступать в правую полость гидроцилин дра, а левая полость через гидравлический клапан 5 и золотник со единится со сливом. При этом подвижный зажим вместе с корпусом золотника переместится влево. Движение прекратится, когда шток
5
Уев Аб,1б
а — гидравлический со следящим золотни ком; б — гидравлический с вибратором для импульсного оплавления (ПНО — от привода непрерывного оплавления; С — слив; Н — нагнетание); о — пневматиче
Вский с гидротормозом
займет нейтральное положение и снова перекроет выточки А и Б. При непрерывном перемещении штока подвижный зажим машины повторяет все его движения, и поэтому скорость сближения деталей равна скорости перемещения штока.
Управление перемещением штока золотника осуществляется ма ломощным электроприводом. Гидравлический механизм сжатия со следящим золотниковым устройством работает в широком диапазоне скоростей перемещения и позволяет легко осуществлять программи рование и автоматическое управление процессом оплавления.
Скорость осадки определяется пропускной способностью клапа нов и соединительных трубопроводов, а также производительностью насоса. В мощных машинах при осадке для увеличения ее скорости масло подается из специального гидроаккумулятора.
В машинах, предназначенных для импульсного оплавления, ги дравлический механизм сжатия содержит устройства, обеспечиваю щие получение колебательных движений подвижного зажима при оплавлении. В ряде машин для этой цели используют золотниковый вибратор (рис. 5.42, б). Золотник 1 вибратора приводится во враще ние от электродвигателя 2 постоянного тока через редуктор 3 и попе ременно подает порции масла в рабочие полости гидроцилиндра 4 перемещения. Амплитуда вибрации А в настраивается дросселем 5. Частота вибрации fu регулируется изменением скорости вращения электродви гателя .
В ряде машин использован комбинированный механизм сжатия— пневматический с гидротормозом (рис. 5.42, в). Пневматический 3 и гидравлический 2 цилиндры расположены на одной оси и связаны общим штоком /, который крепится к подвижному зажиму сварочной машины. При оплавлении включается пневматический клапан 4 и гидравлический клапан 5. Воздух поступает в правую полость пнев
моцилиндра, а масло перетекает из левой полости гидроцилиндра в правую через клапан 5 и дроссель 6Укоторый регулирует скорость перетекания масла и определяет скорость перемещения подвижного
зажима |
при оплавлении. |
|
|
|
5.5.4. Зажимные механизмы и упорные приспособления |
||
|
машин стыковой сварки |
|
|
точную |
Зажимы |
выполняют следующие |
функции: обеспечивают |
установку |
деталей относительно |
друг друга, токоподвод |
к деталям от источника тока и исключают проскальзывание деталей при осадке. Применяют два способа установки деталей в зажимах: с упорами и без упоров. Без упоров сваривают длинные детали (по лосы, рельсы, трубы и др.). В этом случае применяют большие дав ления зажатия, так как усилие осадки передается на детали силами трения, развиваемыми между деталями и губками. При сварке с упо рами усилие осадки передается на детали главным образом упорами, и токоподводящие губки значительно разгружаются. Конструкции зажимов очень разнообразны и определяются формой и размерами свариваемых деталей, необходимым усилием зажатия и характером производства.
На машинах малой и средней мощности применяют эксцентрико вые винтовые или рычажные с ручным приводом и пневматические зажимные механизмы; на машинах средней и большой мощности — пневмогидравлические, гидравлические и зажимы с электроприводом.
В пневматическом зажимном механизме (рис. 5.43, а) усилие от пневмоцилиндра 1 через шток 2 и рычаг 3, который вращается во круг оси 4, передается на деталь 5. Усилие зажатия определяется давлением воздуха в пневмоцилиндрах, конструкцией рычагов и не зависит от размера деталей. Усилие зажатия пневматических зажи мов составляет 20—100 кН.
На рис. 5.43, б приведен безнасосный пневмогидравлический за жимной механизм машин типа МСЛ и МСГА. Верхний зажим 8 под нимается и опускается при помощи сжатого воздуха, подаваемого в камеры 6 и 5 пневмоцилиндра. При поступлении воздуха в камеру 5 зажим 8 опускается и предварительно зажимает деталь. Затем воздух подается в камеру 1 второго цилиндра. Шток 3 перекрывает доступ масла из бачка 4 и создает большое давление масла в камерах 2 и 7, необходимое для окончательного зажатия деталей.
Гидравлические зажимные механизмы применяют в машинах с ги дравлическим механизмом подачи. Они отличаются относительной простотой конструкции и имеют меньшие размеры. Иногда для умень шения диаметра цилиндров зажатия применяют сдвоенные цилиндры (тандем-цилиндры). Для машин с усилием зажатия 100—500 кН масло подается в цилиндры зажатия непосредственно от гидронасоса машины под давлением 7—10 МПа. Для машин с усилием зажатия 1000—4000 кН и выше давление в цилиндрах зажатия повышается до 40—60 МПа. Для этого используют либо специальные насосы, либо мультипликаторы давления.
3 4 5
6)
Рис. 5.43. Зажимные механизмы машин стыковой сварки:
а — рычажный пневматический; 6 — пневмогидравлический; в — рычажный с гидропри водом клещевого типа; г — с электроприводом
Наряду с гидравлическими зажимными механизмами прямого действия с целью увеличения усилия зажатия применяют рычажные гидравлические механизмы. Например, рычажный гидравлический зажимной механизм использован в передвижных машинах для сварки рельсов (рис. 5.43, в). Зажимные губки У выполненные по профилю рельсов, крепятся в пазах щек 2 и 7 коробчатого сечения. Щеки шар нирно соединены между собой в замке центральным штоком 5, обра зуя клещевой зажим с приводом от гидроцилиндра 4 через серьгу 6 и рычаги 5. Усилие зажатия резко возрастает с уменьшением угла излома а
Fз а ж = |
Fц//(2/| sin а), |
где F4 — усилие, развиваемое |
гидроцилиндром привода зажатия; |
I и 1У— расстояния соответственно от оси центрального штока до осей рычагов и до оси губок. Такие зажимные механизмы позволяют полу чать значительные усилия зажатия (1500 кН и более) при сравнитель но малых размерах.
В мощных машинах иногда применяют винтовые зажимные меха низмы с электроприводом (рис. 5.43, г). Верхний зажим 1 укреплен в ползуне, перемещаемом винтом 9 в направляющих 10. Винт дви жется поступательно при вращении червячным колесом 4 гайки 2, скользящей по шпонке 3. При вращении червяка 8 электродвигате лем 7 винт опускает губку до упора в зажимаемую деталь. Дальней шее вращение электродвигателя приводит к свертыванию гайки 2 с неподвижного винта. Она нажимает через подпятник 5 на пружин-