- •Реферат
- •The abstract
- •Содержание
- •Перечень условных обозначений
- •Введение
- •Техническая характеристика
- •Габаритный чертеж
- •1. Литературный обзор применения индукционных установок для нагрева и закалки заготовок
- •2. Патентные исследования по индкукционным закалочным установкам
- •3. Описание технологического процесса и установки
- •4. Расчет и проектирование элементов установки
- •4.1 Обоснование выбора конструкции
- •4.2 Тепловой расчет
- •4.3 Электрический расчет
- •4.4 Расчет охлаждения индуктора
- •Кинематическая вязкость, зависящая от температуры, берется для .
- •5. Выбор и проектирование механизма загрузки и выгрузки заготовок
- •6. Разработка конструкции индуктора
- •7. Разработка принципиальных электрических схем, описание их работы
- •7.1 Схема питания
- •7.2 Схема управления, защиты и сигнализации
- •8. Выбор основного оборудования
- •8.1 Выбор комплектной трансформаторной подстанции
- •8.2 Расчет токов короткого замыкания
- •8.3 Выбор силового оборудования
- •9. Исследование параметров установки
- •10. Выбор системы автоматического регулирования
- •11.1 История вопроса
- •11.2 Резюме
- •11.3 Товары
- •11.4 Маркетинг и конкуренция
- •11.5 Расчет технико - экономических показателей цеха
- •11.6 Графики зависимости энергопотребления от используемого индуктора.
- •12. Вопросы охраны труда и техники безопасности
- •12.1. Метеорологические явления в термическом цехе при эксплуатации кин.
- •12.2. Расчет искусственного освещения термического цеха с кин.
- •12.3. Методы защиты от электромагнитных полей кин.
- •12.4. Расчет контурного защитного заземления кин.
- •12.5. Профилактика пожарной безопасности в цехе с кин.
- •Заключение
4. Расчет и проектирование элементов установки
4.1 Обоснование выбора конструкции
Выбор частоты является одним из наиболее ответственных моментов при проектировании индукционных установок, он определяется требованием высокого электрического КПД как индуктора, так и установки в целом, необходимостью получения заданного распределения температуры по сечению детали и техническим данным оборудования. Определим полосу оптимальных частот применимых для сквозного нагрева данных заготовок. При нагреве полой стальной цилиндрической заготовки, если , частота выбирается из диапазона:
, Гц
где - внутренний диаметр индуктора;
- длина индуктора
=- средний диаметр цилиндра;
–наружный диаметр;
–внутренний диаметр;
=- толщина стенки цилиндра;
- коэффициент Нагаока;
=;
=;
;
Рисунок 4.1 – Эскиз системы для нагрева полого цилиндра
;
.
Выберем стандартную частоту f =1000 Гц.
Перепад температур между поверхностью и серединой заготовки T = 20 0C. Темп выдачи заготовок t0 = 15 с. На данной установке ИЗТ1-320/1 используем преобразователь частоты ППЧ-320 c максимальным напряжением на выходе 400 В и мощностью 320 кВт и рабочей частотой преобразователя 1000 Гц
4.2 Тепловой расчет
Для расчёта заданы диаметр заготовки D2 = 0,07м, длина заготовки а2 = 0,19 м, частота f = 1000 Гц, масса заготовки G = 2,59 кг, темп выдачи заготовок
t0 = 15 с, перепад температуры T = 20 oC, напряжение на индукторе Uи = 400 В.
Время нагрева и число заготовок в индукторе
Горячая глубина проникновения тока
;
.
Число заготовок в индукторе
,
где - время нагрева заготовок;
- темп выдачи.
Время нагрева заготовки:
Обычно при нагреве стальных труб перепад температуры в пределах
∆T = 20 - 100°C. Тогда время нагрева при ∆T = 20°С будет равно:
, с
где - толщина стенки загрузки,м ;
- относительная глубина активного слоя;
;
=- глубина активного слоя;
Значение коэффициента М находится из таблицы 4-5 [1] при m = -1 и
;
;
Тогда из таблицы 4-5 [1] находим
=;
;
Графики функций S(α,0) и S(α,1) находятся из рисунка 16-4 [1]:
S(α,0)=0,04 S(α,1)= - 0,055
;
Число заготовок в индукторе:
;
Примем число заготовок в индукторе равное 5.
Геометрические размеры индуктора
Внутренний диаметр индуктора
;
.
Длина индуктора
;
;
Внутренний диаметр теплоизолирующего цилиндра выбирается больше диаметра заготовки, исходя из следующих условий:
.
Расчёт средней мощности в заготовке
;
где - коэффициент добавочных потерь, учитывающий потери в
направляющих , по которым перемещаются заготовки();
- полезная мощность в заготовке;
- мощность тепловых потерь через стенку изолирующего цилиндра;
;
.
Полезная мощность
;
где - масса заготовки, кг;
- средняя теплоемкость в интервале температур начала и конца
нагрева, Дж/кг·°С;
- средняя по сечению температура заготовки,;
;
.
Средняя удельная мощность в заготовке
;
.