Удосконалення способів керування переносом електродного металу при зварюванні, наплавленні і різанні з розробкою механізмів імпульсної подачі дроту. Створення блочно-модульних конструкцій напівавтоматів. Дослідження їх техніко-технологічних характеристик.
При низкой оригинальности работы "Підвищення ефективності зварювального обладнання на основі дослідження імпульсних дій в системі подачі електродного дроту", Вы можете повысить уникальность этой работы до 80-100%
Аналіз технологій і устаткування показує, що, незважаючи на досягнуті успіхи, багато проблем, які повязані як з технологічними аспектами механізованих способів зварювання, наплавлення і різання суцільними і порошковими дротами, так і устаткуванням для їхнього здійснення, вимагають свого рішення. До таких проблем варто віднести подальше підвищення якості зєднання при зварюванні в СО2 і порошковими дротами сталей, зварювання сплавів алюмінію у аргоні з поліпшенням структури і форми шва, що веде до збільшення працездатності конструкції, зниженню втрат металу, економії енергетичних і матеріальних ресурсів, поліпшенню умов праці. Вищевказане висуває нові науково-технічні задачі розвитку системних методів побудови механізованого устаткування, створення засобів надійного функціонування його вузлів, вибір оптимальних параметрів на базі розробки теоретичних методів побудови систем подачі дроту як традиційних, так і нових, у тому числі імпульсних, вивчення їхнього впливу на формування і службові характеристики зєднання, удосконалення існуючих методів і засобів керування процесами зварювання, наплавлення і різання. Рішення цих задач повинне враховувати особливості промислового виробництва нового механізованого устаткування в Україні для того, щоб максимально спростити проблему технічного переозброєння промисловості напівавтоматами для зварювання, наплавлення і різання. Підвищити ефективність зварювального обладнання на основі досліджень технологічних особливостей механізованого зварювання, наплавлення і різання металів при імпульсному подаванні електродного дроту; умов їх реалізації, систем і вузлів апаратів, порівняльного аналізу відомого і розробки нового обладнання з створенням науково обґрунтованих способів і засобів вдосконалення напівавтоматів, що в сукупності забезпечує розвязання значної прикладної проблеми переоснащення промисловості новим енерго і ресурсозберігаючим обладнанням.Цей спосіб оцінки простий і доступний, а його недоліком є необхідність одержання експертних даних, але більш точну, обєктивну оцінку устаткування може дати критерій складності напівавтомата, що повязаний з його надійністю і вартістю, тобто є представницьким і його, на основі представлень системного підходу, можна розглядати як найбільш обєктивний критерій. Cs=(1 Lв)[N n*YDKB (L 1)]ln n? (18) де: - ступінь лабільності системи, що враховує мінливість структури і її функцій; n*-число компонентів; y - середнє число технологічних операцій, що припадає на один компонент (елемент, звязок, вузол і т.п.); D-ступінь диференціації системи, що враховує різноманітність елементів і звязків; kb-постійна Больцмана; L - число ієрархічних рівнів; n? - середньогеометричний добуток числа компонент і звязків; N - параметр, що характеризує число можливих комбінацій, формуючих властивості компонентів устаткування. Були розраховані показники складності для ряду відомих напівавтоматів (зварювання в СО2, зварювання і наплавлення порошковими дротами. Цей метод забезпечує рішення задачі створення нового покоління напівавтоматів різного функціонального призначення, при цьому основним завданням стає вибір базової моделі, як основи подальшої побудови всієї наступної гами напівавтоматів. Ще одна модель напівавтомата, основою для якого була базова модель ПШ107В - це універсальний напівавтомат для зварювання і наплавлення порошковими дротами діаметрами в діапазоні 1,6...3…3,5мм, і для зварювання тонкими (діаметр 0,8…1,6мм) дротами в середовищі захисного газу.Показано, що механізоване устаткування для зварювання і наплавлення - одне з найпоширеніших, постійно удосконалюється з розширенням можливостей, зниженням енерго і ресурсозатрат, підвищенням якості технології, спрощенням роботи операторів; його вдосконалення повязане з керованими імпульсними режимами роботи систем управління і регулювання, імпульсної подачі дроту. Розроблена математична модель механізованого зварювання для визначення параметрів плавлення дроту з імпульсною подачею правильно відображає вплив характеристик дроту, дуги, джерела зварювального струму і форми імпульсу на час утворення краплі металу заданого розміру. Визначено, що канал системи подачі впливає на характер руху дроту - при постійній подачі викликає її автоколивання, а при імпульсній - знижує амплітуду імпульсів (в каналі завдовжки 2 м на 30…40 %), при цьому запропонований математичний опис системи дріт - канал з істотними нелінійностями, обумовленими тертям, з достатньою для практичних виводів точністю відображає явища в системі, описує перехідні процеси при проходженні імпульсів. Показано, що введення в систему регулювання зворотних звязків по струму і напрузі дуги, що діють на подачу дроту, надає ефективний вплив на стабільність процесу, формування зєднання, втрати електродного металу, при цьому виявлено, що зварювання в СО2 з короткими замиканнями має дієвий інформативний показник - шпаруватість, який можна ефективно використовувати як зворотний звязок для поліпшення показників зварювання. Вироблені концепція, методики розрахунку і синт
Список литературы
За темою дисертації опубліковано 39 статей та отримано 3 патенти України.
Структура й обсяг роботи.
Дисертаційна робота складається з вступу, семи розділів і загальних висновків, списку використаних джерел. Загальний обсяг дисертації 327 сторінок машинописного тексту, які включають 154 малюнки, 33 таблиці, список літератури з 319 найменувань на 31 сторінці.
Комплекс різноманітних і різнохарактерних задач, які необхідно вирішити при дослідженні, розробці і впровадженні нового покоління високоефективного механізованого устаткування є обєднуючим для даної роботи і робить дослідження цільним і закінченим.
ЗМІСТ РОБОТИ
У вступі обґрунтована актуальність теми дисертації, визначена і сформульована мета роботи, а також виявлені основні задачі, рішення яких забезпечить її досягнення. Розглянуто обєкти і методи дослідження, визначена наукова новизна, а також практичне значення отриманих результатів.
У першому розділі виконаний аналіз стану і тенденцій розвитку процесів та устаткування для механізованого зварювання і суміжних технологій. Показано, що напівавтомати для цих процесів у даний час динамічно розвиваються. Проведено порівняння переваг і недоліків зварювання і наплавлення з застосуванням напівавтоматів. Сформульовано основні і загальні для напівавтоматів різного призначення, вимоги до їхніх конструкцій. Розглянуто, як вирішуються ці задачі при створенні напівавтоматів різного призначення вітчизняними підприємствами і відомими закордонними фірмами. Приведено класифікацію устаткування для механізованого дугового зварювання, наплавлення і різання, що базується на урахуванні усіх відомих на сьогоднішній день рішень і можливих варіантів їх застосування.
Виконано аналіз технічних і технологічних рішень, застосування яких у механізованому устаткуванні дозволяють вирішувати технологічні задачі, що постійно ускладнюються. До їхнього числа відносяться імпульсні процеси, більшість з яких повязана з керуванням переносу електродного металу. Особлива увага приділена системам подачі з імпульсним рухом дроту як простого і ефективного способу керування переносом з аналізом відомих технічних рішень. Проаналізовані зворотні звязки, як засоби удосконалювання процесів і підвищення якості функціонування систем напівавтоматів. Визначено, що задачею розробки, конструювання й організації виробництва напівавтоматів різного в Україні є розширення можливостей устаткування при мінімальних витратах на це. Рішення цієї задачі варто шукати в нових конструкціях напівавтоматів, створених на основі блочно-модульного принципу конструювання з використанням базових моделей, де, у тому числі, реалізуються імпульсні алгоритми керування дуговими процесами, нові технічні рішення по системах подачі дроту й застосування напівавтоматів у будь-яких, запитуваних ринком, технологіях. Другий розділ присвячений теоретичному дослідженню і чисельному моделюванню керування переносом електродного металу при імпульсних впливах у вигляді швидкості, що змінюється. Формалізувавши швидкість імпульсної подачі і прийнявши, що плавлення електрода безінерційно випливає за струмом, використавши відоме рівняння, яке визначає залежність між швидкістю подавання дроту, теплофізичними характеристиками і властивостями зварювального ланцюгу (Попков А.М. Об устойчивости системы источник питания - дуга при сварке с систематическими короткими замыканиями дугового промежутка //Сварочное производство.-1980.-№3.-С.11-13),а також застосувавши методи операційного числення, одержали рівняння, що аналітично описує залежність між швидкостями подачі, що змінюється по гармонійному закону, і плавлення дроту vпл
К 1 vпл(t)= - (- С) (1)
Р1 2 c де К=k1FHD/2, Р1=Т1v( ? 2-с2) 4а2с2; С=[sin(ct -?) - e-at sin(bt- ?)]; k1- коефіцієнт пропорційності; f, c -частота і кутова частота імпульсної подачі; h - крок імпульсної подачі; D=Ec/(Rэ 0,5s);
- коефіцієнт нахилу статичної характеристики дуги до осі струмів; L, Rэ, - індуктивність та еквівалентний опір зварювального ланцюга відповідно Ec- напруженість електричного поля в стовпі дуги; а=1/Т1; a2 b2= k/ Т1;
b=(v4k Т1-1)/2 Т1; k1=AHEC/(Rэ 0,5s); A=1/ ?r2ЭМ; H=Uxx(0285-0,0052 Uxx), где Uxx -напруга холостого ходу; M=СN?NTN-СO?OTO rn?n, где Cn, Co, ?n, To- теплоємність і щільність металу при температурах плавлення та навколишнього середовища відповідно; rn -прихована теплота плавлення; Tn, To-температура плавлення електродного металу і температура навколишнього середовища відповідно. На підставі рівняння (2) розраховано параметри коливань струму зварювання при імпульсній подачі, Зміни зварювального струму зумовлювані імпульсним рухом дроту і коливальним перехідним процесом системи: дуга - зварювальний ланцюг, що відбуваються не синхронно зі зміною швидкості подачі, а з зсувом від них на час, що залежить від характеристик системи.
Технології з керованим переносом за рахунок імпульсних алгоритмів джерел зварювального струму і з імпульсною подачею дроту вимагають визначення часу утворення краплі з оптимальними характеристиками.
Математичний опис формування краплі при зварюванні з імпульсною подачею побудовано на основі опису кінетики процесу зварювання, з залежністю vпл(t)= ?(t). Приймаючи до уваги експонентний закон зміни швидкості плавлення дроту в початковий період і з огляду на те, що форма краплі на електроді близька до кулястої, найважливіший для рішення задач керованого переносу параметр - час тф формування краплі заданого діаметра буде тф =rk1/[Y(1/2 S1 ne-атф S2)]-? (2) де rk1=4k2rk/3 (k -оптимальний параметр); Y - постійна складова швидкості подачі;
S1= sin(ft -?); S2 = sin(bt - ?); ? =2T(?-3)(? -1)(?- ?); vпл max/vпл у = ? vп/vпл у = ?; vпл max,vпл у
- максимальна і стала швидкість плавлення.
Параметри vпл max, vп, rk,Т1, що є основними при формуванні краплі, можна деякою мірою регулювати, а, отже, активно керувати переносом - за допомогою імпульсної подачі.
При імпульсній подачі вводяться додаткові технологічні й обмежуючі обсяг обчислень по трансцендентному рівнянню умови, при яких формується крапля - ta?Ти, де Ти- час дії імпульсу подачі, крім цього а<? і а>b.
Після перетворень, отримане рівняння, що визначає в аналітичній формі параметри імпульсної подачі, необхідні для одержання крапель заданого розміру
де K1 - коефіцієнт, що залежить від характеристик дроту і краплі електродного металу.
Приведені результати розрахунку по (3) необхідної частоти подачі дроту типу Св08Г2с діаметром 1,2 ·10-3 м з утворенням краплі заданого розміру (rk = 1,0·10-3 м і 0,6·10-3 м) при кроці імпульсу 10-3 м 2,0 ·10-3 м для Т1= 0,005; 0,01; 0,02 с. В технічній літературі відсутні дані про вплив Т1 на формування краплі.
Зварювання з імпульсною подачею повинне бути організовано так, щоб з ростом струму в імпульсі крапля формувалася, а при його спаді переходила у ванну. За час наростання струму необхідно сформувати краплю з розмірами, що максимально скорочують дуговий проміжок. Такий алгоритм враховує параметри дугового процесу, характеристики імпульсів і зварювального ланцюга. Перспективним є спосіб керування з відривом краплі без фази короткого замикання, при цьому інерційні сили в системі “ дріт - крапля” повинні перевищувати суму тих сил, що до визначеного часу утримують систему в нерозривному стані.
Розглянувши умови, при яких можливо примусове відділення крапель електродного металу за рахунок інерційних сил, використовуючи метод вибору швидкості і кроку імпульсної подачі дроту, для одержання умов стійкого дугового процесу, заснований на визначенні швидкості подачі, при якій струм у дузі не переходить нульового значення, а також приймаючи в увагу, що при механічному керуванні переносом величина кінетичної енергії, що надається краплі повинна бути не менше тієї, котра забезпечує природний переніс краплі, а також прийнявши ряд звичайних допущень, повна умова вибору швидкості імпульсної подачі vk. у k(кдс-1/ кпс)(Ім-Із)e-t/Тц -(Uxx-Uka-кд lн) dk.eka
---------------------------------------------- >vk. у>v------------------ , (4) кд(1-кф)lн(1-coswt)[1-Тц(1-e-t/Тц)] ? d3э(1 vcdk.еа де кд - градієнт потенціалу в стовпі дуги lн - довжина дуги; кпс - коефіцієнт нахилу вольтамперної характеристики джерела живлення до осі струмів; кдс - коефіцієнт динамічного опору дуги; Uka - падіння напруги в катодно-анодній областях; Ім - максимальне значення струму; w- частота подачі; dk.е - діаметр крапель, які переносяться природним шляхом; k,a,c- коефіцієнти; ? =dk.е/dэ- оптимальне співвідношення;
Вираз (4) є базовим для вибору параметрів імпульсної подачі.
Розрахунки по (4) (? =1…1,2; =1,2 і 1,6 мм) показали, що для дроту СВАМГ6 в аргоні прискорення руху при зварюванні повинне складати 25...35 м / с?; для Св08Г2с в аргоні - 40...60 м / с?; для Св08Г2с в СО2 - 80 м/с? і більше.
В третьому розділі розглядаються питання подачі дроту по каналах і визначення умов реалізації імпульсної швидкості подачі в устаткуванні.
У механізованому устаткуванні найбільш поширені роликові рушії дроту, можливості яких не до кінця використані. Вибір оптимального діаметра ролика , що подає, повинний ґрунтуватися на визначенні моменту опору коченню Mf
Mf =A(Dp/Dэ) - 0,015А(Dp/Dэ)2 (5) де A=ak 0,23v4FNDЭ?/6?; (aк -коефіцієнт гістерезисних втрат при каченні; FN - зусилля взаємодії ролика і дроту; ?- параметр, обумовлений коефіцієнтами Пуассона і модулями пружності ролика і дроту).
Мінімізація Mf при перемінній Dp/Dэ дає оптимальне співвідношення 1/0,03, що використовується в конструкторській практиці при виборі роликів для подачі дротів Dэ =0,8…1,2 мм. При подачі дроту роликами з гладкими клиноподібними канавками, основною задачею, є забезпечення його не деформованого стану. Умовою для надійної подачі, що не деформує дріт, є нерівність f[?]S f2[?]2S2 [?]2S2 ??arccos2{------ v---------- - (f2 1)(------- - 1)} (6)
Fn F2n F2n де f,[?] - фізичні постійні; S - величина контактної площадки
Проаналізовано явища, що супроводжують подачу дроту механізмами з двома парами роликів як переважної структури рушіїв при подачі мяких дротів (алюміній, порошкові дроти). Виходячи зі значень зусиль від різницевих рухів (різниці між обертальними швидкостями пар роликів) відстань між осями пар l визначається l <?vEJ/4? fn Fпр (7) де E,J - модуль пружності і момент інерції перетину дроту відповідно; ? fn Fпр - сумарне зусилля від різницевих рухів.
На систему подачі дроту впливають ряд факторів, основні з яких силові, режими дугового процесу, тертя т.д. Вони викликають відхилення від необхідного режиму зварювання, небажані процеси в електроприводі й у струмопідводі. Рівняння руху дроту в каналі має вигляд d(v1-v2)
Fи =±m---------- = F- Fm- Fk (8) dt де Fи- F - Fm- Fk - сили інерції, подавання, тертя в струмопідводі і каналі відповідно; m - маса дроту; v1,v2 - швидкості дроту на вході і на виході системи подавання.
Розглянути взаємодію дроту з факторами, що супроводжують рух у каналі, дозволяє модель динаміки подачі, яка побудована на основі (8) і представлена на рис.3 у виді структурної схеми.
Ланки з передатними функціями k1 k2 k3/p k4 k5 описують процеси, що відбуваються в електродвигуні, редукторі і механізмі подачі, а ланки 1/ p k6 k7,?(Fn, v2) - процеси в каналі.
Передатна функція направляючого каналу з дротом має вигляд
(к6-к7)к8
Wk(р)=------------------------- при 0?v2<b р2-к8 к9 р (к6-к7)к8
(к6-к7)к8 (9)
Wk(р)=---------------- при v2>b р2 (к6-к7)к8 е b- швидкість переключення (початок ділянки швидкісного тертя).
У нелінійній системі дріт - канал маються стійкі автоколивання, що дозволять скористатися для її аналітичного дослідження методом гармонійної лінеаризації, одержавши передатну функцію
Wk(р)=(к/АРЗ) а(bq c) р2 (а2 abcq dk7)р dk6 bq са2 (10) де q, F0, коефіцієнти лінеаризації і функція зсуву центра коливань.
Порівнюючи параметри автоколивань по моделюванню на ЦОМ і по методу гармонійної лінеаризації відносно дроту (СВ08Г2с), одержуємо помилку по амплітуді ? А = 0,45% і по частоті ?w = 2,1%, що підтверджує правомочність використання методу гармонійної лінеаризації.
Виконані дослідження стійкості знайденого коливального процесу.
Автоколивання в системі приводять до згладжування нелінійної характеристики. Згладжену характеристику можна апроксимувати функцією ?(v2)=const v2 і система розглядається як лінійна. Важливе питання про змушені коливання в системі, що обумовлюються імпульсною подачею дроту і різними видами модуляції. На систему подачі дроту діють коливання у виді збурень. В одному випадку це коливання швидкості, що вводяться штучно (імпульсна подача). В другому - це шкідливі коливання сили опору подачі, наприклад у струмопідводі чи при маніпулюванні шланговим держаком.
Розглянуто вплив коливання сили опору на швидкість подачі. Коливання швидкості мають резонансний характер (для реальних умов подачі дроту СВ08Г2с діаметром 1,2 мм wвр= 437 с-1 (70 Гц). Якщо режими зварювання мають короткі замикання з частотою близької wвр і викликають прихватування дроту в струмопідводі, то некеровані коливання швидкості зростають, що небажано.
Для забезпечення рівномірної подачі дроту необхідно: уникати режимів з частотами коротких замикань близькими до власної резонансної частоти каналу з дротом wвр; для даного (заданого) діапазону режимів вибирати держак з параметрами, що забезпечують рух дроту з частотами wвр поза діапазоном частот коротких замикань; по можливості використовувати імпульсні механізми подачі дроту, робота яких виключає появу некерованих резонансних явищ у системі подачі. показані осцилограми швидкості подачі дроту СВ08Г2с при зварюванні в СО2. Очевидне збільшення амплітуди коливань при зварюванні з короткими замиканнями. У більшості випадків частота збільшення амплітуди швидкості подачі збігається з частотою переносу електродного металу в режимі короткого замикання.
На основі дослідження статичних і динамічних явищ при подаванні дроту по каналу, виконаний аналіз перехідних процесів, що виникають внаслідок зміни швидкості подачі. Створення нових високоефективних напівавтоматів неможливе без врахування перехідних процесів.
Система подачі може бути представлена як два послідовних вузла: електродвигун з редуктором і роликами -[Wn(p)], каналу з дротом -[Wk(p)] із передатною функцією
W(p)nk= Wn(p) Wk(p)=1/?BDWКД(Т1р Т2р Т3р 1) , (11) де Т1=МТМ (С-k?cp), Т2=m/(С-k?cp), Т3=Тм, кд, - коефіцієнт пропорційності;-Тм, w, D - електромеханічна постійна; частота обертання вала електродвигуна; діаметр ролика.
Для аналітичного опису перехідного процесу по функції (11) застосовані методи теорії операційного числення з відшуканням звязку між зображеннями й оригіналами з перетворенням Карсона- Хевисайда. При цьому швидкість подачі дроту на виході з каналу є
Канал істотно впливає на перехідний процес, що виражається в запізнюванні відпрацьовування збурень на вході. Спираючись на математичний опис каналу з дротом, а також те, що більшість механізмів імпульсної подачі здійснює рух дроту по близькому до гармонійного закону, використовуючи операційне числення можна описати характер швидкості дроту на виході з каналу з якого виходить, що імпульси подачі, проходячи по каналу, змінюють амплітуду. Необхідну амплітуду імпульсів Авых на виході, що впливають на перенос металу, можна отримати якщо при правильно обраному каналу (довжина, внутрішній діаметр) забезпечується рух дроту з амплітудою A Авых sinwtv(1- T2 w2)2 ?1T4 w2/m2
А= ---------------------------------------------------------------------------- (13) sinwt cos arctg[?1 w/m((1/ T2) - w2))]- sin arctg[?1 w/m((1/ T2)- w2))](1 coswt)
де w - частота імпульсного впливу; ?1 - величина швидкісного тертя; T2=(С- к1?cp). Представлені форми імпульсів для декількох типів каналів, розрахованих по (13). За результатами експериментів можна вказати, що для зазначених умов зниження амплітуди імпульсів подачі дроту на виході з каналу стосовно їх амплітуди на вході складає величини порядку 30...50 %. Порівняння розрахованих залежностей з тими, котрі визначалися з використанням методу гармонійної лінеаризації, а також даними експериментів вказують, що запропонований спосіб визначення властивостей каналу при імпульсній подачі з достатньою для практики точністю описує зміни в параметрах подачі. Рівняння (12, 13) можуть бути використані при виборі і розрахунку механізмів імпульсної подачі, конструкції яких повинні містити регулятори параметрів імпульсів.
В четвертому розділі розглянутий ряд питань по теоретичних основах розробки нових способів подачі дроту, механізмів і систем для них.
Для активного впливу на зварювання (керування переносом при імпульсній подачі), необхідні відповідні механізми. Основними їхніми відмінностями від відомих механізмів повинні бути: наявність регулювання параметрів подачі; забезпечення високих показників надійності, простоти і відтворюваності при виробництві. Раціональною й ефективною для напівавтоматів виявилася конструкція на основі квазихвильового перетворювача (КХП) з роликовим вузлом подавання. Розроблено ряд модифікацій таких механізмів, що дозволяють істотно розширити їхні технічні і технологічні можливості. Кращим пристроєм притиску для таких механізмів можуть бути пристрої з розвантаженням вихідного вала механізму по розробленій нами концепції конструювання. e e cos(?1 - ?) wp=[---] ± --- --------------] w1 (14)
R b cos(?)
де e, R, b, ?, ?1, w1 відповідно ексцентриситет, радіус центральної шестірні, довжина опорного важеля, кут нахилу опорної площини, кут повороту ексцентрика, частота обертання вала електродвигуна.
Приведені графіки залежностей кутової частоти обертання ролика, що подає, від параметрів механізмів імпульсної подачі з одним і двома модуляторами. Механізми з двома модуляторами мають широкі можливості по регулюванню амплітуди швидкості і форми імпульсу. Розрахунки показують, що в таких механізмах можна одержати прискорення 100 м/с2, що необхідно для керованого переносу електродного металу при зварюванні в захисному газі.
Важлива задача при виборі електродвигуна для механізмів з імпульсною подачею - це врахування імпульсних навантажень. Прийнявши, що характер зміни статичного моменту для більшості механізмів імпульсної подачі близький до гармонійного, оцінивши на основі кинетостатичного аналізу статичний момент таких механізмів, розклавши криву статичного моменту в ряд Фурє можна, наприклад, для механізму з КХП визначити закон зміни моментів Мд електродвигуна механізму подачі в сталому режимі і зробити вибір потужності
1 (?-2)
Мд = Fn Rp e [--- ----------------------- sin(wt-ARCTGWBЭ)], (15)
Rш bcos?v1 (WBЭ)2 де Вэ - електромеханічна постійна механізму подачі; Fn - опір подачі; Rш, Rp, - радіуси центральної шестерні і ролика, що подає.
Для рішення задачі вибору електродвигуна системи подачі розроблені методики визначення силових співвідношень, характерних для системи імпульсної подачі.
При імпульсній подачі є зниження опору руху дроту враховуються зміни умов роботи роликів з-за прослизання дроту, при прискоренні в імпульсі. Уникнути цього можна збільшенням зусилля стиску до експериментально встановленої величини
Fсж.имп?6(Fk Fm Fn Fc) (16) де Fk, Fm, Fn, Fc - сили опору: в каналі, струмопідводі, роликах, змотуванню з касети.
У напівавтоматах, де є зворотні звязки для реалізації нових технологій, наприклад зварювання сплавів алюмінію, необхідні електродвигуни з мінімальною частотою обертання вала, що дозволяє знизити передаточне відношення редуктора і відповідно час на розгін і гальмування дроту. Приклад - електродвигун ДПУ87-75 з номінальною частотою обертання вала =1000 об/хв.
Особлива увага приділена електроприводам, живлення яких можна здійснити безпосередньо від джерела зварювального струму. Запропонована і реалізована концепція побудови простих транзисторних електроприводів, в яких відсутні генератори, як це звичайно прийнято виконувати в транзисторних електроприводах. Використовуються керовані автоколивальні процеси з характеристиками, обумовленими, у тому числі, і параметрами механізмів (електромеханічна постійна часу). На відміну від широтно-імпульсної модуляції при постійній частоті, не тільки шпаруватість, але і частота й у нових технічних рішеннях не постійні. Деякі з цих розробок увійшли до складу напівавтоматів, що серійно випускаються (ПШ107В). Відмінністю електропривода ПШ107В є можливість його роботи як зі зворотними звязками по параметрах електродвигуна і дугового процесу. Цей нескладний електропривод, з діапазоном регулювання - 1:30 при жорсткості механічних характеристик 5...8 % містить у своєму складі лише три активних елементи (два компаратори та транзистор).
З застосуванням методу гармонійної лінеаризації досліджені автоколивальні транзисторні електроприводи постійного струму для зварювального устаткування. На основі формалізованої структури регулятора розроблена методика вибору і розрахунку основних вузлів електроприводу. Розроблені по цій методиці електроприводи некритичні до якості напруги живлення.
Побудована система регулювання з зниженням впливу імпульсної складової моменту, яка, зокрема, реалізована в електроприводі ПШ107В. Електропривод досліджений у режимі збурювання по моменту навантаження для регуляторів швидкості: пропорційного та пропорційно - інтегрального як найбільш розповсюджених. Для них визначені передатні функції системи і на основі методів операційного числення визначена реакція електропривода на момент із перемінною складовою
Mc.a 1 Тя2 w2 K2
Ія (t)u=-----v------------------------------- sin wt (17) см [((K-(Тэ Tpcw2)]2 T 2э w2 де Ія, Тя, Тэ, см - струм, електрична, електромеханічна і конструктивна постійна електродвигуна; Трс- постійна часу регулятора швидкості; К- інтегрований коефіцієнт підсилення електропривода; w - частота обертання вала електродвигуна; Mc.a - статичний момент опору.
З (18) очевидні дії розроблювача по зниженню коливань струму якоря. Експериментальні дослідження впливу імпульсних навантажень на струм дані на осцилограмах рис.8 при зварюванні в СО2 дротом Св08Г2с діаметром 1,2 мм для трьох варіантів електроприводів. Теоретичні висновки підтверджуються.
Для сучасного механізованого устаткування запропоновано новий підхід до конструювання роликового механізму подачі, що передбачає поділ ролика, що подає, на два обєкти: перший - у вигляді приводного ролика 1, установленого на вихідному валу редуктора; другий - у вигляді вільно встановленого ролика 2, який подає. Притискний ролик 3 притискає дріт до ролика 2. Швидкість подачі визначається частотою обертання і діаметром ролика 1 і не залежить від діаметра ролика 2. Розробка поліпшує технічні характеристики механізмів подачі: збільшує тягові характеристики; знижує втрати в роликових вузлах і потужність електродвигуна; збільшує ресурс роботи внаслідок подовження робочої поверхні ролика.
Механізм імпульсної подачі дроту на основі однобічних захватів також може бути конструктивно поліпшений до кондицій, що дозволять використовувати його в напівавтоматах для якісного зварювання. Запропоновано новий тип однобічних захватів і імпульсний механізм подачі на його основі. Розроблено методику розрахунку захватів з мінімальною залежністю кроку подачі від зусилля опору руху дроту. Як захватні елементи використані багатогранні твердосплавні пластини. Механізм забезпечує надійну подачу сталевого й алюмінієвого дроту діаметрами 0,8...1,2 мм з інтегральними швидкостями 80...450 м/г. Захват з пластинами в порівнянні з відомими конструкціями, має ресурс у 10...15 разів більше при точнішому відтворенні заданого кроку подачі. На фотографії рис.10 показаний напівавтомат для зварювання тонкими дротами (0,6…1,0мм) з використанням розглянутого механізму подачі.
Вы можете ЗАГРУЗИТЬ и ПОВЫСИТЬ уникальность своей работы
