9 (Курс лекций в электронном виде)

7

Форма № 3.

Титульный лист

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ПРИБОРОСТРОЕНИЯ И ИНФОРМАТИКИ

Кафедра

ТИ-3 «Информационное обеспечение технологии соединения материалов

УТВЕРЖДАЮ

Заведующий кафедрой

_______________________

В.М.Ямпольский

«___»_________200__г.

Для студентов _4_

курса факультета_ТИ_

Специальность _15.02.02_

К. т. н., с.н.с. Гейнрихс И.Н.

(ученая степень, ученое звание, фамилия и инициалы автора)

ЛЕКЦИЯ № _9_

по 4346 «Технологические основы сварки плавлением и давлением»

ТЕМА Введение. Предмет и задачи курса. Основа учения об электрических контактах

Обсуждена на заседании кафедры

(предметно-методической секции)

«__»___________200__г.

Протокол № __

МГУПИ – 200__г.

Тема лекции: АППАРАТУРА УПРАВЛЕНИЯ МАШИНАМИ ДЛЯ КОНТАКТНОЙ СВАРКИ.

Учебные и воспитательные цели:

1. Ознакомление студентов с основными условиями сварки

2. Ознакомление с аппаратурой управления машинами контактной сварки.

Время: 2 часа (90 мин.).

Литература (основная и дополнительная):

• Орлов Б.Д. и др. Технология и оборудование контактной сварки.

М: Машиностроение. 1986. –352 с.

Учебно-материальное обеспечение:

1. Наглядные пособия:

• Видео фильм «Контактная сварка»

1. Технические средства обучения:

• Электронный проектор

1. Приложения: ______________________________________________

(наименования и №№ схем, таблиц, слайдов, диафильмов и т.д.)

ПЛАН ЛЕКЦИИ:

Введение – до 5 мин.

Краткий обзор лекции №7

Основная часть – до 80 мин.

Контакторы. Регуляторы времени.

1-й учебный вопрос - до 40 мин.

Структурные схемы аппаратуры управления.

2-й учебный вопрос - до 40 мин.

Регуляторы времени.

Заключение – до 5 мин.

ТЕКСТ ЛЕКЦИИ.

Основная часть – Контакторы. Регуляторы времени.

1-й учебный вопрос: Структурные схемы аппаратуры управления. Контакторы.

В современных точечных, рельефных и шовных машинах аппара­тура, вырабатывающая сигналы управления (БУТ, БУД, БУВ), программный регулятор времени ПРВ и элементы питания электропневмоклапанов ЭПК (Ф2) привода давления ПД конструктивно объединяют в одном устройстве, называемом регулятором цикла сварки (серий РЦС, РВИ и др.) или станцией управления, которые выпус­кают как отдельно для комп­лектования машин, имеющих встроенный вентильный кон­тактор и пневматический привод усилия сжатия деталей, так и совместно с вентильным контактором, если он не предусмотрен в машине. Такие регуляторы обеспечивают импульсное, синхрон ное с сетью включения вентилей контактора (узел синхронизации Сх, см. рис.), фазовое регулирование действующего значения сварочного тока (узел фазового регулирования ФР), заданную (БУТ, БУД и др.) и продолжительность мости от технологических требований в отдельных типах регулято­ров встраивают узлы: автоматической стабилизации Н сварочного тока при колебаниях напряжения питающей сети и модуляции М переднего и заднего фронта импульса сварочного тока; предусмат­ривают возможность чередования импульса и паузы между импуль­сами, возможность получения нескольких импульсов сварочного тока с различным действующим значением тока и регулируемой пау­зой между импульсами.

В блоке управления усилием сжатия деталей БУД и БУВ также можно выделить узлы стабилизации усилия СТ и программирования вращения роликов ПР.

Аппаратура управления машин стыковой сварки состоит из блоков управления сварочным током БУТ, приводом давления БУД и приводом перемещения подвижной плиты БУПП. В большинстве случаев в машинах стыковой сварки в качестве функциональной аппаратуры включения сварочного тока использован электромагнит­ный контактор K, что связано с широким применением однофазных машин переменного тока и с относительно большой продолжительностью tсв. Однако в ряде случаев, там, где необходимо фазовое регулирование тока в процессе сварки, электромагнитный контактор заменяют тиристорным.

Циклограммы процесса сварки реализуются программным регу­лятором времени ПРВ, который может быть выполнен в виде кулачкового механизма — командоаппарата или в виде электронных регуляторов типа РЦС, РВИ и др.

При стыковой сварке сопротивлением перемещение подвижной плиты носит преимущественно вспомогательный характер (не входит в циклограмму сварки) и осуществляется посредством ручного кнопочного управления РУП — Ф4 — ПП, минуя ПРВ. Таким же способом (через РУЗ) происходит зажатие деталей в губках машины.

Нагрев деталей (включение и выключение К), подача усилия Fсв и Fос и перемещение плиты при обжатии деталей выполняются по заданной программе ПРВ, соответственно через БУТ — К — СТр и БУД — Ф2 — ПД.

При стыковой сварке непрерывным оплавлением последнее свя­зано с программным перемещением деталей и последующей осадкой Fос. Циклограмма этой сварки реализуется ПРВ, через БУТ —К — СТр, БУД — Ф2 — ПД и БУПП — Ф4 — ПП.

Для перемещения подвижной плиты и создания давления при стыковой сварке применяют пневмогидравлические поршневые или электромоторные приводы (см. гл. 5). В первом случае функциональ­ная аппаратура Ф2, Ф4 представляет собой различного рода электро-пневмогидравлические золотниковые устройства, во втором — релей­ные системы.

Рассмотрим более подробно устройство, принцип работы и тех­нические характеристики контакторов, включающих устройств и регуляторов цикла сварки.

Контакторы. Устанавливаемый в первичной обмотке сварочного трансформатора контактор служит для включения и выключения первичного тока трансформатора. В зависимости от назначения машины и требуемой надежности получаемых сварных соединений применяют электромагнитные или вентильные (преимущественно тиристорные пли игнитронные) контакторы.

Электромагнитный контактор представляет собой электромагнит, к которому притягивается якорь с укрепленными па нем подвижными контактами 1 в момент подачи тока в катушку 2 от блока управления током БУТ. При этом замыкается электриче­ская цепь машины и подается напряжение к первичной обмотке трансформатора СТр. При отключении катушки 2 якорь с подвиж­ными контактами 1 быстро возвращается в исходное положение пружинами.

В подавляющем большинстве современных машин контактной сварки подключение сварочного трансформатора к электрической сети производится синхронно, т. е. в определенный момент по отно­шению к фазе питающего напряжения, с помощью тиристорных контакторов. Только в машинах большой мощности (коммутируемые токи более 1500 А) применяют игнитронные контакторы; при этом в цепях поджигания игнитронов устанавливают тиристоры без принудительного охлаждения.

Тиристорный контактор (рис. 8.6, а) состоит из двух тиристоров T1 и Т2, включенных встречно-параллельно. Анод каждого вентиля соединен с катодом другого вентиля, и эта группа включена после­довательно с трансформатором СТр. Если полярность полуволны переменного напряжения такова, что напряжение линии А положи­тельно относительно линии В, то проводить ток будет (при наличии управляющего сигнала) вентиль T1. При обратной полярности проводящим окажется вентиль Т2.

В вентильных контакторах применяют, как правило, импульсное управление вентилями, синхронизированное с частотой электри­ческой сети. Для этой цели в цепях управления тиристоров Т1 и 72 устанавливают импульсный трансформатор Тр, пита­емый от блока управления током БУТ однополярными симметрич­ными импульсами частотой 100 Гц. Во вторичных обмотках (// и ///) трансформатора Тр формируются импульсы, которые одно­временно подаются на управляющие электроды тиристоров. Откры­вается тиристор, у которого напряжение на аноде положительно по отношению к катоду. Резисторы R1 и R2 ограничивают управляющий ток, а диоды Д1 и Д2 отсекают отрицательные им­пульсы.

Промышленность выпускает тиристорные контакторы (работа­ющие при напряжении сети 220 и 380 В) типа KТ-1, КТ-03, КТ-04, КТ-07, КТ-11 и КТ-12, отличающиеся по величине номинального тока (при ПВ 20 % и времени непрерывной работы не более 0,5 с) соответственно 250, 850, 1400, 480, 1000 и 1750 А. Контакторы имеют водяное охлаждение, за исключением КТ-07, и контрольное устройство (биметаллическое термореле), ограничивающее повыше­ние температуры выше 60 °С, а также варисторы для защиты от возможных перенапряжений. Примерный расход охлаждающей воды составляет около 2 л/мин. Напряжение импульса управления ко­леблется в пределах 15—30 В, а ток управления 0,4—2 А. Характер включения контакторов (асинхронное или синхронное) зависит от устройства системы управления БУТ.

2-й учебный вопрос: Регуляторы времени.

Регуляторы цикла сварки. Регулятор предназначен для управле­ния циклом сварки машины через функциональную аппаратуру: кон­тактором, электропневмоклапанами, реле привода вращения роликов (непрерывное или шаговое вращение) или перемещения плиты и др.

В зависимости от технологических требований (выбранных цикло­грамм работы машины) применяют однопрограммные и многопро­граммные регуляторы времени. Число позиций регуляторов обычно 3—8. Регуляторы работают с использованием аналогового или дискретно-цифрового принципа.

В однопрограммных регуляторах число позиций и порядок их выполнения (последовательность действия механизмов) всегда остаются без изменения. Регуляторы обеспечивают независимость регулировки длительности выдержек отдельных позиций.

В многопрограммных регуляторах можно (при соответствующей настройке) проводить сварочные циклы с различными вариантами изменения усилия на электродах или формы сварочного тока. Поря­док следования интервалов и их число могут изменяться в зависи­мости от выбора программы. Отдельные позиции могут исключаться. Обычно в таком регуляторе имеется несколько параллельных ветвей управления, запускаемых от одной команды.

Принцип построения регуляторов зависит от циклограммы сварки. Любой регулятор состоит из п ячеек, соответствующих числу позиций, каждая из которых регулирует длительность одной опера­ции и в конце ее вырабатывает сигнал на включение следующей опе­рации. Высокая производительность машин контактной сварки . требует передачи команд от ячейки к ячейке посредством бесконтакт­ных элементов. Исполнительную — функциональную аппаратуру в большинстве машин контактной сварки также выполняют на бес­контактных элементах.

Технические характеристики регуляторов серий РЦС и РВИ, а также некоторых типов (РВЭ-7, РВД-200), выпускавшихся ранее, приведены в табл. 8.1.

В качестве примера рассмотрим принципы по­строения и работу регуля­торов цикла сварки типа РЦС-403 и серии РВИ. Регулятор РЦС-403 — однопрограммный, с ана­логовым принципом регу­лирования длительности операций, выполнен на логических эле­ментах серии «Логика-Т». и обеспечивает:

1) последовательное включение (синхронно с частотой сети) четырех независимо регули­руемых (в периодах напряжения сети) интервалов времени tсж, tсв, tпр, tп,, которые соответствуют позициям «Сжатие», «Сварка», «Проковка», «Пауза» (элементы Т-330). Эти элементы отрабаты­вают и подают командные сигналы «Включение» и «Выключение» па функциональную аппаратуру К, ЭПК элементов привода то­чечной машины (СТр — сварочный трансформатор, ПД — пневмопривод) и, таким образом, обеспечивает программу времени ПРВ цикла точечной сварки (рис. 8.7, в);

2) регулирование интервалов времени посредством ступенчатого изменения сопротивления резисторов R1 — R4, ручки которых (S1 — S4) выведены на лицевую панель регулятора (рис. 8.7, б). Время включения  = RС, где R — сопротивление резистора; С — емкость, подключенная к выводам 2 и 6 элемента Т-303 (см. рис. 8.8, а);