3.3.3. Энергетические расчеты
Энергетический расчет, как правило, сводится к определению мощности электродвигателя. Соответствующие рекомендации обычно приводятся в учебной и научно-технической литературе. Необходимо также учитывать, кроме всех затрат энергии на полезную работу и потери различного рода (на сопротивление, на нагрев, на преодоление динамических нагрузок и т. д.). Во всех случаях необходимо сначала выяснить затраты энергии, а потом уже рассчитать мощность привода. По сумме всех затрат энергии определяется потребляемая мощность, в соответствии с которой по справочным материалам подбирается электродвигатель (надо указать его тип и характеристику, марку, частоту вращения вала).
3.3.4. Специальные расчеты
Отдельные виды расчетов, условно относимых к специальным, (теоретического характера, теплотехнические, гидравлические и др.). Такого рода расчеты, ввиду их значимости, могут быть выделены в пояснительной записке в отдельный раздел. В настоящей курсовой работе к специальным относятся расчеты, связанные с определением параметров механизмов, обеспечивающих функционирование сварочных установок.
3.3.4.1. Основы проектирования механизмов подачи электродной проволоки сварочных автоматов и полуавтоматов.
В состав сварочной головки входят: механизм правки и подачи сварочной проволоки, мундштук, токоподводяший наконечник и устройство для защиты зоны горения дуги.
Подача электродной проволоки в автоматах и полуавтоматах дуговой сварки осуществляется протягиванием (проталкиванием) её между вращающимися роликами, прижатыми к проволоке. Существуют механизмы со ступенчатым и плавным регулированием скорости подачи. В первом случае редуктор снабжен набором сменных шестерен, а во втором в качестве двигателя используется электродвигатель постоянного тока регулируемым числом оборотов. Скорость подачи электродной проволоки может быть рассчитана по формуле:
где dр - расчетный диаметр падающего ролика, мм. nдв - число оборотов двигателя, об/мин.: i - передаточное число редуктора: 5.3 - коэффициент.
В формуле (1) две неизвестные величины: диаметр падающего ролика dp и передаточное отношение i механизма подачи проволоки. Поэтому целесообразно воспользоваться формулой, где скорость подачи проволоки находится в зависимости от требуемых режимов сварки:
В современных сварочных аппаратах и полуавтоматов диаметр падающих роликов принят равным 40 мм. [4]
Наиболее ответственной частью механизма подачи проволоки является роликовое устройство. Используют механизмы, состоящие из одной или двух пар падающих роликов. Тип механизма определяется видом подаваемой проволоки и материалом: сплошного сечения или порошковая; стальная или алюминиевая. Основными параметрами механизма являются усилие прижатие роликов к проволоке, жесткость упругого элемента, диаметр роликов и форма их рабочих поверхностей, контактирующих с проволокой.
Форма рабочей поверхности падающего ролика может быть гладкой цилиндрической, цилиндрической с канавкой, цилиндрической с насечкой, цилиндрической с канавкой и насечкой, шестеренчатой, обрезиненной. Выбор той или иной рабочей поверхности ролика зависит от диаметра проволоки её вида сопротивления движению.
Проволока при ее подачи встречает сопротивление в автоматах при прохождении её через правильный механизм и токоподвод, а в полуавтоматах - через направляющий канал и токоподвод.
Принято, что максимум результирующего касательного усилия протягивания проволоки пропорционален усилию прижатия падающих роликов к электродной проволоке. [4]
где F - тяговое усилие, Н: \|/ - коэффициент сцепления роликов с проволокой: N -усилие прижатия роли
Условие нормальной работы падающего механизма можно записать в виде
где W - усилие сопротивления подаче проволоки. Н.
Зная усилие сопротивления подачи и коэффициент сцепления, можно получить необходимое усилие поджатая роликов к проволоке, а значит определить параметры упругого элемента механизма поджатая.
Усилие сопротивления подаче в автоматах, как известно, складывается из сопротивления в правильном механизме и в токоподводе.
Правка электродной проволоки осуществляется плоским пластическим изгибом между правильными роликами. Число правильных роликов определяется минимальным числом изгибов. Применяются трех или пятироликовые правильные механизмы. В трехроликовом механизме производится только однократный изгиб проволоки. Качество правки в данном случае недостаточное, т.к. не учитывается изменение начальной кривизны проволоки при сматывании с бухты. В пятироликовом правильном механизме осуществляется два изгиба. При этом первый изгиб сообщает проволоке постоянный радиус кривизны не зависимо от начального радиуса кривизны, а второй изгиб правим этом постоянный радиус кривизны и качество правки значительно выше. Поэтому в современных автоматах применяется пятироликовый правильный механизм. Величину изгибающего момента определим по формуле
Усилие на изгибающем ролике определим по формуле:
\
где dр - диаметр падающего ролика
Согласно выражению (5) окружная сила приравнивается или берется больше силы сопротивления движению проволоки. Тогда задаваясь коэффициентом сцепления роликов с проволокой (величина его колеблется в широком диапазоне и зависит от скорости движения проволоки и состояния поверхности проволоки и падающих роликов равным 0.2. определим силу прижатия ролика к проволоке
Далее ведется расчет упругого элемента (падающего механизма) роликового устройства.