Электроконтактный нагрев металлов
| Листать книгу |
|---|
| Листать |
| Страницы:
1 ... 22 ... 66 ... 110 ... 154 ... 166 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 скачать книгу Электроконтактный нагрев металлов Глава V. Трансформаторы электроконтактных установок ... Среди современных способов сквозного нагрева металлов для последующей обработки их давлением электроконтактный нагрев является наиболее совершенным и экономически эффективным в тех случаях, когда он может быть применен наряду с другими способами нагрева — печным и индукционным. Это объясняется специфическими особенностями этого способа такими как выделение тепловой энергии электрического- тока практически в каждом элементарном объеме нагреваемого тела (заготовки или детали), через которое пропускается электрический ток промышленной частоты; подвод тока с помощью токоподводящих контактов. ... Указанные особенности электроконтактного нагрева позволяют применять его в производстве, во-первых, в качестве способа нагрева металлов для последующей обработки их давлением или термообработки (в дальнейшем будем называть его электроконтактным способом обособленного нагрева) и, во-вторых, в качестве составной технологической операции нагрева в комбинации с другими операциями при изготовлении готовых деталей или полуфабрикатов. ... В установках электроконтактного способа обособленного нагрева электрический ток играет от' начала до конца технологического процесса основную и решающую роль, в то время как в электроконтактных комбинированных установках, в которых операция нагрева совмещается с другими операциями обработки или изготовления детали, он имеет все-таки вспомогательное значение. Поэтому электроконтактные установки обособленного нагрева практически по всем основным показателям можно сопоставить с показателями других способов нагрева, а для установок комбинированного нагрева и обработки давлением такое сопоставление может быть сделано только частично, т. е. по отдельным показателям. ... При подводе тока к нагреваемой заготовке (детали) происходит неравномерное распределение температуры по длине нагреваемой заготовки и возможен местный перегрев ее у контакта или под контактом. Особенно это относится к однопозицион-ным электроконтактным установкам обособленного нагрева. Эти ... Среди современных способов сквозного нагрева металлов для последующей обработки их давлением электроконтактный нагрев является наиболее совершенным и экономически эффективным в тех случаях, когда он может быть применен наряду с другими способами нагрева — печным и индукционным. Это объясняется специфическими особенностями этого способа такими как выделение тепловой энергии электрического- тока практически в каждом элементарном объеме нагреваемого тела (заготовки или детали), через которое пропускается электрический ток промышленной частоты; подвод тока с помощью токоподводящих контактов. ... Указанные особенности электроконтактного нагрева позволяют применять его в производстве, во-первых, в качестве способа нагрева металлов для последующей обработки их давлением или термообработки (в дальнейшем будем называть его электроконтактным способом обособленного нагрева) и, во-вторых, в качестве составной технологической операции нагрева в комбинации с другими операциями при изготовлении готовых деталей или полуфабрикатов. ... В установках электроконтактного способа обособленного нагрева электрический ток играет от' начала до конца технологического процесса основную и решающую роль, в то время как в электроконтактных комбинированных установках, в которых операция нагрева совмещается с другими операциями обработки или изготовления детали, он имеет все-таки вспомогательное значение. Поэтому электроконтактные установки обособленного нагрева практически по всем основным показателям можно сопоставить с показателями других способов нагрева, а для установок комбинированного нагрева и обработки давлением такое сопоставление может быть сделано только частично, т. е. по отдельным показателям. ... При подводе тока к нагреваемой заготовке (детали) происходит неравномерное распределение температуры по длине нагреваемой заготовки и возможен местный перегрев ее у контакта или под контактом. Особенно это относится к однопозицион-ным электроконтактным установкам обособленного нагрева. Эти ... Среди современных способов сквозного нагрева металлов для последующей обработки их давлением электроконтактный нагрев является наиболее совершенным и экономически эффективным в тех случаях, когда он может быть применен наряду с другими способами нагрева — печным и индукционным. Это объясняется специфическими особенностями этого способа такими как выделение тепловой энергии электрического- тока практически в каждом элементарном объеме нагреваемого тела (заготовки или детали), через которое пропускается электрический ток промышленной частоты; подвод тока с помощью токоподводящих контактов. ... Указанные особенности электроконтактного нагрева позволяют применять его в производстве, во-первых, в качестве способа нагрева металлов для последующей обработки их давлением или термообработки (в дальнейшем будем называть его электроконтактным способом обособленного нагрева) и, во-вторых, в качестве составной технологической операции нагрева в комбинации с другими операциями при изготовлении готовых деталей или полуфабрикатов. ... недостатки стали тормозом дальнейшего технического развития и применения электроконтактных однопозиционных установок, разработанных Г^орьковским автомобильным заводом, и первых образцов установок НИИтракторосельхозмаша. ... Разработка многопозиционных электроконтактных установок способствовала развитию электроконтактного способа нагрева, расширению области его применения и повышению технических показателей оборудования, прежде всего производительности, экономической эффективности, и обеспечила возможность встройки установок в автоматические линии. ... Установки многопозиционного электроконтактного нагрева получили распространение в нашей стране преимущественно в разработках НИИтракторосельхозмаша. Для заготовок малого поперечного сечения (менее 80X80 мм) применение многоконтактных зажимных головок конструктивно неудобно и нерентабельно. Поэтому в отечественной практике электроконтактные установки с многоконтактными зажимными головками не получили распространения. ... Существует несколько конструктивно-технологических групп установок электроконтактного способа как обособленного, так и комбинированного нагрева и обработки давлением. ... Применение соответствующей группы зависит от поставленной задачи и требований, предъявляемых к нагреву и нагреваемой детали. ... Непременным условием технически правильного выбора конструктивно-технологического типа электроконтактного устройства и определения области его применения в производстве является использование технологами и конструкторами теоретически обоснованных, экспериментально проверенных методик и аналитических формул расчета температурного поля нагреваемых деталей и параметров конструктивных элементов электрической части нагревательных устройств. Важность решения этой задачи обусловливается тем, что температура заготовки (детали) является основным фактором, от которого прямо или косвенно зависят почти все технико-экономические показатели и технологические характеристики режима нагрева и нагревательного оборудования. ... Математически связь между температурой заготовки и различными физическими факторами, геометрическими параметрами нагреваемой заготовки и нагревательного устройства, определяющими характер теплового процесса во времени, описывается системой неоднородных нелинейных дифференциальных уравнений в частных производных второй степени с неоднородными краевыми условиями, решение которых в аналитической фооме возможно только при некоторых допущениях и упрощениях, практически несущественно сказывающихся на точности получаемых решений. ... недостатки стали тормозом дальнейшего технического развития и применения электроконтактных однопозиционных установок, разработанных Г^орьковским автомобильным заводом, и первых образцов установок НИИтракторосельхозмаша. ... Разработка многопозиционных электроконтактных установок способствовала развитию электроконтактного способа нагрева, расширению области его применения и повышению технических показателей оборудования, прежде всего производительности, экономической эффективности, и обеспечила возможность встройки установок в автоматические линии. ... Установки многопозиционного электроконтактного нагрева получили распространение в нашей стране преимущественно в разработках НИИтракторосельхозмаша. Для заготовок малого поперечного сечения (менее 80X80 мм) применение многоконтактных зажимных головок конструктивно неудобно и нерентабельно. Поэтому в отечественной практике электроконтактные установки с многоконтактными зажимными головками не получили распространения. ... Существует несколько конструктивно-технологических групп установок электроконтактного способа как обособленного, так и комбинированного нагрева и обработки давлением. ... Применение соответствующей группы зависит от поставленной задачи и требований, предъявляемых к нагреву и нагреваемой детали. ... Непременным условием технически правильного выбора конструктивно-технологического типа электроконтактного устройства и определения области его применения в производстве является использование технологами и конструкторами теоретически обоснованных, экспериментально проверенных методик и аналитических формул расчета температурного поля нагреваемых деталей и параметров конструктивных элементов электрической части нагревательных устройств. Важность решения этой задачи обусловливается тем, что температура заготовки (детали) является основным фактором, от которого прямо или косвенно зависят почти все технико-экономические показатели и технологические характеристики режима нагрева и нагревательного оборудования. ... Математически связь между температурой заготовки и различными физическими факторами, геометрическими параметрами нагреваемой заготовки и нагревательного устройства, определяющими характер теплового процесса во времени, описывается системой неоднородных нелинейных дифференциальных уравнений в частных производных второй степени с неоднородными краевыми условиями, решение которых в аналитической фооме возможно только при некоторых допущениях и упрощениях, практически несущественно сказывающихся на точности получаемых решений. ... Для 'заготовок переменного поперечного сечения математическое описание тепловых процессов при электроконтактном нагреве еще более усложняется тем, что зоны заготовки переменного сечения нагреваются с неодинаковой температурой и со смещением во времени и в пространстве, т. е. со смещением по длине. ... В настоящей работе вопрос о температурном поле нагреваемой заготовки и распределении температуры по длине последней рассмотрен очень кратко и по необходимости в самой общей форме; тем не менее приведенные аналитические формулы для расчета распределения температуры по длине нагреваемой заготовки позволяют практически решить задачу и исследовать вопрос рационального выбора конструктивно-технологического типа нагревательного оборудования и характеристик техниче^ ского процесса нагрева цилиндрических и прямоугольных заготовок постоянного поперечного сечения. ... В книге приведены теоретические данные, которые относятся преимущественно к электроконтактному нагреву заготовок или деталей постоянного сечения. Соответствующие зависимости, относящиеся к нагреву заготовок переменного поперечного сечения, изложены в работе [37]. ... При изложении материала данной работы перед автором возникли трудности, обусловленные большим разнообразием как технологических процессов применения электроконтактного нагрева, так и многообразием конструктивно-технологических типов или видов нагревательного оборудования этого способа нагрева. ... Как указывалось выше, электроконтактный нагрев это не только способ нагрева той или другой заготовки для последующих операций, но и способ изготовления полуфабриката или готовой детали, т. е. технологический способ изготовления или обработки детали, в котором операция нагрева является лишь одной из ряда других технологических операций. В этом смысле электроконтактные нагревательные устройства представляют собой разновидность кузнечно-прессового или гибочно-штамповоч-ного оборудования. ... Оборудование электроконтактного способа нагрева можно классифицировать по двум технологическим группам: 1) комбинированные устройства, в которых операция нагрева электрическим током совмещается с операцией обработки в пространстве, т. е. в одних и тех же контактах, но смещенные во времени; 2) комбинированные устройства, в которых операция нагрева электрическим током совмещается с операциями обработки давлением или .термообработки в пространстве и во времени, т. е. осуществляются одновременно. ... Ко второй группе относятся все разновидности электровысадочных, электроштамповочных и прессовых и другого типа установок, конструктивное многообразие инструментальной ос- ... Для 'заготовок переменного поперечного сечения математическое описание тепловых процессов при электроконтактном нагреве еще более усложняется тем, что зоны заготовки переменного сечения нагреваются с неодинаковой температурой и со смещением во времени и в пространстве, т. е. со смещением по длине. ... В настоящей работе вопрос о температурном поле нагреваемой заготовки и распределении температуры по длине последней рассмотрен очень кратко и по необходимости в самой общей форме; тем не менее приведенные аналитические формулы для расчета распределения температуры по длине нагреваемой заготовки позволяют практически решить задачу и исследовать вопрос рационального выбора конструктивно-технологического типа нагревательного оборудования и характеристик техниче^ ского процесса нагрева цилиндрических и прямоугольных заготовок постоянного поперечного сечения. ... В книге приведены теоретические данные, которые относятся преимущественно к электроконтактному нагреву заготовок или деталей постоянного сечения. Соответствующие зависимости, относящиеся к нагреву заготовок переменного поперечного сечения, изложены в работе [37]. ... При изложении материала данной работы перед автором возникли трудности, обусловленные большим разнообразием как технологических процессов применения электроконтактного нагрева, так и многообразием конструктивно-технологических типов или видов нагревательного оборудования этого способа нагрева. ... Как указывалось выше, электроконтактный нагрев это не только способ нагрева той или другой заготовки для последующих операций, но и способ изготовления полуфабриката или готовой детали, т. е. технологический способ изготовления или обработки детали, в котором операция нагрева является лишь одной из ряда других технологических операций. В этом смысле электроконтактные нагревательные устройства представляют собой разновидность кузнечно-прессового или гибочно-штамповоч-ного оборудования. ... Оборудование электроконтактного способа нагрева можно классифицировать по двум технологическим группам: 1) комбинированные устройства, в которых операция нагрева электрическим током совмещается с операцией обработки в пространстве, т. е. в одних и тех же контактах, но смещенные во времени; 2) комбинированные устройства, в которых операция нагрева электрическим током совмещается с операциями обработки давлением или .термообработки в пространстве и во времени, т. е. осуществляются одновременно. ... Ко второй группе относятся все разновидности электровысадочных, электроштамповочных и прессовых и другого типа установок, конструктивное многообразие инструментальной ос- ... Электроконтак-тные установки обособленного нагрева представляют собой собственно нагревательные установки, на которых металлические детали или заготовки нагреваются для последующей обработки на другом оборудовании. Установки этого класса следует также подразделить на две основные группы: однопозиционные и многопозиционные. ... В книге дано описание основных конструктивно-технологических типов той и другой группы устройств. В промышленной практике нашло применение значительно большее разнообразие конструктивных решений устройств каждой группы как по электрическим схемам, так и конструктивному устройству механической части. ... Существенное значение для практики применения электро-кон-^актного нагрева имеет сопоставление технико-экономических показателей и экономической эффективности основных и наиболее применяемых в настоящее время в промышленности способов сквозного нагрева металлов — печного, индукционного и электроконтактного. В книге проведено такое сопоставление этих трех способов только с качественной точки зрения; количественные же показатели представлялось возможным сопоставить для двух способов — индукционного и электроконтактного. ... Трудность и некоторая неопределенность сопоставления показателей указанных двух способов с показателями печного способа нагрева в газовых печах и в электропечах сопротивления заключается в том, что в печи нагревается одновременно много заготовок, в то время как на установках других способов нагреваются отдельные заготовки. Поэтому показатели печного способа нагрева относятся к объему металла заготовок, а показатели индукционного и электроконтактного способа — к отдельным заготовкам. ... В техническом отношении важную группу электроконтактных установок составляют трехфазные электроконтактные установки обособленного нагрева. По электрической схеме они являются многопозиционными, но только по числу позиций, а не по схеме включения заготовки в обмотку силового трансформа тора. Каждая фаза трансформатора представляет в энергетическом смысле однопозиционную установку, но так как установка имеет три фазы и три позиции, то по отношению к однофазной установке нагрузка каждой фазы в 3 раза меньше нагрузки однопозиционной установки, поэтому токовая нагрузка на контакт фазы будет в 3 раза меньше нагрузки на контакт однопозиционной установки ... Трехфазные установки обособленного нагрева в настоящее время применяют не только для нагрева длинных штанг под рубку заготовок и длинных прутков для навивки пружин, но и для нагрева коротких заготовок небольшого диаметра при ... Электроконтак-тные установки обособленного нагрева представляют собой собственно нагревательные установки, на которых металлические детали или заготовки нагреваются для последующей обработки на другом оборудовании. Установки этого класса следует также подразделить на две основные группы: однопозиционные и многопозиционные. ... В книге дано описание основных конструктивно-технологических типов той и другой группы устройств. В промышленной практике нашло применение значительно большее разнообразие конструктивных решений устройств каждой группы как по электрическим схемам, так и конструктивному устройству механической части. ... Существенное значение для практики применения электро-кон-^актного нагрева имеет сопоставление технико-экономических показателей и экономической эффективности основных и наиболее применяемых в настоящее время в промышленности способов сквозного нагрева металлов — печного, индукционного и электроконтактного. В книге проведено такое сопоставление этих трех способов только с качественной точки зрения; количественные же показатели представлялось возможным сопоставить для двух способов — индукционного и электроконтактного. ... Трудность и некоторая неопределенность сопоставления показателей указанных двух способов с показателями печного способа нагрева в газовых печах и в электропечах сопротивления заключается в том, что в печи нагревается одновременно много заготовок, в то время как на установках других способов нагреваются отдельные заготовки. Поэтому показатели печного способа нагрева относятся к объему металла заготовок, а показатели индукционного и электроконтактного способа — к отдельным заготовкам. ... В техническом отношении важную группу электроконтактных установок составляют трехфазные электроконтактные установки обособленного нагрева. По электрической схеме они являются многопозиционными, но только по числу позиций, а не по схеме включения заготовки в обмотку силового трансформа тора. Каждая фаза трансформатора представляет в энергетическом смысле однопозиционную установку, но так как установка имеет три фазы и три позиции, то по отношению к однофазной установке нагрузка каждой фазы в 3 раза меньше нагрузки однопозиционной установки, поэтому токовая нагрузка на контакт фазы будет в 3 раза меньше нагрузки на контакт однопозиционной установки ... Трехфазные установки обособленного нагрева в настоящее время применяют не только для нагрева длинных штанг под рубку заготовок и длинных прутков для навивки пружин, но и для нагрева коротких заготовок небольшого диаметра при ... встройке установок в автоматические линии изготовления деталей картофеле- и свеклоуборочных комбайнов и других сельскохозяйственных машин. ... Экономически существенное значение имеет система обслуживания оборудования, тем более электротермического, располагаемого обычно рядом с кузнечно-прессовыми агрегатами. Для обслуживания электроконтактных установок, как правило, требуется только оператор, работающий на установке в качестве нагревальщика и обслуживающий кузнечно-прессовое оборудование одновременно ... Электроконтактная установка (или несколько установок) -обслуживается общецеховым дежурным персоналом — электриком и слесарем-механиком. Это выгодно отличает оборудование электроконтактного способа нагрева от оборудования индукционного способа, при внедрении которого увеличение штатов обслуживающего персонала считается само собой разумеющимся и неизбежным. ... В случае, если в цехе установлено сравнительно большее число электроконтактных установок, экономически вполне оправдано выделение для их обслуживания специальных дежурных слесарей-электриков. ... В развитии электроконтакного способа нагрева, в создании описанного в книге нагревательного оборудования различных технологически конструктивных групп, в изготовлении и внедрении его в промышленности принимал участие большой коллектив сотрудников НИИтракторосельхозмаша. ... встройке установок в автоматические линии изготовления деталей картофеле- и свеклоуборочных комбайнов и других сельскохозяйственных машин. ... Экономически существенное значение имеет система обслуживания оборудования, тем более электротермического, располагаемого обычно рядом с кузнечно-прессовыми агрегатами. Для обслуживания электроконтактных установок, как правило, требуется только оператор, работающий на установке в качестве нагревальщика и обслуживающий кузнечно-прессовое оборудование одновременно ... Электроконтактная установка (или несколько установок) -обслуживается общецеховым дежурным персоналом — электриком и слесарем-механиком. Это выгодно отличает оборудование электроконтактного способа нагрева от оборудования индукционного способа, при внедрении которого увеличение штатов обслуживающего персонала считается само собой разумеющимся и неизбежным. ... В случае, если в цехе установлено сравнительно большее число электроконтактных установок, экономически вполне оправдано выделение для их обслуживания специальных дежурных слесарей-электриков. ... В развитии электроконтакного способа нагрева, в создании описанного в книге нагревательного оборудования различных технологически конструктивных групп, в изготовлении и внедрении его в промышленности принимал участие большой коллектив сотрудников НИИтракторосельхозмаша. ... встройке установок в автоматические линии изготовления деталей картофеле- и свеклоуборочных комбайнов и других сельскохозяйственных машин. ... Экономически существенное значение имеет система обслуживания оборудования, тем более электротермического, располагаемого обычно рядом с кузнечно-прессовыми агрегатами. Для обслуживания электроконтактных установок, как правило, требуется только оператор, работающий на установке в качестве нагревальщика и обслуживающий кузнечно-прессовое оборудование одновременно ... Электроконтактная установка (или несколько установок) -обслуживается общецеховым дежурным персоналом — электриком и слесарем-механиком. Это выгодно отличает оборудование электроконтактного способа нагрева от оборудования индукционного способа, при внедрении которого увеличение штатов обслуживающего персонала считается само собой разумеющимся и неизбежным. ... Электрбконтактный нагрев — это технологический процесс сквозного нагрева определенной массы металла (детали, заготовки или другого объекта) за счет тепловой энергии протекающего по металлу электрического тока. ... Количественно тепловая энергия электрического тока в основном определяется по закону Джоуля—Ленца с учетом специфических тепловых процессов, обусловленных подводом тока к нагреваемому металлу с помощью токоподводящих контактов. Непременное наличие последних предопределило наименование этого способа. ... На рис. 1 приведены принципиальные электрические схемы, иллюстрирующие в самом общем виде принцип электроконтактного нагрева. ... Элементами электроконтактного устройства являются: источник тока, -токоподводящие провода, токоподводящие зажимные контакты и межпозиционные перемычки. Кроме этого, в устрой- ... Рис. 1. Принципиальные электрические схемы однопозиционного устройства (а) и многопознционных устройств с последовательным (б) и параллельным (в) включением нагревательных позиций (заготовок) ... ФИЗИЧЕСКАЯ СУЩНОСТЬ И ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ЭЛЕКТРОКОНТАКТНОГО НАГРЕВА ... Перечисленные элементы нагревательной установки и протекающий по .ним электрический ток обусловливают специфические технологические, тепловые и электромагнитные особенности процесса, его технико-экономические показатели, совершенство ... На рис. 1 приведены схемы, в которых применен переменный ток, но в принципе может быть использован и постоянный ток, если только будут созданы более подходящие и экономически приемлемые для этого способа нагрева источники постоянного тока (по сравнению с трансформаторами промышленной частоты, применяемыми в настоящее время). ... Применение трансформаторов в электроконтактных установках позволяет сравнительно просто регулировать и получать требуемые напряжения на нагреваемых заготовках или деталях при сравнительно больших значениях силы тока в них. ... В зависимости от требуемой производительности (или скорости нагрева) может быть применена та или другая схема включения нагреваемых заготовок (одно- или многопозиционная) с последовательным или параллельным включением их в нагревательную цепь. ... Технически и экономически более выгодно и целесообразно применять установки со схемой последовательного включения нагревательных позиций в электрическую цепь (рис. 1,6) и выдачей нагретых заготовок с определенным темпом по одной, с перекладкой их с позиции на позицию или поочередным снятием нагретой до заданной температуры заготовки с соответствующей нагревательной позиции. ... Нагревательная установка с перекладкой заготовок с одной позиции на другую и постепенным подъемом температуры до заданного значения, по мере перехода их с позиции на позицию, технически и экономически более эффективна по сравнению с однопозиционной (рис. \,а) ... В первой установке (рис.1, б) явление скин-эффекта и связанные с ним последствия технологического и электрического характера сказываются в гораздо меньшей степени, чем в последних двух установках (см. рис. 1,6 и в). ... При схеме последовательного включения заготовок в электрическую цепь операция нагрева сравнительно легко поддается автоматизации, а нагревательную электроконтактную установку удобно встраивать в автоматическую линию, причем практически с любым заданным темпом выдачи нагретых заготовок на последующую операцию обработки ее давлением или термообработки. Кроме того, при последовательном включении на- ... гревательных позиции в электрическую цепь токовые нагрузки на контакты значительно меньше, чем при других схемах, несмотря на большую производительность нагревательной установки и более высокий КПД. ... При электроконрактном нагреве независимо от схемы включения нагревательных позиций большое значение на практике имеет число контактов или точек подвода тока к каждому концу нагреваемой зоны заготовки, так как токовая нагрузка в месте контактирования токоподводящего контакта с заготовкой является одним из основных физических факторов, от которого зависят не только технологические и электрические, но и технико-экономические показатели и характеристики ,электроконтакт-ной нагревательной установки. ... Чем меньше токовая нагрузка в каждом месте контактирования при прочих одинаковых условиях, тем эффективнее нагревательная установка. Многопозиционные электроконтактные установки с последовательной схемой включения, заготовок и нагревом их со смещением по температуре являются наиболее эффективными, высокопроизводительными и прогрессивными с точки зрения возможности автоматизации технологического процесса, механизации загрузочно-разгрузочных и транспортных операций и встройки нагревательных устройств в автоматические линии. ... Как правило, чем больше точек подвода тока к заготовке, т. е. чем больше мест контактирования, тем лучше технологические показатели нагрева и возможности повышения производительности нагревательной установки любого из вариантов схем включения нагревательных позиций в электрическую цепь ... По существу, этим и объясняется, что техническое развитие оборудования электроконтактного нагрева идет в направлении разработки многоконтактных зажимных головок [1, 37] с радиальными и торцовыми контактами (рис. 2). В таких зажимных головках к каждому концу заготовки ток подводится в че-тырех-шести точках через радиальные и торцовые контакты. На рис. 2 показан один торцовый контакт. Если же сечение ... часто с торца ток подводят через два торцовых контакта. Этим достигается, с одной стороны, снижение токовой разгрузки контактов, с другой — более равномерный нагрев заготовки по ... Е тем, ч-то при одной и той же силе тока, а следовательно, и при одинаковой нагрузке на токоподводящие контакты нагреваются заготовки с большей производительностью по сравнению с одно-позиционными установками. От физических свойств и конструкции элементов, указанных на рис. 1, и схемы нагревательной установки в каждом конкретном случае зависят технико-экономические показатели, технологические и электрические характеристики электроконтактного устройства. ... В данном случае речь идет об электроконтактной установке как об электротехническом устройстве и принципиальной электрической схеме его выполнения. Что же касается технологического назначения и конструктивного исполнения нагревательных устройств электроконтакного способа нагрева, то эти устройства могут относиться к различным конструктивно-технологическим группам или типам [37]. К устройствам обособленного нагрева, о которых шла речь выше, относятся устройства, в которых операции нагрева и обработки давлением совмещаются в одних контактах, иначе говоря, операции нагрева и обработки давлением совмещаются в пространстве, и устройства, в которых операция нагрева совмещается с операцией обработки давлением в пространстве и во времени, так называемые электровысадоч- ... Основные физические закономерности и теоретические зависимости электроконтактного нагрева в самом общем виде известны из физики и теоретических основ электротехники. Однако _ при разработке и эксплуатации нагревательных устройств электроконтактного способа нагрева необходимо более глубокое знание как основных теоретических положений и математических зависимостей между отдельными характеристиками и конструктивными параметрами, на которых базиру ■ ется этот способ и которые используются при разработке различных конструктивных типов нагревательных устройств и технологических операций, осуществляемых на них, так и технологических особенностей режимов работы оборудования. ... Мощность нагревательной установки. Независимо от конструктивно-технологического типа нагревательной установки мощность, потребляемую ею из питающей сети, определяют из условия равенства тепловой энергии, необходимой для нагрева Данной массы металла до заданной температуры, и тепловой ... энергии электрического тока, выделяемой в ней, с учетом различного рода тепловых и электромагнитных потерь энергии в элементах установки (количественно учитываемых об/щим КПД установки). ... Полная мощность, потребляемая из сети электроконтактным устройством любого конструктивно-технологического типа, может быть выражена формулой ... О значении, порядке и особенностях определения каждой из составляющих, входящих в формулу (1), и о зависимости их от различных физических факторов и геометрических параметров нагреваемой детали или заготовки будет сказано ниже Следует иметь в виду, что из всех членов формулы (1) от конструктивных элементов нагревательного устройства и его электрической схемы не зависят: теплоемкость с ... SfepaVrype по мере перекладки нагреваемых заготовок с одной 'позиции на другую мощность и другие- переменные характеристики и факторы, характеризующие режим нагрева, изменяются значительно, меньше. ... Так как активное и реактивное электросопротивление заготовки ^ильно зависит от температуры, то различие в мощности, потребляемой установкой из сети и рассеиваемой в нагреваемом объектр в начале и в конце периода нагрева, тем больше, чем меньше время нагрева и больше поперечные размеры заготовки. \ ... Разница между значениями начальной и конечной мощности в процессе нагрева зависит как от рода нагреваемого материала, поперечных размеров заготовки и времени нагрева, так и от числа позиций установки и режима нагрева (одновременный нагрев всех заготовок до заданной температуры или со смещением по температуре). ... Указанные особенности следует учитывать при использовании формулы (1) для выбора типа нагревательной установки, разработки конструкции и электрической схемы. При этом необходимо стремиться к тому, чтобы разница между начальной >й максимальной мощностью была минимальной, так как колебания значений последних в процессе нагрева сказываются отрицательно на работе энергетического и другого оборудования цеха, на токоподводящих контактах и технологических характеристиках режима нагрева детали. ... Как изменяется мощность, потребляемая из сети однопози-ционной электроконтактной установкой в процессе нагрева, в зависимости от времени нагрева и от поперечных размеров нагреваемой заготовки (или детали) видно из рис. 3. ... При нагреве заготовок диаметром 60 мм за 80 с разница между мощностями в начале и в конце нагрева составляет 1,3—1,4, а для тех же заготовок, нагреваемых за 125 с, и заготовок диаметром 45 мм, нагреваемых за 60 с, указанные мощности различаются в 1,2 раза. Это объясняется влиянием скин-эффекта, имеющего место в начальный период нагрева заготовки и сказывающегося на соотношении активного и реактивного сопротивления заготовок в зависимости от температуры, магнитных свойств и от размеров поперечного сечения. ... Как существенно влияет на мощность число позиций установки, включенных последовательно в нагревательную цепь электроконтактной установки при нагреве заготовок со смещением по температуре, видно из рис. 4. Колебания мощности в процессе нагрева заготовок на многопозиционных электроконтактных установках заметно меньше, чем на однопозиционных, и тем меньше, чем больше число позиций, несмотря на боль-Шую скорость нагрева, большую производительность и большие размеры поперечного сечения нагреваемых заготовок. Это объясняется тем, что во время включения тока на многопозицион- ... SfepaVrype по мере перекладки нагреваемых заготовок с одной 'позиции на другую мощность и другие- переменные характеристики и факторы, характеризующие режим нагрева, изменяются значительно, меньше. ... Так как активное и реактивное электросопротивление заготовки ^ильно зависит от температуры, то различие в мощности, потребляемой установкой из сети и рассеиваемой в нагреваемом объектр в начале и в конце периода нагрева, тем больше, чем меньше время нагрева и больше поперечные размеры заготовки. \ ... Разница между значениями начальной и конечной мощности в процессе нагрева зависит как от рода нагреваемого материала, поперечных размеров заготовки и времени нагрева, так и от числа позиций установки и режима нагрева (одновременный нагрев всех заготовок до заданной температуры или со смещением по температуре). ... Указанные особенности следует учитывать при использовании формулы (1) для выбора типа нагревательной установки, разработки конструкции и электрической схемы. При этом необходимо стремиться к тому, чтобы разница между начальной >й максимальной мощностью была минимальной, так как колебания значений последних в процессе нагрева сказываются отрицательно на работе энергетического и другого оборудования цеха, на токоподводящих контактах и технологических характеристиках режима нагрева детали. ... Как изменяется мощность, потребляемая из сети однопози-ционной электроконтактной установкой в процессе нагрева, в зависимости от времени нагрева и от поперечных размеров нагреваемой заготовки (или детали) видно из рис. 3. ... При нагреве заготовок диаметром 60 мм за 80 с разница между мощностями в начале и в конце нагрева составляет 1,3—1,4, а для тех же заготовок, нагреваемых за 125 с, и заготовок диаметром 45 мм, нагреваемых за 60 с, указанные мощности различаются в 1,2 раза. Это объясняется влиянием скин-эффекта, имеющего место в начальный период нагрева заготовки и сказывающегося на соотношении активного и реактивного сопротивления заготовок в зависимости от температуры, магнитных свойств и от размеров поперечного сечения. ... Как существенно влияет на мощность число позиций установки, включенных последовательно в нагревательную цепь электроконтактной установки при нагреве заготовок со смещением по температуре, видно из рис. 4. Колебания мощности в процессе нагрева заготовок на многопозиционных электроконтактных установках заметно меньше, чем на однопозиционных, и тем меньше, чем больше число позиций, несмотря на боль-Шую скорость нагрева, большую производительность и большие размеры поперечного сечения нагреваемых заготовок. Это объясняется тем, что во время включения тока на многопозицион- ... ных установках в нагревательную цепь последовательно включены наряду с. холодной, только что загруженной заготовкой, также ранее подогретые заготовки, электросопротивление/которых существенно больше электросопротивления холодней заготовки. При нагреве на однопозиционной установке различие в значениях электросопротивления заготовки в начальный и конечный периоды нагрева велико и влияние этого различия на мощность и другие характеристики ничем не сглаживается. ... Следует иметь в виду еще одно весьма важное обстоятельство— возможность работы'на многопозиционной установке без выключения тока в цепи во время замены нагретых заготовок холодными при помощи шунтирования нагревательной позиции, на которой производится смена заготовок! Вполне понятно, что в этом случае нагрев заготовок производится со смещением по температуре, т. е. заготовки нагреваются постепенно либо по мере перекладки их с позиции на позицию или одна заготовка нагревается до конечной температуры, а остальные подогреваются до соответствующих промежуточных значений температуры. ... Электрический ток в нагрузке (заготовке). При электроконтактном нагреве следует иметь в виду, что сила тока, потребляемого из сети, и сила тока, протекающего по нагреваемой заготовке, различна. ... Для надежности и большего срока службы нагревательного устройства при заданной производительности всегда необходимо стремиться, чтобы оба тока были минимальными. Для получения наибольшей производительности сила тока в нагреваемой заготовке (заготовках) должна быть больше при минимальном токе, ... потребляемом из сети. Та и другая задача наиболее успешно 'разрешается применением многопозиционных установок при Асхеме последовательного включения нагревательных позиций во, вторичную цепь силового трансформатора (см. рис. Цб). ... где п — число нагреваемых заготовок или позиций однофазной или трехфазной установки, не считая позиции, служащей при наличии на ней заготовки в качестве нулевого провода в схеме включения нагревательных позиций в звезду; t\t — тепловой КПД в данный момент времени; г2г- — активное сопротивление нагреваемой заготовки на соответствующей позиции в данный момент нагрева; / — порядковый номер нагревательных позиций, включенных во вторичную цепь установки последовательно. ... Если переменные в процессе нагрева характеристики нагреваемой заготовки (с, г2 и x]t) ... Силу потребного тока в зависимости от геометрических параметров нагреваемой заготовки, удельной плотности и удельного электросопротивления можно выразить формулой ... потребляемом из сети. Та и другая задача наиболее успешно 'разрешается применением многопозиционных установок при Асхеме последовательного включения нагревательных позиций во, вторичную цепь силового трансформатора (см. рис. Цб). ... где v — удельная плотность материала нагреваемой заготовки; S2—площадь поперечного сечения нагреваемой заготовки, рг — удельное электросопротивление заготовки; <р ... В зависимости от того, какие значения переменных/ будут подставлены в формулу (3), из нее можно получить либо/ усредненную за данный промежуток времени силу тока или силу тока, соответствующую данному моменту цикла нагрева. | ... Как видно из формулы, сила потребного тока не зависит от длины заготовки, если не учитывать зависимость теплового КПД г)( от последней. Но так как r\t ... На первый взгляд это не совсем понятно, но все становится ясным, если вспомнить, что мощность, потребляемая для нагрева данной заготовки или детали, зависит не только от силы тока, но и от напряжения, которое пропорционально длине заготовки, а энергия, выделяемая в элементарном объеме тела, пропорциональна, как и масса детали, длине и зависит от плотности тока и удельного электросопротивления. ... Из формулы видно, что при прочих одинаковых условиях сила потребного тока тем больше, чем больше скорость нагрева, т. е. чем меньше т и чем меньше удельное электросопротивление материала заготовки. При этом следует иметь в виду, что при выводе формулы (3) не учитывается влияние скин-эффекта, которое у заготовки в холодном состоянии больших поперечных размеров может быть значительным. Поэтому при точных расчетах его необходимо учитывать. Что же касается горячего режима (под которым понимается режим нагрева при температурах выше точки Кюри), то силу потребного тока можно с достаточной точностью определить по формуле (3) по усредненным значениям входящих в нее переменных. Если же в формулу подставить истинные значения переменных, соответствующих данной температуре нагреваемого тела, то по ней можно получить силу тока, соответствующую данному моменту времени и температуре. ... Так как в однопозиционных установках удельное электросопротивление стали очень резко изменяется в зависимости от температуры, то и сила тока в заготовке существенно изменяется в процессе нагрева. В многопозиционных установках изменение силы тока значительно меньше, так как в цепи действует в любой момент времени суммарное сопротивление нескольких п ... где v — удельная плотность материала нагреваемой заготовки; S2—площадь поперечного сечения нагреваемой заготовки, рг — удельное электросопротивление заготовки; <р ... По кривым рис. 6 видно, что, во-первых, сила тока довольно существенно изменется в процессе нагрева на однопозиционной установке, причем в начале нагрева она имеет наибольшее значение; 1во-вторых, чем меньше время нагрева, т. е. чем больше скорость нагрева, тем больше разница* между указанными силами тока; в-третьих, чем меньше поперечное сечение нагревае-.мой заготовки, тем больше разница между силами тока при прочих одинаковых условиях; в-четвертых указанные различия в силах, тока в большей степени выражены в однопозиционных установках (по сравнению с многопозиционными). ... Следует иметь в виду, что разница между начальной и конечной силой тока в той и другой установках зависит также от конструктивного устройства электрической вторичной цепи установок и их отдельных элементов, а также от конструкции трансформатора. Поэтому характер зависимости силы тока от времени нагрева для различных установок и нагреваемых деталей, в принципе, сохраняется (сила тока уменьшается к концу нагрева), но количественные соотношения между начальными и конечными силами тока могут изменяться значительно. В этом 'отношении многое зависит от квалификации конструкторов и проектантов электронагревательных установок и знания ими закономерностей электроконтактного способа нагрева, т. е. от ... По кривым рис. 6 видно, что, во-первых, сила тока довольно существенно изменется в процессе нагрева на однопозиционной установке, причем в начале нагрева она имеет наибольшее значение; 1во-вторых, чем меньше время нагрева, т. е. чем больше скорость нагрева, тем больше разница* между указанными силами тока; в-третьих, чем меньше поперечное сечение нагревае-.мой заготовки, тем больше разница между силами тока при прочих одинаковых условиях; в-четвертых указанные различия в силах, тока в большей степени выражены в однопозиционных установках (по сравнению с многопозиционными). ... Электрическое напряжение на нагреваемой нагрузке (заготовке). При рассмотрении вопроса о напряжении устройств электроконтактного нагрева целесообразно употреблять приятие о напряжении на нагрузке вместо напряжения на нагреваемой заготовке, так как оно различно у разных схем электрок<Ьнтакт-ных установок (см. рис. 1). ... Для однопозиционных установок нагрузкой является одна заготовка или деталь, а для многопозиционных — несколько заготовок, включенных во вторичную цепь последовательно или параллельно. я ... Формула для определения потребного напряжения на нагрузке приводится, как и раньше, в общем виде, справедливом для любого типа электросопротивления нагреваемой нагрузки (заготовки или заготовок) в данный момент времени или усредненных для соответствующих периода нагрева и темпера туры. ... Для нагрева конкретной заготовки (или заготовок) с заданной скоростью илц, производительностью к ней должно быть подведено вполне определенное электрическое напряжение, значение которого в зависимости от физических факторов и геометрических параметров заготовки выражается формулой ... Из формулы следует, что, во-первых, потребное напряжение пропорционально длине- нагреваемой зоны заготовки; во-вторых, оно не зависит от ее поперечного сечения; в-третьих, оно, как правило, увеличивается к концу нагрева и тем больше, чем больше возрастает удельное электросопротивление р заготовки с температурой при малом индуктивном сопротивлении цепи, включая сопротивления силового трансформатора. ... Из формулы видно,' что характер зависимости напряжения на заготовках от времени нагрева такой же, как и для силы тока (для каждого типа электроконтактных устройств), т. е напряжение обратно пропорционально корню квадратному из времени нагрева т; этим объясняется обратно пропорциональная зависимость между потребной, мощностью и временем нагрева. ... Из графиков рис. 7 и 8 можно сделать следующие выводы: 1) напряжение на заготовке изменяется тем сильнее, чем меньше время нагрева и чем меньше ее поперечные размеры; 2) изменение напряжения на Заготовках при многопозиционных ... Электрическое напряжение на нагреваемой нагрузке (заготовке). При рассмотрении вопроса о напряжении устройств электроконтактного нагрева целесообразно употреблять приятие о напряжении на нагрузке вместо напряжения на нагреваемой заготовке, так как оно различно у разных схем электрок<Ьнтакт-ных установок (см. рис. 1). ... Электрическое напряжение на нагреваемой нагрузке (заготовке). ... -установках при одновременном нагреве находится практически в тех же пределах, что и на заготовке при нагреве ее на однопозиционной установке. ... Прямая пропорциональность между напряжением на заготовке и ее длиной является важным свойством электроконтактного способа нагрева. Использование его позволяет существенно повысить производительность электроконтактных нагревательных устройств путем увеличения длины нагреваемой заготовки и повышения напряжения на ней, без увеличения силы тока, как это достигается в многопозиционных установках. Следует различать напряжение на нагрузке (заготовке или заготовках) в «данный момент времени и средненное напряжение, потребное для нагрева заданной нагрузки или заготовки до требуемой температуры, иначе говоря, для обеспечения заданной производительности нагревательного устройства. Первое определяется значениями с, ... При рассмотрении кривых рис. 7 и 8 необходимо учитывать следующее: так как в действующей установке напряжение на нагрузке зависит от силы тока, а последняя определяется полным сопротивлением (импедансом) всей цепи и напряжением на выводах вторичной обмотки силового трансформатора, то изменение напряжения на нагрузке в действительных условиях, ко- ... Рис. 7. Изменение напряжения на заготовке при нагреве на однопозиционной установке: ... торым соответствуют приведенные кривые, меньше, чем это следует из теоретической зависимости, выражаемой формулой (4). Но из этого не следует, однако, что во избежание колебания напряжения на зажимах силового трансформатора при конструировании нагревательных электроконтактных устройств целесообразно увеличивать реактивное сопротивление нагревательной цепи. Это объясняется тем, что индуктивное сопротивление обусловливает наличие реактивной мощности в сети со всеми связанными с ней более нежелательными последствиями, чем колебания напряжения на нагрузке или на зажимах силового трансформатора электроконтактной установки в процессе нагрева. ... Коэффициент мощности установки. Этот показатель характеризует техническое совершенство всякой электронагревательной установки. ... Для повышения коэффициента мощности cos ср электротермических установок и доведения его до установленной нормы применяют компенсирующие индуктивность цепи конденсаторы или другие компенсационные устройства. ... Электрокентактные установки, даже однопозиционные, имеют практически активную нагрузку, а поэтому их cos<p очень высокий (без применения компенсационных конденсаторов, необходимость в которых в этом случае отпадает). Тем не менее повышение cos <р весьма желательно, так как электроконтактные установки энергоемки и доведение среднего cos<p до значения 0,90—0,95 экономически выгодно. В связи с этим при разработке электроконтактных установок необходимо использовать все имеющиеся в распоряжении проектанта и конструктора средства, чтобы получить оптимальный для данных конкретных условий cos <р проектируемой установки. ... Коэффициент мощности заготовки при электроконтактном нагреве обычно близок к единице, а установки в целом, как никакая из рассмотренных характеристик, зависит от конструкции электрической цепи установки и силового трансформатора. Поэтому представляется более рациональным рассматривать cos «р всей установки, а не отдельно заготовки (или заготовок). ... где гт —■ активное электросопротивление силовой цепи установки, приведенное к электросопротивлению первичной цепи силового трансформатора, включая нагрузку (заготовку или заготовки); гт — приведенный импеданс указанной цепи. ... Поскольку конструкция электрической цепи зависит от конструкции всей установки, а следовательно, от конструктивно-технологического типа последней, то теоретически выразить cos ф какой-либо аналитической зависимостью от конкретных физических или геометрических параметров нагрузки или устрой- ... торым соответствуют приведенные кривые, меньше, чем это следует из теоретической зависимости, выражаемой формулой (4). Но из этого не следует, однако, что во избежание колебания напряжения на зажимах силового трансформатора при конструировании нагревательных электроконтактных устройств целесообразно увеличивать реактивное сопротивление нагревательной цепи. Это объясняется тем, что индуктивное сопротивление обусловливает наличие реактивной мощности в сети со всеми связанными с ней более нежелательными последствиями, чем колебания напряжения на нагрузке или на зажимах силового трансформатора электроконтактной установки в процессе нагрева. ... Коэффициент мощности установки. Этот показатель характеризует техническое совершенство всякой электронагревательной установки. ... Для повышения коэффициента мощности cos ср электротермических установок и доведения его до установленной нормы применяют компенсирующие индуктивность цепи конденсаторы или другие компенсационные устройства. ... Электрокентактные установки, даже однопозиционные, имеют практически активную нагрузку, а поэтому их cos<p очень высокий (без применения компенсационных конденсаторов, необходимость в которых в этом случае отпадает). Тем не менее повышение cos <р весьма желательно, так как электроконтактные установки энергоемки и доведение среднего cos<p до значения 0,90—0,95 экономически выгодно. В связи с этим при разработке электроконтактных установок необходимо использовать все имеющиеся в распоряжении проектанта и конструктора средства, чтобы получить оптимальный для данных конкретных условий cos <р проектируемой установки. ... ства весьма сложно и практически неудобно. Поэтому более рационально воспользоваться фактическими данными действующих установок и выразить графическими кривыми зависимость cos ф ... При электрокоитактном нагреве характерным для нагреваемой заготовки является отношение длины нагреваемой зоны к площади поперечного сечения (I2/S2 ... Выше было показано, что электрические характеристики электроконтакт ных установок различного конструктивно-технологического типа существенно зависят от электросопротивления материала /нагреваемой заготовки, изменяющегося в процессе нагрева в зависимости от температуры. Следовательно, характеристики электроконтактных установок и их технические данные! которые будут рассмотрены ниже, находятся в сложной зависимости от температуры детали в каждый данный момент времени; это влияние сказывается через изменение электросопротивления заготовки. ... Физически влияние температуры на электросопротивление заготовки зависит от характера распределения температурного поля в направлении гродольнои и поперечной осей, т. с. по длине и по поперечному ссченню нагреваемой заготовки. ... Распределение и методика расчета температурного поля или температуры по поперечному сечению нагреваемой заготовки при электроконтактном нагреве исследованы А. X. Валеевым, а по длине заготовки — автором книги. ... Так как при электроконтактном нагреве применяется ток промышленной частоты и нагреву подвергаются детали или заготовки преимушественно с поперечными размерами до 75—80 мм, когда явлением скинн-эффекта можно пренебречь уже при температурах 400—500° С, то в настоящей работе и приведены необходимые на практике аналитические зависимости для рас чета распределения температурного поля по длине нагреваемой зоны заготовки открытой ее части (участок между контактами) и под контактами при применении радиальных контактов. Нагрев аготовок при зажатии их в торцовых контактах встречается сравнительно редко и поэтому в данной работе не рассматривается. Сведения о нем даны в работе А. М. Беляева (диссертация на соискание ученой степени канд. техн. наук). ... Здесь будут изложены только основные физические и теоретические положения и аналитические зависимости, позволяющие практически рассчитать распределение температурного поля (температуры) вдоль оси нагреваемой заготовки или детали в зависимости от основных и наиболее сущео венно влияющих на характер распределения поля физических факторов процесса и заготовки, геометрических параметров последней и токоподводя щих контактов нагревательной установки. ... Так как условия выделения тепловой энергии н теплообмена с окружающей средой указанных выше участков нагреваемой заготовки различные, то и вывод и выражения самих формул расчета температуры для каждого участка будут отличаться. ... В каком направлении будет переходить тепловой поток, зависит от температуры граничной зоны по сравнению с соседней зоной открытой части детали [27]. В процессе нагрева это направление теплового потока может изменяться в зависимости от изменения переходного контактного сопротивления и температуры токоподводящих контактов. ... |
Сварка порошковой проволокой
Сплавы для термопар. Справоч. изд.
Пайка серебряными припоями в пламени газовой горелки
Электроконтактный нагрев металлов
Механизированная сварка корпусных конструкций из алюминиевых сплавов
Трансформаторы для электрической контактной сварки
Технология термической обработки металлов
