Способ регулирования осевого усилия в машинах для сварки трением Советский патент 1982 года по МПК B23K20/12 

Изобретение относится к сварке, и именно к сварке трением на машинах с электромагнитным силовым приводом для создания осевого усилия. . Известна машина для инерционной .сварки трением, в которой устройство для создания осевого усилия выполнено в виде установленной на станине электро магнитной катушки с отверстием, расположенным соосно с валом, а маховик установлен относительно катушки с зазором, обеспечивающим магнитное взаимодействие катушки с маховикомДП. Недостаток этого устройства обуслоьлен зависимостью силы, развиваемой электромагнитом не только от тока в его катушке, но и от зазора в магнитной системе. Известен способ регулирования величи ны осевого усилия в машинах для сварки трением с электромагнитным силовым приводом, включающий программное изме нение магнитного потока, соответгтвукм щее воспроизведению заданного силового цикла, формирование управляющего напряжения путем сравнения задающего напряжения, пропорциональноготребуемому магнитному потоку, создаваемому катушкой электромагнита, с его дей ствительным значением в процессе сварки. . Необходимость такого регулирования обусловлена тем, что силы , развиваемые электромагнитом,зависят не только от тока в его катушке, но и от зазора в магнитной системе, который изменяется Как с изменением установочных размеров свариваемых изделий, так и в процессе сварки из-за укорочения свариваемых деталей, Зависимость силы электромагнита от зазора может быть устранена нэвестным способом, при котором в системе питания электромагнита осуществлена обратная связь по силе. Известно, что сила F , развиваемая электромагнитом,. гае Ф - магнитный поток, Ми магнитная проницаемость, S - пооерхность полюса электромаг Из формулы (1) видно, что регулирование осевого усилия может быть осуществлено путём изменения магнитного пото.ка . Недостатком этого способа является сложность определения величины магнит- но го потока, для чего необходима дополнительная измерительная катушка, расположение которой вблизи торца электрома нита связано с рядом конструктивных и технологических трудностей и снижает надежность работающих по этому способу устройств Цель изобретения - упрощение определения действительного значения магнитного потока... Поставленная цель достигается тем, что в способе регулирования осевого усилия в машинах оля сварки трением с электромагнитным силовым приводом, включаютцим программное изменение маг нитного потока, соответствующее вое- произведению заданного силового цикла, И формирование управляющего напряжения путем сравнения задающего напряжения пропорционального требуемому магнитному потоку с его действительным значением в процессе сварки, измеряют напряжение приложенное к катуише электромагнита .силового привода, и величину напряжения пропорциональную току, протекающему через нее, и по их разности ; определяют величину магнитного потока. Для катушки индуктивности, подключа мой к источнику постоянного тока можн записать равенство .,.где Ф - магнитный поток; f - сопротивление катушки; U - ток, протекающий по катушке,U - напряжение, приложенное к катушке. Из уравнения (2) определяется величина магнитного потока S(u--br) cJt(3) Предлагаемый способ регулирования может быть осуществлен при использова нии регулируемого выпрямителя для пита ния катушки электромагнита. Система управления регулируемого выпрямителя содержит суммирующий и интегрирукший усилитель и устройство сравнения в цепи обратной связи для сравнения задающего напряжения с выходным напряжением i интегрирующего усгшителя. В процессе регулирования сигналы,пропорциональные величинам напряжения,прилагаемого к обмотке электромагнита и тока, протекающего через нее, подаются соответственно на неинвертирующий и идаертирующий входы суммирующего усилителя, с выхода которого сигнал поступает на интегрирующий усилитель. Напряжение на выхаае интегрирующего усилителя, пропорционально магнитному потоку Ф, оно сравнивается с задающим напряжением и таким образом формируется управляющий сигнал регулируемого выпрямителя. Предлагаемый способ регулирования осевого усилия был испытан на инерционной машине СТ-100 для сварки трением с электромагнитным силовым приводом для сварки роторов тербокомпрессоров из . материалов 14х20Н25В5М с валом из стали 40Г диаметром 18 мм. При этом усилие нагрева составляет 20 кН, а усилие проковки 45 кН, что соответствует магнитному потоку, создаваемому катушкой электромагнита 3,8x10 в и 5,6х- соответственно. Катушка электромагнита получает питание его регулируемого тиристорного выпрямителя, в системе управления которого применен интегрирующий усилитель на базе операционного усилителя се- рии К14О с постоянной времени интегрирования О,03, с. Осциллографирование. параметров процесса сварки показывает соответствие полученных значений усилия и магнитного потока заданньпд. Применение предлагаемого способа упрощает конструкцию электромагнита за счет отказа от дополнительной измерительной катущки, повышая тем самым надежность машин, упрощает переналадку работающих по предлагаемому способу устройств с катушками электромагнитов, имеющих различйые параметры. Формула изобретения Способ регулирования осевого усилия в машинах для сварки трентюм с электромагнитным силовым приводом, включак щий программное изменение магнитного потока, соответствующее воспроизведению заданного силового цикла, формирование управляющего напряжения путем сравнения задающего напряжения, п.чиорционапь59124464

ного требуемому магнитному потоку, соэ- разности определяют величину магнигнодаваемому катушкой электромагнита, сго потока,

его действительным значением в процессе

сварки, отличающийся тем.Источинкн информации,

что. с целью упрощения определения дей- 5 принятые во внимание при экспертизе ствительного значения магнитного потока.1. Авторское свидетельство СССР

измеряют напряжение, приложенное к ка- № 795821. кл. В 23 К 2Q/12 1977 тушке электромагнтгга силового привода.2. Лебедев В.К. и пр. Эпектг омагни и величину напряжения, пропорциональнуюный привод сварочных машин.-Автомат току, протекающему через.нее. и по их ческая сварка . 1979. М 7 с 63-66