Закалочные установки

На 3.31 приведена принципиальная электрическая схема питания индукционного закалочного станка от машинного преобразователя частоты. Помимо источника питания М—Г схема включает в себя силовой контактор К, закалочный трансформатор ТрЗ, на вторичную обмотку которого включен индуктор И, компенсирующую конденсаторную батарею Ск, трансформаторы напряжения и тока ТН и ITT, 2TT измерительные приборы (вольтметр V, ваттметр W, фазометр ф) и ампер-

ЛГ — приводной двигатель; Г — генератор; ТН, ТТ — трансформаторы напряжения и тока; К. — контактор; 1PM, 2РМ, ЗРМ — реле тока; Р^ —разрядник; А, V, W, ф — измерительные приборы; ТрЗ — закалочный трансформатор; ОВГ—обмотка возбуждения генератора; РР — разрядный резистор; РВ — контакты реле возбуждения; PC — регулируемое сопротивление.

В обоих исполнениях установки разделены на генераторные и закалочные станции. В состав генераторной станции входят машинный преобразователь, пусковой шкаф преобразователя, блок охлаждения. Генераторная станция мощностью 200 кВт укомплектовывается двумя машинными преобразователями и двумя пусковыми шкафами. Закалочная станция установки комплексного исполнения составляется из шкафа управления, блока нагревательной станции и сливного блока. В конструкции сливного блока предусмотрена возможность монтажа технологических устройств, устройств для быстрой загрузки и выгрузки деталей, для дополнительного крепления закалочного индуктора. В блоке нагревательной станции размещены жестко закрепленный закалочный трансформатор с выводами вторичной обмотки на лицевой панели блока, конденсаторная батарея, система подачи и отвода охлаждающей воды и закалочной жидкости. В шкафу управления размещены тиристорный возбудитель машинного генератора, стабилизирующий его напряжение на заданном уровне, схема автоматического управления процессом

По характеру эксплуатации закалочный трансформатор должен быть вполне мобильным по массе и габаритным размерам, нести исключительно высокие удельные нагрузки, иметь приемлемый к. п. д., минимальные зазоры между обмотками.

Если согласование производится для индуктора с неопределенными параметрами, необходимо на зажимы первичной обмотки закалочного трансформатора подключать киловольтметр с измерительным трансформатором напряжения. Закалочный трансформатор следует переключить на наибольший коэффициент трансформации. Конденсаторная батарея должна быть отключена полностью. При включении генератора на закалочный трансформатор с индуктором при минимальном возбуждении возьмем по приборам отсчеты тока и напряжения /,, и U,,. Частное от деления напряжения в вольтах на ток в амперах даст нам приблизительно полное сопротивление системы деталь—индуктор — трансформатор. Сопротивление одного конденсатора ЭСВ или ЭСВП новой серии на напряжение 800 В при частоте 10 кГц равно 1,6 Ом, а при частоте 2,4 кГц около 4,6 Ом. Подберем конденсаторную батарею, сопротивление которой будет приблизительно равно эквивалентному полному сопротивлению системы деталь — индуктор — трансформатор.

В закалочной станции размещены закалочный трансформатор Т32-800, конденсаторы, элементы системы охлаждения

( 40), подачи и отвода закалочной жидкости (вентили, электрогидравлический кран, сливной блок). Закалочный трансформатор может быть установлен со смещением вправо или влево на 300 мм от центра (завод поставляет с центральным расположением).

Любая высокочастотная установка имеет ряд одинаковых элементов, связанных единой электрической схемой. ,В нее всегда входят: индуктор одновитковый или многовитковый; генератор высокой частоты (машинный, ламповый, ионный, тиристорный); конденсаторная батарея; закалочный трансформатор, автотрансформатор или устройство для переключения витков индуктора;, контактор для подключения и отключения тока нагрузки; линия передачи тока высокой частоты от источника питания до индуктора; система водяного охлаждения; высокочастотные измерительные приборы: амперметр, вольтметр, ваттметр, фазометр; амперметр для измерения тока возбуждения; измерительные трансформаторы напряжения и тока. Дополнительно в зависимости от назначения установки -комплектуются технологическими устройствами: станком для закалки, плавильной печью, кузнечным нагревателем, аппаратурой автоматики для. поддержания и контроля режима нагрева.

1,2 — преобразователи частоты; 3, 5 — индукторы; 4 — закалочный трансформатор; 6 •— конденсаторы; 7 — фильтр; S — манометр; 9 — насос (один резервный); ю — предохранительный клапан; // — бак; 12 — сливные воронки

128. Схемы согласования: а — установки для поверхностной индукционной закалки; б—индукционные кузнечные нагреватели; в—плавильные печи; г — проходные печи для нагрева в металлургической промышленности (с последовательной емкостью). 1/г — напряжение генератора; 1/и — напряжение на индукторе (контуре); /г — ток генератора; t/co — напряжение на последовательной емкости; Я — индуктор; КБ — конденсаторная батарея; AT—автотрансформатор; ТЗ — закалочный трансформатор

В состав ИУПЗ входят индуктор, закалочный трансформатор, устройство для охлаждения закаливаемой поверхности, конденсаторная батарея и шкаф управления. Форма и размеры индуктора определяются размерами и конфигурацией закали-

Трансформаторами типа ТЗ комплектуются закалочные установки с машинными и тиристорными преобразователями.

При одновременной закалке время нагрева составляет 20—50 % всего цикла, поэтому для лучшего использования генераторов по мощности подключают поочередно несколько закалочных станков (два — четыре) или постов к одной генераторной станции. Групповое питание станков снижает капитальные затраты и расход электроэнергии за счет уменьшения потерь холостого хода преобразователей. Разрабатываются закалочные установки с питанием от тири-сторных преобразователей частоты.

В СССР выпускаются серийные закалочные установки мощностью в 100 и 200 кВт на частоту тока 2400 и 8000 Гц типов ИЗ 1-100/2,4, И32-100/8, ИЗ 1-200/2,4 и И32-200/8 с одним или двумя преобразователями частоты типа ВПЧ-100 на частоту 2400 или 8000 Гц. Установки имеют блочное исполнение (в виде шкафов). Корпуса всех блоков должны иметь надежное заземление, а также механическую электроблокировку дверец во избежание попадания персонала под напряжение при эксплуатации установки. При желании компоновка оборудования может быть изменена в соЬтветствии с рабочим местом и технологическим процессом обработки деталей.

Аппараты низкого напряжения изготовляются для переменного тока повышенной частоты 400 — 500 Гц, а также 2,5—10 кГц (закалочные установки). В последнем случае частота колебательного процесса при восстановлении напряжения на дуговом промежутке оказывается того же порядка, что и частота тока. Здесь уже нельзя считать ЭДС источника питания неизменной за время переходного процесса. Близкое совпадение частот источника питания и собственных колебаний существенно меняет характер переходных процессов. Если при промышленной частоте отключение индуктивного контура (<р -»90°) оказывалось тяжелее, чем

Аппараты низкого напряжения изготовляются для переменного тока повышенной частоты 400—500 Гц, а также 2,5 — 10 кГц (закалочные установки). В последнем случае частота колебательного процесса при восстановлении напряжения на дуговом промежутке оказывается того же порядка, что и частота тока. Здесь уже нельзя считать ЭДС источника питания неизменной за время переходного процесса. Близкое совпадение частот источника питания и собственных колебаний существенно меняет характер переходных процессов. Если при промышленной частоте отключение индуктивного контура (ф -> 90°) оказывалось тяжелее, чем отключение активного контура (ф -> 0), то при повышенной частоте отключение активного контура осуществляется труднее, нежели индуктивного контура.

Предприятия электротехнической промышленности выпускают готовые установки с ламповыми генераторами и гиристорными преобразователями, а также установки универсального назначения с машинными преобразователями. Специальные закалочные установки и автоматические линии изготовляются по индивиду-

Закалочные установки необходимо комплектовать несколькими закалочными трансформаторами (универсальными и специальными), рассчитанными на работу в длительном, а также в повторно-кратковременном режиме.

Закалка непрерывно-последовательным методом крупномодульных шестерен с движением вдоль впадин на средних частотах однопроводным индуктором со стальным магнито-проводом применяется в СССР с конца 30-х начала 40-х годов. Крупномодульные шестерни являются штучной и мелкосерийной продукцией предприятий тяжелого машиностроения, где индукционная поверхностная закалка не получила еще достаточно широкого применения, и требуются единичные специализированные и в то же время универсальные закалочные установки. Попытки распространить этот метод на шестерни с зубьями модуля 10—12 мм и менее не дали положительных результатов. При коротких и широких индуктирующих проводах искажалось растекание тока по поверхности впадины так, что преимущественно нагревались вершины зубьев, трудно было защитить от повторного нагрева уже закаленные соседние впадины, индуктор имел очень низкий к. п. д. и был ненадежным в работе. Во избежание указанных неприятных явлений, ширина индуктирующего провода (в мм) не должна быть численно больше, чем модуль зубьев, если они не корригированы, и не должна превышать половину модуля в случае сильного корригирования.

Все эти особенности сохраняют за закалкой шестерен по рабочей поверхности зубьев широкую область применения. Станочные приспособления для закалки, особенно с одновременного нагрева, исключительно просты по конструкции, ибо соседние зубья могут быть использованы как направляющие и база для установки индуктора и как основа механизма перевода с зуба на зуб. Используются серийные закалочные установки (предпочтительно среднечастотные), так как индуктор должен иметь маг-нитопровод. Закалка в петлевых индукторах без магнитопровода с питанием от ламповых генераторов не рекомендуется. Режим нагрева зуба определяют, как для случал нагрева пластины с толщиной Нл, равной половине толщины зуба по начальной окружности с шириной зоны нагрева, приблизительно равной высоте зуба. Для определения напряжения на индуктирующем проводе и мощности можно зуб условно заменить эквивалентным цилиндром с длиной окружности, равной периметру сечения зуба по начальной окружности шестерни.

Отечественная электротехническая промышленность производит индукционные закалочные установки периодического и непрерывного действия специализированные и универсальные. Технические данные индукционных закалочных установок типа ИЗ приведены в табл. 60.35.

cos ф индукционных нагревателей (не превышающего 0,1 4- 0,3), системы водоохлаждения, системы управления станком. Закалочные установки серии МГЗ выпускаются мощностью 50 4- 250 кет с частотой 2,5 4- 8 кгц.