Закалочного трансформатора

Индуктор является основным элементом высокочастотный закалочной установки, во многом определяющим качество закалки и экономичность процесса. Существует огромное число конструкций индукторов, причем даже для нагрева одной детали могут использоваться индукторы различных типов. Можно условно выделить следующие типы индукторов: а) для внешних цилиндрических поверхностей; б) для плоских поверхностей; в) для внутренних цилиндрических поверхностей; г) индукторы для тел сложной формы.

Система охлаждения закалочной установки 186

3.31. Принципиальная электрическая схема индукционной закалочной установки;

Задание и контроль режима нагрева по времени предполагает повторяемость мощности нагрева на некотором постоянном уровне или повторяемость закона изменения мощности во время нагрева в выбранных пределах. Отклонения от этого, вызывают перегрев или недогрев. Точность и надежность реле времени определяют надежность и точность работы закалочной установки в целом.

Основная часть задержек и неисправностей закалочной установки приходится на систему подачи закалочной жидкости. Отказ на открытие или закрытие крана, пропускание жидкости в спрейер индуктора во время нагрева служат причиной брака при закалке.

При кажущейся простоте, сравнительно малых размерах индуктор является основным рабочим органом закалочной установки. Параметры индуктора определяют мощность и тип закалочного трансформатора, мощность конденсаторной батареи, расход электроэнергии на закалку детали. Удачное решение при конструировании закалочного индуктора иногда упрощает конструкцию станочной части закалочной установки, повышает производительность, облегчает труд калильщиков. От надежности индуктора зависит надежность работы закалочной установки. Закалочный индуктор обычно имеет спрейерное устройство; от конструкции спрейера зависит качество закалки и расход закалочной среды.

Однако приходится сталкиваться с недопустимыми потерями энергии и Напряжения, особенно в конструкциях индукторов для установок с ламповыми генераторами. На 23 представлен индуктор [10], у которого токоподводящие провода выполнены из трубки, диаметр которой даже несколько меньше ширины шины индуктирующего провода, хотя имелась полная возможность уширить эти провода, а также сблизить взаимно провода до расстояния 1—2 мм. Нередки случаи эксплуатации индуктора с внутренним диаметром одновиткового индуктирующего провода порядка 20—30 мм, токоподводящие провода которого при длине 250—300 мм изготовлены из той же трубки, что и сам индуктирующий провод. Потери энергии в токопроводящих трубках индуктора в этом случае превосходят норму буквально в 5—6 и более раз, так что общий электрический к. п. д. индуктора (с учетом потерь в токоподводящих шинах и в индуктирующем проводе) составит не 80%, а упадет приблизительно до 40—30%. Таким образом, казалось бы несущественная, но грубая ошибка при конструировании имеет следствием удвоение расхода электроэнергии закалочной установки, работающей с подобным дефектом индуктора.

В комплект измерительных приборов закалочной установки входит еще фазометр типа Д-31 электродинамической системы, показывающий cos ф нагрузки генератора, т. е. соответствие величины конденсаторной батареи, компенсирующей низкий cos ф закалочного индуктора. Фазометр введен в комплект по аналогии с плавильными установками.

Режим Охлаждения для поверхностной закалки не рассчитывают, так как обычно система обеспечения закалочной жидкостью в установках имеет многократный запас. В то же время расчет не может учесть, например, особенности конструкции закалочных спрейеров, их многообразие, изменение физических свойств различных закалочных сред в контакте со стальной поверхностью, меняющей свою температуру, и т. д. Для закалки с одновременного нагрева с самоотпуском задача расчета осложняется еще более. Точное дозирование охлаждения, требующееся для самоотпуска, может быть определено только опытным путем. При этом время охлаждения для двухпостовой закалочной установки устанавливают (по соображениям загрузки оборудования и калильщиков) несколько меньшим, чем время нагрева. Добиваясь при указанной длительности времени охлаждения выполнения условий самоотпуска детали, подбирают необходимый расход закалочной жидкости. В большинстве случаев практики время охлаждения составляет 4—5 с.

т = 6 мм и более одновременным способом впадина за впадиной для производительности порядка нескольких сотен шестерен в смену ВНИИТВЧ им. В. П. Вологдина разработан на базе серийной закалочной установки станок-полуавтомат с индуктором специальной конструкции.

Вычислим активное и реактивное сопротивления подводящих шин закалочного индуктора, изображенного на 4-2, конструкция которых может считаться характерной. Индуктор присоединяется с помощью подводящих шин и колодок ко вторичной обмотке понижающего (закалочного) трансформатора (см. § 10-2), более широкой, чем индуктор. Поэтому шины (см. 4-2) делаются расширяющимися от индуктора к обмотке. При такой их форме понижается как активное, так и реактивное сопротивление и улучшается распределение тока в самой вторичной обмотке трансформатора. Шины могут быть разбиты на участки, имеющие прямоугольную и трапецеидальную форму. Расстояние между шинами для понижения их индуктивности делается малым, обычно 1,5—3 мм.

Выше были рассмотрены процессы поверхностной закалки индукционным способом с помощью одного какого-либо закалочного индуктора. За последние годы получила распространение закалка полуосей с фланцами для автомобильных мостов с непрерывным выходом закаленного слоя со стебля полуоси на галтель и поверхность фланца, с выходом границы закаленного слоя в область пониженных напряжений на фланце [8]. Известен также способ закалки поверхности колец больших диаметров (крупногабаритных подшипников) парными индукторами без стыков закаленных зон подобно поверхности бублика. Эти способы закалки назовем комбинированными, поскольку закалка производится не одним, а двумя или более индукторами, питаемыми каждый от отдельного понизительного закалочного трансформатора с отдельной программой управления движением, закалочными спрейерами и нагревом. Использование комбинированного индуктора, составленного из нескольких активных проводов автономного питания, соответствующей геометрии и размеров, является зачастую более эффективным средством выравнивания нагрева на поверхности сложной формы, чем корректировка зазора, ширины и расположения активного провода, установка дополнительных магнитопроводов и магнитных шунтов в конструкции с одним индуктирующим проводом. Затем, полученная зона равномерного нагрева может быть подхвачена следующим индуктором для непрерывно-последовательного нагрева и т. д.

Закалочная станция установки блочного исполнения состоит из блока конденсаторной батареи, блока закалочного трансформатора, шкафа управления и выносного пульта управления.

Компоновка блочного исполнения предоставляет большую свободу размещения закалочной станции: блок закалочного трансформатора может быть отнесен от блока конденсаторной батареи, два трансформаторных блока и два блока конденсаторной батареи могут составить закалочную станцию с двумя постами для лучшего использования генераторов по времени и загрузки оператора. Схема автоматического управления установки блочного исполнения выполнена на контактных элементах (реле).

При кажущейся простоте, сравнительно малых размерах индуктор является основным рабочим органом закалочной установки. Параметры индуктора определяют мощность и тип закалочного трансформатора, мощность конденсаторной батареи, расход электроэнергии на закалку детали. Удачное решение при конструировании закалочного индуктора иногда упрощает конструкцию станочной части закалочной установки, повышает производительность, облегчает труд калильщиков. От надежности индуктора зависит надежность работы закалочной установки. Закалочный индуктор обычно имеет спрейерное устройство; от конструкции спрейера зависит качество закалки и расход закалочной среды.

Проектируя заново или подготовляя к работе новый готовый индуктор, необходимо знать, какое напряжение нужно подать на его токо-подводящие контакты для обеспечения нагрева детали по требуемому режиму (частота тока, время нагрева, удельная мощность нагрева), какая мощность конденсаторной батареи необходима для компенсации реактивной мощности индуктора, какой тип закалочного трансформатора будет подходящим.

Напряжение на одновитковом индукторе меняется в очень широких пределах: от 5—6 до 200 и более вольт. Отмечалось, что рабочее напряжение машинных преобразователей по стандарту равно 400 и 800 В. Напряжение генератора понижают с помощью закалочного трансформатора. Однако пределы изменения коэффициента трансформации в данном случае требуются слишком широкие. Можно эти пределы сузить за счет применения многовит-ковых индукторов. Однако изготовление и применение многовит-ковых индукторов связано с большими неудобствами: существует некоторое минимальное сечение трубки в свету (5X5 или 7X7 мм), которая не засоряется быстро в работе, трудно совместить спрейер и активный многовитковый провод в одном объеме, обеспечить надежную и долговечную межвитковую изоляцию. Многовитковый индуктор дает очень размытую граничную зону закалки под краями индуктирующего провода. Практически многовитковые индукторы в среднечастотном диапазоне для поверхностной закалки не применяются. Закалку с четкой границей закаленной зоны, свойственную одновитковым индукторам, и согласование многовитковых дают индукторы-трансформаторы, называемые еще концентраторами [2], но в изготовлении и ремонте они сложнее многовитковых индукторов. Как уже упоминалось, номограмма ( 20) и графики ( 21 и 22) определяют значения напряжения на индуктирующем проводе индуктора без учета падения на токоподводящих шинах. При конструировании

индукторов предусматриваются уширение токоподводящих шин, минимальное расстояние между прямой и обратной шинами с тем, чтобы при выносе индуктора от понизительного закалочного трансформатора на обычное расстояние 150—200 мм падение напряжения на шинах не превосходило 5% от напряжения на самом индуктирующем проводе. На этом же уровне удерживаются и активные потери в токоподводящих шинах индуктора относительно потерь в индуктирующем проводе. Поэтому вносить какие-либо поправки в данные по напряжению номограммы ( 20) и графиков ( 21 и 22) не имеет смысла.

Для контроля за режимом нагрева в составе закалочных установок предусмотрен ряд измерительных приборов. Температура нагрева поверхности, глубина прогретого слоя непосредственно не контролируются имеющимся комплектом приборов. Режим нагрева детали, определяемый удельной мощностью нагрева, может косвенно контролироваться по активной мощности, отдаваемой генератором. Эта мощность ввиду определенного значения к. п. д. закалочного трансформатора и индуктора пропорциональна мощности, передаваемой непосредственно в деталь. В установках с машинными преобразователями имеется ваттметр электродинамической системы типа Д-30. Показания амперметра генератора свидетельствуют о загрузке обмоток генератора по току и зависят от подбора емкости конденсаторной батареи при

неизменном режиме нагрева. Показания амперметра генератора позволяют судить о правильности подбора конденсаторной батареи и коэффициента трансформации закалочного трансформатора при настройке установки на закалку новой детали. Киловольт-метр генератора является прибором, свидетельствующим о подготовке установки к включению на нагрев. Следует отметить, что примененный в установке вольтметр ЦЗЗО детекторной системы не соответствует требованиям по классу точности (2,5) и но цене деления шкалы (25 делений). Мощность, т.е. температура нагрева поверхности, должна поддерживаться с точностью не ниже ±2%. Поскольку мощность пропорциональна квадрату напряжения, напряжение генератора должно контролироваться с точностью ±1%. Иначе говоря, в качестве киловольтметра генератора должен применяться прибор класса 1,0 и с большим числом делений шкалы.

Полная мощность ндуктора, по которой выбирается соответствующий тип закалочного трансформатора, в несколько раз