Расчет механизма сжатия контактных машин

Приводом механизма сжатия машин контактной сварки обычно служат пневмоцилиндры двухстороннего действия или диафрагменная пневмокамера, размеры и техническое исполнение которых регламентирует ГОСТ 15608 – 70.

Усилие, развиваемое пневмоцилиндром, определяется по формуле

F_П = S_П p K_Т,

где S_П – площадь поршня, м²;

р – давление воздуха над поршнем, Па;

К_Т – коэффициент, учитывающий потери на трение (обычно К_Т = 0,7…0,95).

Усилие, развиваемое штоком пневмокамеры, рассчитывается по формуле

F_ПК = 0,26 р (D² + Dd + d²) g ,

где р – давление сжатого воздуха, МПа;

D – диаметр диафрагмы, м;

d – диаметр опорного диска, м;

g – сопротивление пружины и усилие, необходимое для перегиба диафрагмы, Н.

Время срабатывания пневмопривода t может быть приближенно подсчитано по формуле

,

где D₁ – диаметр цилиндра, см;

L – ход поршня, см;

d_o – диаметр воздухопривода, см.

Номинальное заданное сварочное усилие F_СВ, прикладываемое к деталям до включения тока, отличается от усилия, развиваемого пневматическим приводом,

F_СВ = F_П + G . F_T,

где F_П – усилие, действующее на поршень пневмоцилиндра;

G – масса подвижных частей механизма;

F_T – сила трения подвижных частей (обычно F_T = 3…5 % F_СВ).

Анализ взаимодействия металла зоны сварки с механизмом сжатия показывает, что фактическое усилие сжатия деталей за цикл сварки не остается постоянным. Характер и величина изменения усилия обусловлены дилатометрическим эффектом и жесткостью силового контура машины, трением подвижных элементов, их массой и инерционностью, режимами сварки, конструкцией соединения, электромагнитным взаимодействием токоведущих элементов.

В процессе точечной и шовной сварки из-за теплового расширения металла фактическое усилие F_СВ.Ф увеличивается:

F_СВ.Ф = FСВ + (F_Т + F_ИН – F_i),

где F_ин = G^.а – сила инерции подвижных элементов механизма, Н (обычно F_ИН £ 3 % F_св);

а – ускорение, вызванное быстрым перемещением подвижных масс от теплового расширения металла, м/с²;

F_i – усилие отталкивания из-за взаимодействия противоположно направленных токов в консолях, Н (обычно Fi £ 1 % F_св):

Fi = mо I²_св L/Н,

где mо – магнитная проницаемость среды, Н/А²;