Помощь студентам в учебе
Разработка системы питания для сварки в динамическом режиме
|
ВВЕДЕНИЕ 11
1 АНАЛИЗ ПРИНЦИПОВ ПОСТРОЕНИЯ СУЩЕСТВУЮЩИХ СИСТЕМ
ДЛЯ ИМПУЛЬСНОГО ПИТАНИЯ ДУГИ 14
1.1 Питание дуги модулированным током 14
1.2 Модуляторы-приставки 16
1.3 Импульсное устройство 18
1.4 Импульсное устройство с быстронасыщающимся дроссем 19
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 21
2 РАЗРАБОТКА ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ СХЕМЫ 22
2.1 Требования к системе импульсного питания 22
2.2 Выбор системы импульсного питания 24
2.3 Функциональная схема устройства 26
2.4 Функциональная схема импульсного устройства 28
2.5 Функциональная схема электрической схемы управления импульсным
устройством 29
3 РАЗРАБОТКА ПРИНЦИПИАЛЬНОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СХЕМЫ 31
3.1 Силовая часть 32
3.2 Общая схема управления 32
3.3 Импульсное устройство 33
3.4 Схема управления импульсным устройством 34
ВЫВОДЫ 36
4 ОБОСНОВАНИЕ И РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ ЭЛЕМЕНТОВ СИЛОВОЙ
ЧАСТИ ИМПУЛЬСНОЙ СИСТЕМЫ 37
5 ПРОВЕРКА ИМПУЛЬСНОЙ СИСТЕМЫ ПРИ РАБОТЕ НА ДУГУ 40
5.1 Методика снятия осциллограмм тока и напряжения 40
ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 45
6 ФИНАНСОВЫЙ МЕНЕДЖМЕНТ, РЕСУРСОЭФФЕКТИВНОСТЬ И
РЕСУРСОСБЕРЕЖЕНИЕ 47
6.1.1 Потенциальные потребители результатов исследования 47
6.1.2 Анализ конкурентных технических решений 48
6.1.3 SWOT - анализ 49
6.2 Определение возможных альтернатив проведения научных исследований. 51
6.3 Планирование научно-исследовательских работ 52
6.3.1 Структура работ в рамках научного исследования 53
6.3.2 Определение трудоемкости выполнения работ 53
6.3.3 Разработка графика проведения научного исследования 53
6.3.4 Бюджет научно-технического исследования (НТИ) 57
6.3.5 Расчет материальных затрат НТИ 57
6.3.6 Расчет затрат на специальное оборудование для научных
(экспериментальных) работ 58
6.3.7 Основная и дополнительная заработная плата исполнителей темы 58
6.3.8. Отчисления во внебюджетные фонды (страховые отчисления) 60
6.3.9 Накладные расходы 61
6.3.10 Формирование бюджета затрат научно-исследовательского проекта. 61
6.4 Определение ресурсной (ресурсосберегающей), финансовой, бюджетной, социальной и экономической эффективности исследования 62
7 СОЦИАЛЬНАЯ ОТВЕТСТВЕННОСТЬ 66
7.1 Введение 66
7.2 Производственная безопасность 66
7.3 Экологическая безопасность 71
7.4 Безопасность в чрезвычайных ситуациях
7.5 Правовые и организационные вопросы обеспечения безопасности 73
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 76
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ 77
1 АНАЛИЗ ПРИНЦИПОВ ПОСТРОЕНИЯ СУЩЕСТВУЮЩИХ СИСТЕМ
ДЛЯ ИМПУЛЬСНОГО ПИТАНИЯ ДУГИ 14
1.1 Питание дуги модулированным током 14
1.2 Модуляторы-приставки 16
1.3 Импульсное устройство 18
1.4 Импульсное устройство с быстронасыщающимся дроссем 19
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 21
2 РАЗРАБОТКА ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ СХЕМЫ 22
2.1 Требования к системе импульсного питания 22
2.2 Выбор системы импульсного питания 24
2.3 Функциональная схема устройства 26
2.4 Функциональная схема импульсного устройства 28
2.5 Функциональная схема электрической схемы управления импульсным
устройством 29
3 РАЗРАБОТКА ПРИНЦИПИАЛЬНОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СХЕМЫ 31
3.1 Силовая часть 32
3.2 Общая схема управления 32
3.3 Импульсное устройство 33
3.4 Схема управления импульсным устройством 34
ВЫВОДЫ 36
4 ОБОСНОВАНИЕ И РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ ЭЛЕМЕНТОВ СИЛОВОЙ
ЧАСТИ ИМПУЛЬСНОЙ СИСТЕМЫ 37
5 ПРОВЕРКА ИМПУЛЬСНОЙ СИСТЕМЫ ПРИ РАБОТЕ НА ДУГУ 40
5.1 Методика снятия осциллограмм тока и напряжения 40
ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 45
6 ФИНАНСОВЫЙ МЕНЕДЖМЕНТ, РЕСУРСОЭФФЕКТИВНОСТЬ И
РЕСУРСОСБЕРЕЖЕНИЕ 47
6.1.1 Потенциальные потребители результатов исследования 47
6.1.2 Анализ конкурентных технических решений 48
6.1.3 SWOT - анализ 49
6.2 Определение возможных альтернатив проведения научных исследований. 51
6.3 Планирование научно-исследовательских работ 52
6.3.1 Структура работ в рамках научного исследования 53
6.3.2 Определение трудоемкости выполнения работ 53
6.3.3 Разработка графика проведения научного исследования 53
6.3.4 Бюджет научно-технического исследования (НТИ) 57
6.3.5 Расчет материальных затрат НТИ 57
6.3.6 Расчет затрат на специальное оборудование для научных
(экспериментальных) работ 58
6.3.7 Основная и дополнительная заработная плата исполнителей темы 58
6.3.8. Отчисления во внебюджетные фонды (страховые отчисления) 60
6.3.9 Накладные расходы 61
6.3.10 Формирование бюджета затрат научно-исследовательского проекта. 61
6.4 Определение ресурсной (ресурсосберегающей), финансовой, бюджетной, социальной и экономической эффективности исследования 62
7 СОЦИАЛЬНАЯ ОТВЕТСТВЕННОСТЬ 66
7.1 Введение 66
7.2 Производственная безопасность 66
7.3 Экологическая безопасность 71
7.4 Безопасность в чрезвычайных ситуациях
7.5 Правовые и организационные вопросы обеспечения безопасности 73
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 76
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ 77
АКТУАЛЬНОСТЬ. Повышение эффективности и улучшение качества производимых металлоконструкций является актуальной задачей на сегодняшний день. Одним из путей ее решения можно обозначить (выделить) - разработку и внедрение оборудования, отвечающего мировым стандартам (автоматизированные и роботизированные системы, гибкость управления).
Сварка занимает лидирующее положение среди технологических способов получения неразъемного соединения металлоконструкций различного назначения. Перспективным направлением считается развитие автоматической аргонодуговой сварки неплавящимся электродом корневого слоя многослойного шва и изделий малых толщин. Данный способ позволяет получать с минимальными затратами в цеховых или монтажных условиях неразъемные соединения, идентичные основному металлу по химическому составу, механическим и служебным свойствам. По мобильности и экономичности составляет конкуренцию электронно-лучевым и лазерным способам соединения.
Несмотря на достоинства процесса сварки, неплавящимся электродом в аргоне производительность желает оставлять лучшего. Поэтому существует тенденции разработки мероприятий, повышающих эффективность этого процесса. Известны методы повышения эффективности внутренние и внешние, которые в какой-то степени улучшают процесс и повышают его производительность, но имеется существенные трудности в их практическом применении. Одним из перспективных направлений решения этой проблемы считается сжатие дуги, за счет перевода ее в динамический режим горения. Данный перевод осуществляется за счет протекания через дуговой промежуток кратковременных мощных униполярных импульсов тока, большого амплитудного значения.
Исследованиями по изучению динамического режима горения дуги в свое время занимались Пентегов И.В., Славин Г.А., Лебедев В.К. и т.д. В их работах показано влияние динамического режима на геометрические
размеры шва, структуру, обоснована длительность импульсов, представлены математические зависимости. Однако не освещены вопросы технической реализации процесса сварки и не составлены технологические рекомендации.
В соответствии с этим в работе проведен анализ современного состояния вопроса сварки дугой горящей в динамическом режиме. Разработана система питания, позволяющая повысить эффективность сварки неплавящимся электродом в аргоне.
ЦЕЛЬЮ РАБОТЫ является исследование и разработка системы питания для сварки неплавящимся электродом в аргоне дугой горящей в динамическом режиме.
СТРУКТУРА И ОБЪЕМ РАБОТЫ. Работа состоит из введения, семи глав, общих выводов, списка литературы. Работа выполнена на 79 страницах, содержит 14 рисунков, 20 таблиц.
ДОСТОВЕРНОСТЬ РЕЗУЛЬТАТОВ И ВЫВОДОВ подтверждена их сходимостью с экспериментальными данными, полученными методом осциллографирования разработанной системы питания для сварки дугой горящей в динамическом режиме.
ОБЪЕКТ ИССЛЕДОВАНИЯ РАБОТЫ - система импульсного питания для сварки в динамическом режиме.
ПРЕДМЕТ ИССЛЕДОВАНИЯ РАБОТЫ - система питания для сварки в динамическом режиме неплавящимся электродом униполярными импульсами тока.
НАУЧНАЯ НОВИЗНА проведенного исследования.
Разработана система для питания сварочной дуги униполярными импульсами в динамическом режиме, построенная на базе искусственной формирующей линии.
ПРАКТИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ.
Создана действующая экспериментальная установка для сварки дугой горящей в динамическом режиме.
ПУБЛИКАЦИИ. Материалы работы опубликованы в 3 работах.
1) Шачек А. Л., Тясто А. А., Пустовых (Бирюкова) О. С. Система питания для дуги, горящей в динамическом режиме // Неразрушающий контроль: сборник трудов V Всероссийской научно-практической
конференции «Неразрушающий контроль: электронное приборостроение, технологии, безопасность». В 2 т., Томск, 25-29 Мая 2015. - Томск: ТПУ, 2015 - Т. 2 - C. 147-151 [950210-2015].
2) Pulsed welding plasma source [Electronic resource] / A. F. Knyazkov, A. Shachek [et al.] // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. — 2016. — Vol. 124 : Mechanical Engineering, Automation and Control Systems (MEACS2015). — [012164, 6 p.]. — Title screen.
3) Control of the electrode metal transfer by means of the welding current pulse generator [Electronic resource] / A. F. Knyazkov, A. Shachek [et al.] // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. — 2016. — Vol. 124 : Mechanical Engineering, Automation and Control Systems (MEACS2015). — [012146, 6 p.]. — Title screen.
По результатам работы подготовлен патент на изобретение
Сварка занимает лидирующее положение среди технологических способов получения неразъемного соединения металлоконструкций различного назначения. Перспективным направлением считается развитие автоматической аргонодуговой сварки неплавящимся электродом корневого слоя многослойного шва и изделий малых толщин. Данный способ позволяет получать с минимальными затратами в цеховых или монтажных условиях неразъемные соединения, идентичные основному металлу по химическому составу, механическим и служебным свойствам. По мобильности и экономичности составляет конкуренцию электронно-лучевым и лазерным способам соединения.
Несмотря на достоинства процесса сварки, неплавящимся электродом в аргоне производительность желает оставлять лучшего. Поэтому существует тенденции разработки мероприятий, повышающих эффективность этого процесса. Известны методы повышения эффективности внутренние и внешние, которые в какой-то степени улучшают процесс и повышают его производительность, но имеется существенные трудности в их практическом применении. Одним из перспективных направлений решения этой проблемы считается сжатие дуги, за счет перевода ее в динамический режим горения. Данный перевод осуществляется за счет протекания через дуговой промежуток кратковременных мощных униполярных импульсов тока, большого амплитудного значения.
Исследованиями по изучению динамического режима горения дуги в свое время занимались Пентегов И.В., Славин Г.А., Лебедев В.К. и т.д. В их работах показано влияние динамического режима на геометрические
размеры шва, структуру, обоснована длительность импульсов, представлены математические зависимости. Однако не освещены вопросы технической реализации процесса сварки и не составлены технологические рекомендации.
В соответствии с этим в работе проведен анализ современного состояния вопроса сварки дугой горящей в динамическом режиме. Разработана система питания, позволяющая повысить эффективность сварки неплавящимся электродом в аргоне.
ЦЕЛЬЮ РАБОТЫ является исследование и разработка системы питания для сварки неплавящимся электродом в аргоне дугой горящей в динамическом режиме.
СТРУКТУРА И ОБЪЕМ РАБОТЫ. Работа состоит из введения, семи глав, общих выводов, списка литературы. Работа выполнена на 79 страницах, содержит 14 рисунков, 20 таблиц.
ДОСТОВЕРНОСТЬ РЕЗУЛЬТАТОВ И ВЫВОДОВ подтверждена их сходимостью с экспериментальными данными, полученными методом осциллографирования разработанной системы питания для сварки дугой горящей в динамическом режиме.
ОБЪЕКТ ИССЛЕДОВАНИЯ РАБОТЫ - система импульсного питания для сварки в динамическом режиме.
ПРЕДМЕТ ИССЛЕДОВАНИЯ РАБОТЫ - система питания для сварки в динамическом режиме неплавящимся электродом униполярными импульсами тока.
НАУЧНАЯ НОВИЗНА проведенного исследования.
Разработана система для питания сварочной дуги униполярными импульсами в динамическом режиме, построенная на базе искусственной формирующей линии.
ПРАКТИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ.
Создана действующая экспериментальная установка для сварки дугой горящей в динамическом режиме.
ПУБЛИКАЦИИ. Материалы работы опубликованы в 3 работах.
1) Шачек А. Л., Тясто А. А., Пустовых (Бирюкова) О. С. Система питания для дуги, горящей в динамическом режиме // Неразрушающий контроль: сборник трудов V Всероссийской научно-практической
конференции «Неразрушающий контроль: электронное приборостроение, технологии, безопасность». В 2 т., Томск, 25-29 Мая 2015. - Томск: ТПУ, 2015 - Т. 2 - C. 147-151 [950210-2015].
2) Pulsed welding plasma source [Electronic resource] / A. F. Knyazkov, A. Shachek [et al.] // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. — 2016. — Vol. 124 : Mechanical Engineering, Automation and Control Systems (MEACS2015). — [012164, 6 p.]. — Title screen.
3) Control of the electrode metal transfer by means of the welding current pulse generator [Electronic resource] / A. F. Knyazkov, A. Shachek [et al.] // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. — 2016. — Vol. 124 : Mechanical Engineering, Automation and Control Systems (MEACS2015). — [012146, 6 p.]. — Title screen.
По результатам работы подготовлен патент на изобретение
В результате исследований, проведенных в данной работе на базе известной научной информации и собственных результатов экспериментов разработаны методики снятия осциллограмм тока и напряжения дуги. Созданная система питания дуги для сварки в динамическом режиме. Система ориентирована для сварки изделий малых толщин и корневых слоев.
Анализ интегральных показателей эффективности показал, что реализация разработанной системы питания является более эффективным вариантом с позиции финансовой и ресурсной эффективности. Также в работе рассмотрены вопросы социальной ответственности.
Анализ интегральных показателей эффективности показал, что реализация разработанной системы питания является более эффективным вариантом с позиции финансовой и ресурсной эффективности. Также в работе рассмотрены вопросы социальной ответственности.