Способ приварки выводов одной из подвижных частей электрической машины к коллекторным пластинам

 

Изобретение относится к сварочному производству и может быть использовано в электротехнической промышленности при дуговой сварке выводов ротора к медным коллекторным пластинам. Цель изобретения - повышение производительности и качества сварки роторов электрических машин. Электрод 1 устанавливают перпендикулярно свариваемой поверхности выступа 3 коллекторной пластины 4. На электрическую дугу 7 налагают внешнее переменное магнитное поле. Вектор индукции магнитного поля ориентируют перпендикулярно плоскости, проходящей через ось горелки и продольную ось коллектора 8. Длительность разнополярных импульсов индукции Τ<SB POS="POST">1</SB> и Τ<SB POS="POST">2</SB> выбирают из соотношения Τ<SB POS="POST">1</SB>/Τ<SB POS="POST">2</SB>=[1+(G<SB POS="POST">1</SB>+G<SB POS="POST">2</SB>)]/[КС/SINΑ+D-G<SB POS="POST">1</SB>], , где К - коэффициент

С - размер основания выступа 3 коллекторной пластины 4, мм

α - угол между свариваемой поверхностью и нормалью к поверхностью коллектора, град.

D - расстояние от основания выступа 3 до горелки,мм

G<SB POS="POST">1</SB> и G<SB POS="POST">2</SB> - величины смещения электрической дуги, мм. При этом осуществляется равномерное проплавление концов выводов вдоль свариваемой поверхности. 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК 511 4 В 23 К 9/08

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

8: ЕГЮЗИН

М1 1i . IД:; ", „Я

E:. ÁÀi4Î, Е ;Д

К д ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

У

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНР1П ИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4201046/25-27 (22) 02.03.87 (46) 07 ° 04.89. Бюл. N - 13 (72). H.В.Ермохин, П.П.Кулик, О.В.Синягин, И,M.Òoêìóéèí, В.Г.Шамшурин, В.В.Захаров и A.È.Ïîòàïîâà (53) 621.971.75(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 846165, кл, В 23 К 9/16, 30.07.79.

Авторское свидетельство СССР

У 616075, кл. В 23 К 9/08,. 06.03.87. (54) СПОСОБ ПРИВАРКИ ВЫВОДОВ ОДНОЙ

ИЗ ПОДВИЖНЫХ ЧАСТЕЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ

МАШИНЫ К КОЛЛЕКТОРНЫМ ПЛАСТИНАМ (57) Изобретение относится к свароч. ному производству и может, быть использовано в электротехнической промьшщенности при дуговой сварке .выво; дов ротора к медным коллекторным пластинам. Цель изобретения — повышение производительности и качества сварки роторов электрических машин. Элект„„SU„„1470477 А 1 род 1 устанавливают перпендикулярно свариваемой. поверхности выступа 3 . коллекторной пластины 4. На электрическую дугу 7 налагают внешнее переменное магнитное поле. Вектор индукции магнйтного поля ориентируют перпендикулярно плоскости, проходящей через ось горелки и продольную ось коллектора 8. Длительность .разнопо-. лярных импульсов индукции, и ь выбирают из соотношения, / (1+

+(g,+g>)1/(КС/sinoL+d-р,), где К коэффициент; С вЂ” размер. основания выступа 3 коллекторной пластины 4, мм; р(. — угол между свариваемой поверхностью и нормалью к поверхности коллектора, град; d — расстояние от основания. выступа 3 до горелки, мм;

g и g — величины смещения электрической дуги, мм. При этом осуществляется равномерное проплавление концов выводов вдоль свариваемай по, верхности. 3 ил.

147047 7

Изобретение относится к гварочному производству и может быть использовано в электротехнической промыш" ленности при электродуговой приварке неплавящимся электродом выводов ротора электрической машины к коллектору.

Бель изобретения - повышение производительности и качества сварки, преимущественно роторов электрических fp машин.

На фиг. 1 изображена схема приварки концов выводов ротора к коллектор- ной пластине; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг,,3 - диаграмма иэ- 15 менения внешнего магнитного поля во времени.

Неплавящийся электрод 1 .с соплом 2 для подачи защитного: газа располагают на расстоянии h от свариваемой поверх-211 ности выступа 3 каждой коллекторной пластины 4, отделенной от соседних коллекторных пластин изоляционными прокладками 5. Выступ 3 имеет йродольный паз, в котором расположены 25 концы выводов б ротора электрической машины. Свариваемая поверхность выступа 3 наклонена под углом ot, к нормали к поверхности коллектора.

Между неплавящимся электродом 1 и свариваемой поверхностью выступа 3 возбуждают электрическую дугу любым известным способом, например высокочастотным пробоем сварочного проме-.

Л.Ъ жутка. Затем на электрическую дугу налагают внешнее переменное магнитное поле В, вектор индукции которого ориентируют перпендикулярно плоскости, проходящей через ось электрической дуги 7 (или ось сварочной горелки) и продольную ось коллектора В.

Под действием внешнего переменного ! магнитного поля В электрическая дуга . 7 отклоняется от начального положения, задаваемого расстоянием d от -ос.,нования выступа 3 при нулевом значении индукции внешнего магнитного по-ля В (как правило,. начальное положение электрической дуги 7 совпадает с точкой пересечения оси неплавящегося. электрода 1 со свариваемой поверхФ ностью) . Велйчины отклонений электрической .дуги 7 по свариваемой поверх" ности в сторону основания выступа 3 и в противоположном направлении " g и g< соответсч венно опрецеляются мгновенной величиной и направлениеМ вектора инлукции В по формуле

1,,< =А11,< h /(1 -КВ„, h) )*. (I) где h — расстояние от электрода до свариваемой поверхности, мм;

 — инлукция магнитного поля, Тл;

К вЂ” безразмерный коэффициент, зависящий от теплофиэических свойств материалов коллекторной пластины и провддов, а также от плотности заполнения паза выступа коллекторной пластины концами выводов ротора;

I — - сварочный ток, А;

А — безразмерный коэффициент, зависящий от реальных условий сварки.

В результате смещения электрической дуги на расстояния g u g от начального положения на свариваемой поверхности выступа коллекторной пластины образуется сварочная ванна 9, размер 1 которой превышает сумму g u g и определяется конкретными условиями сварки.

Для образования сплошной сварочной ванны размером 1 необходимо несколько колебаний электрической дуги за время ее воздействия на коллекторную пластину, поэтому период изменения внешнего магнитного поля устанавливают меньше времени воздействия электрической дуги на коллекторную пластину.

Расстояние d и величины отклонений g< и g выбирают обеспечивающими охват сварочной ванной 9 макси-». мально возможного количества концов выводов б. с

Качество электрического контакта между выводами ротора и коллекторной пластины определяется глубиной проплавления металла в сварочной ванне.

Для того, чтобы глубины проплавлення в точках g< и gy на свариваемой по верхности выступа коллекториой пластины были одинаковы, экспериментальным путем установлено, что длительности разнополярных импульсов а, и с индукции внешнего переменного магнитного поля, отклоняющих электри" ческую дугу íà g и я, соответственно, в пределах периода Т изменения индукции магнитного поля, должны выбираться из соотношения i/<, 1+(g,+g )/(KC/ainat+d-g,), (2) 147(2477 где С вЂ” продольный размер основания выступа коллекторной пластины, мм;

oL — угол между свариваеиой по5 верхностью выступа коллекторной пластины и нормалью к поверхности коллектора, град, d — - расстояние от оснований выступа коллекторной пластины до оси сварочной горелки, мм;

При этом выполняется условие 2; +

+й =T

Для того, чтобы глубина проплавления металла в точках g, и g на свариваемой поверхности была одинакова, необходимо, чтобы количества энергии, идущие на образование сварочной ванны в этих точках, были равны. Кроме того, так как, как правило, время воздействия t электрической дуги на каждую коллекторную пластину меньше

i с и соответственно глубина распространения теплового фронта за время

АХГба =24 мм сравнима с размерами 25 обычно применяемых коллекторных пластин, то отвод тепла от сварочной ванны может быть описан с помощью.линеаризованного уравнения нестационарной теплопроводности в одномерном случае 3(2 (а — теплопроводность меди, мм /c).

Тогда. баланс энергии в точках g, и g свариваемой поверхности выступа 3

1 можно эапйсать как ,(Р МЯ,Я,),(Р М,Я ), (3) где Q è Я вЂ” плотности нестационарных тепловых потоков, отводимых от сварочной ванны в точках g i и g . соответственно кал/ 4p ,/MM с ф

3, и 8 — площади сечений выступа коллекторной пластины, через котоРые отводятся 45 тепловые потоки g, и gä соответственно, мм ;

И вЂ” коэффициент, учитывающий реальные условия сварки а ТВККе неодно» 5g родность и нелинейность процесса;

P — - мощность электрической дуги, Вт., Плотности. отводимых тепловых пото ков Q< и Q приблизительно равны, так как они могут быть оценены как Ч 2= ——

А Tnh (4)

K xkrl где ЬХ„„ — глубина распространения теплового фронта, ограниченная в обоих случаях характерным размером выступа коллекторной пластины, мм;

9 — коэффициент теплопроводности коллекторной пластины, кал/мм с град;

Т„„ — температура расплава материала коллекторной пластины в сварочной о ванне, С.

Полагаем (2 = (, = О = Ф Т „„ /43 а Т, где Т=2 .

Далее, выражая площади сечений теплопровода S, и S через геометричес кие размеры выступа коллекторной пластины и поперечный размер сварочной ванны и подставляя выражение (4) с учетом величин d,g,,p < в уравнения (3), получаем соотношение (2), Коэффициент К в соотношении (2) может быть оценен, как

К = Р 3аТ / Т „„гСМ-1 (5) (это выражение получено при выводе соотношения (2)).

Однако на практике параметры Р, М, входящие в уравнение (5), трудноопределимы, так как теплофизические свойства материалов коллекторной пластины и концов выводов нелинейно изменяются при изменении температуры.

Кроме того, существенное влияние на величину К оказывает плотность заполнения выступа коллекторной пластины концами выводов ротора и качество теплового потока между концами выводов и стенками паза выступа. В ре- . зультате значение К в каждом» конкретном случае определяется экспери- . ментально.

В результате экспериментов установлено, что коэффициент К лежит в пределах 0,2-0,6 и возрастает с увеличением отношения площадей привариваемых концов выводов и паза в поперечном сечении.

Коэффициент К определяется следующим образом.

Устанавливают заданную мощность электрической дуги P. Затем выбирают расстояния Й, В,, я и из уравнения (1) определяют эначения индукции магнитного поля В, и В . Исходя из геометрических параметров выступа коллекторной пластины и заданного перно

77 б 14704 да Т изменения магнитного поля, по формуле (2) определяют длительности разнополярных импульсов, и с, принимая K=0,6. Затем вдэдействуют на свариваемую поверхность выступа 3

5 коллекторной пластины 4 в течение . времени, обеспечивающего приварку концов выводов ротора. После окончания воздействия сравнивают глубины проплавления металла в точках g,. и g< например, по внешнему виду соедийения или срезу, или любым другим известным способом.

Если глубина проплавления в точке

g больше, чем в точке g,, коэффициент К уменьшают, соответственно изме" няя ь, и г,. Затем снова проводят приварку концов, сравнивают глубины проплавления и, при необходимости, корректируют К и с,, < и т.д. до получения удовлетворительного качества сварного соединения в точках g . и д . На последующих коллекторных пластинах приварку производят при уже 28 определенных таким образом <,и г .

Пример 1. Производилась приварка. выводов ротора электрической машины к коллектору: диаметр каждого вывода Р=0,7 мм; количество выводов в пазу выступа коллекторной пластины

0=8; величина основания выступа С=

=10 мм; угол наклог1а свариваемой по, верхности выступа к. нормали, к поверхо, ности коллектора <=45 ; средний none3 речный размер выступа Б=б мм, поперечный размер выступа Ь=1,5 мм.

Ееплавящийся электрод устанавли-, вается перпендикудярно свариваеггой поверхности на расстоянии 1г=1,8 мм. 40 .Точка пересечения осн неплавящегося электрода со свариваемой поверхностью выступа устанавливалась на расстоянии d=4 мм от основания выступа.

Ток электрической, дуги 1=200 А, 4ч мощность Р 2500 Вт. Величины отклонений электрической дуги на свариваемой поверхности при положении внешнего магнитного воля е индукцией В, =B =7 10 Тл составили .8,=3 =2 мм. ВО

Период изменения магнитного поля Т=

=20 мс (промышленная частота 50 Гц), форма импульсов прямоугольная.

Устанавливалось при К=0,4

c / =1+(д, +g ) !(CK/si +d-g, ) =

1+(2+2) /(10 0,4! sixx45 +4-2) 1. 5 °

Откуда с, =12 мс, с,, =8 мс.

Время возцействия электрической дуги на каждую коллекторную пластину

t=0,75 с. Размер сварочной ванны

1=6 мм, глубина проплавления во всех точках сварочной ванны одинакова. Сварочное соединение — соединение гладкое, без пор. Приварены все концы выводов ротора.

Пример 2. Производилась сварка выводов ротора к коллектору со следующими параметрами процесса (обозначения согласно примеру 1): Р=

=1,5 мм; n=6, С=22, =30, В=20 мм, 1;-3,2 мм, h=2,2 мм, d=3,5 мм, I=240A, Р=ЗООО Вт, В, =В = 1,5 0- Тл, =g 2,5 мм, 7=20 мс.

Устанавливалось при K=O 5.

, / =1+(2,5+2,5) /(0,5 ° 22/sixx30 +

+3,5-2,5) = 1,2.

Откуда г., =11,5 мс, =8,5 мс, t= 0,8 с, 1=5,5 мм. Качество сварочного соединения всех выводов ротора хорошее.

Способ позволяет повысить производительность приварки выводов ротора электрической машины к коллектору в

3-3,5 раза при обеспечении качества приварки за счет равномерного проплавления концов, выводов вдоль свариваемой поверхности. При этом снижаются затраты электроэнергии íà проведение процесса за счет увеличения доли мощности электрической дуги, идущей на создание сварочной ванны, а также уменьшается величина нагрева коллекторных пластин. м формула изобретения

Способ приварки выводов одной из подвижных частей электрической машины к коллекторным пластинам, при котором приварку каждoro вывода подвижной

;гасти электрической машины осуществ" ляют последовательно к каждой пластине неплавящимся электродом, о т— л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения производительности и качества сварки роторов электрических машин, на электрическую дугу воздействуют внешним переменным магнитным полем, вектор индукции которого направлен перпендикулярно плоскости, проходящей через ось сварочной горелки и продольную ось коллектора, при этом период изменения внешнего магнитного поля устанавливают не превьпиающнм времени воздействия электричесой дугой на каждую коллекторную пластину, а длительности разнополяр ных импульсов индукции магнитного

1470477

Составитель П.Пенчук

Техред И.Ходаннч Корректор Л.Пилипенко

Редактор В.Ланко

Заказ 1417/14 Тираж 892 Подписное

BHHHIIH Государственного-комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент ", г.ужгород, ул. Гагарина, 101 поля в пределах этого периода выбирают из соотношения где с,, — длительность раэнополяр-. ных импульсов индукции внешнего магнитного по" 10 ля, мс;

К вЂ” безразмерный коэффициент, зависящий от геплофизических свойств материалов коллекторной. 15 пластины и выводов ротора; продольный размер осно-вания выступа коллектор- ной пластины, м1я; угол между свариваемой поверхностью выступа коллекторной пластины и нормалью к поверхности коллектора, град; расстояние от основания выступа коллекторной пластины до оси сварочной горелки, мм; величины смещений электрической дуги на свариваемой поверхности выступа пластины, мм.