Конструкции индуктора

Технологичность конструкции характеризуется:

В методе перемещений из жесткостей отдельных элементов формируется общая жесткость конструкции. Жесткость конструкции характеризуется системой линейных алгебраических уравнений, связывающих узловые перемещения с прикладываемыми нагрузками. Система уравнений решается относительно узловых перемещений, по которым затем определяются, в соответствии с принятыми относительно элемента допущениями, напряжения, деформации и перемещения в конструкции.

Сравним колебания конструкции в симметричных точках, координаты которых связаны преобразованием симметрии: гх = Т^г. Допустим, что колебательное поле конструкции характеризуется скалярной функцией W (например, скалярным потенциалом)'. Поскольку при симметричном преобразовании Т9 вектора *• в вектор г± сама конструкция не изменилась (при этом вектор гг

Среднее эффективное значение (ординату) находят при делении площади диаграммы изменения момента во времени i (при срабатывании) на время процесса (абсциссу) УИТ = / (<т), при этом учитывают масштаб. Запас прочности конструкции характеризуется стабильностью. Так, у пар трения с фрикционными полимерными материалами стабильность аст лг 0,9, у пар трения с порошковыми материалами 0,75—0,85, а при трении металла по металлу всего 0,4—0,5. Это значит, что последняя пара трения является мощным источником фрикционных автоколебаний и, кроме того, требует дополнительного, двукратного запаса прочности сопряженных элементов (тяг, болтов и т. п.). Колебания коэффициента трения в процессе срабатывания характеризуются величиной

Во втором — предельная несущая способность конструкции характеризуется величиной предельного усилия, при котором пластические деформации распространяются на все сечение детали.

Рассмотрим конструкцию, нагруженную объемными Ri и поверхностными ?г силами на части поверхности Si. Оставшаяся часть поверхности конструкции S2 имеет заданные перемещения щ=йг. Предположим, что состояние равновесия конструкции характеризуется тремя компонентами перемещения HI, шестью компонентами деформации 8ij и шестью компонентами напряжения с,>

Если прочность конструкции характеризуется напряжениями в ее элементах, то жесткость характеризуется деформациями.

Примерно то же происходит и при регулярном циклическом на-гружении, только в этом случае следует говорить уже не о точке, а о стационарном цикле напряжений р (t). Каждому циклическому воздействию отвечает определенное стационарное циклическое состояние (стационарный или стабильный цикл). При начальных циклах нагружения процесс деформирования носит нестационарный характер, однако постепенно (в общем случае — асимптотически) напряжения и скорости деформаций в цикле стабилизируются [16, 20, 89, 923. Но если при монотонном нагружении стационарное состояние конструкции характеризуется совместностью скоростей ползучести (или скоростей кратковременной пластической деформации), то при циклическом стационарный цикл скоростей неупругой деформации определяется совместностью приращений деформации за цикл

Расчет кинетики неупругого циклического деформирования конструкции характеризуется в общем случае весьма большой трудоемкостью. Программу нагружения в цикле приходится делить по времени на десятки шагов (а то и более), каждый шаг расчета требует выполнения десятков итераций. Задача определения параметров деформирования, характеризующих долговечность конструкции, делает необходимым расчет десятков циклов нагружения (в связи с тем, что процессы стабилизации цикла деформирования, особенно в условиях ползучести, протекают относительно медленно).

Рассмотрим более общий случай, когда напряженное состояние в опасной точке конструкции характеризуется Гауссовскими стационарными и стационарно связанными случайными процессами изменения во времени напряжений <ух, оу и т, которые существенно различаются между собой как по интенсивности воздействий (дисперсиям) и частотным характеристикам, так и по сложности структуры (рис. 5.18, а, б).

Пусть нагруженность элемента конструкции характеризуется числом различных режимов п, долей времени работы на г'-том режиме at и расчетной долговечностью на /-том режиме (при условии, что другие режимы отсутствуют) TI. Тогда расчетная долговечность будет

В конструкции индуктора фирмы «АЭГ-Элотерм» (ФРГ) [10] индуктирующий провод, согнутый из трубки малого диаметра в виде зигзага, средняя часть которого располагается вдоль впадины между зубьями с предельно малым зазаром, выполнен без нарушения указанного соотношения и, кроме того, дополнительно подогревает впадину.

Для испытаний образцов материала на ударное сжатие используют устройство, показанное на рис. 7. Конструкции индуктора / и бойка 2 аналогичны описанным выше. Втулка 3 служит направляющим устройством только для бойка. Ударное воздействие возникает при ударе бойка по буртику волновода 4 и передается через волновод на образец 5 и далее на мерный стержень 6. Предварительное поджатие системы волновод—образец—мерный стержень осуществляют с одной стороны инерционной массой 7, с другой стороны — специальным регулировочным устройством, на котором установлен индуктор. Соосность мерного стержня и волновода обеспечивают системой тарельчатых пружин 8, со-

В специальных случаях поверхностного нагрева, а в особенности в высокопроизводительных установках для сквозного нагрева [49], применяется режим нагрева, характеризующийся приблизительно постоянной температурой поверхности. Такой режим часто называют скоростным или ускоренным нагревом. Этот режим требует или специального регулирования мощности, если применяется способ одновременного нагрева, или специальной конструкции индуктора при непрерывно-последовательном нагреве, а также при использовании нагревателей методического действия [49].

Индуктор является основным элементом всякой установки для индукционного нагрева. В большинстве случаев достоинства и недостатки технологических устройств, в которых используется индукционный нагрев, могут быть поставлены в прямую связь с особенностями конструкции индуктора, который выбран для осуществления заданной технологической операции (закалки, сварки и др.). Поэтому каждый специалист, работающий в области промышленного использования индукционного нагрева, должен достаточно хорошо разбираться в основных принципах расчета и конструирования индукторов. Эти принципы не являются универсальным средством, позволяющим во всех случаях практики разработать оптимальный индуктор. Только практическая работа по конструированию индукторов и наладке нагревательных установок поможет

Индукционный нагрев наиболее эффективно используется в условиях поточно-массового производства. Современное поточно-массовое производство, как правило, высокоавтоматизированное. Ручные операции сведены к минимуму. Поэтому при разработке конструкции индуктора необходимо анализировать также возможные схемы автоматизации установки детали в индуктор и передачи ее на последующие операции.

струкции имеет к. п. д. примерно 20—30%, что практически исключает возможность его использования. В этом случае можно применить метод закалки под водой, заключающийся в том, что индуктор, изготовленный из тонкого сплошного провода или ленты (рис. 7-2,6), вместе с деталью погружается в воду, которая охлаждает индуктор [18]. Потери тепла деталью не слишком велики, так как около нагретой поверхности образуется паровая рубашка. При такой конструкции индуктора значительно ослабляется кольцевой эффект и уменьшается магнитное сопротивление на участке внутри индуктора вследствие увеличения площади отверстия.

для сварки плавлением отбортованных кромок в данном изделии. Сущность способа заключается в следующем. В торцах свариваемых кромок с помощью специального индуктора индуцируется ток высокой частоты, нагревающий кромки до оплавления. Процесс оплавления начинается с тонкого слоя металла на поверхности кромок. Расплавленный металл за счет сил поверхностного натяжения, а также за счет электродинамических сил, обусловленных особенностями конструкции индуктора, собирается по центру кромок на линии сопряжения свариваемых деталей. С ростом объема расплавленного металла валик увеличивается и расплавленный металл занимает всю поверхность торцов кромок. Обычно это является моментом прекращения процесса нагрева кромок. Дальнейшее ^-----—-----—

Сущность модернизации заключается в увеличении мощности установки и изменении конструкции индуктора плавильной печи: увеличен внутренний диаметр индуктора от 560 до 590 мм, уменьшено число витков индуктора с 13 до 11. Увеличение внутреннего диаметра индуктора повысило объем тигля по жидкой стали от 400 до 470—500 кг, а уменьшение числа витков индуктора увеличило потребление мощности плавильной печью от 250 до 450 кВт.

Качество закалки зависит от химического состава чугуна станины, конструкции индуктора, зазоров между ним и закаливаемым участком, режима нагрева и условий охлаждения.

При выборе генератора следует учитывать номенклатуру паяемых изделий, так как применение генераторов повышенной мощности приводит к перерасходу электроэнергии и охлаждающей воды. В выборе мощности следует руководствоваться тем, что при максимальной мощности и правильной настройке генератора процессы нагрева изделий из ферромагнитных металлов протекают удовлетворительно, если на 1 сма нагреваемой поверхности приходится 1 кВт мощности тока высокой частоты, обозначенной в паспорте генератора. Поэтому для пайки изделий, максимальное из которых имеет суммарную площадь поверхности в зоне пайки 20 см2, еледует применять установку В ЧИ-25/0,44 (табл. 28). При правильном выборе конструкции индуктора и оптимальных режимах на этой установке можно производить пайку цилиндрических изделий диаметром до 60 мм (по высоте, равной диаметру) [7].

Недостатком этого метода упрочнения является трудность его унификации. Для каждой детали конструкции индуктора, охлаждающих устройств и установок в целом разрабатываются отдельно. Поэтому применение для поверхностной закалки индукционного нагрева при единичном и мелкосерийном производстве должно быть технически и экономически обосновано с учетом как затрат непосредственно на термическую обработку, так и эффекта от повышения работоспособности изделий.