Indukční ohřívač MICROSHA-3000 od výrobce

Při provádění komplexní údržby a oprav převodovek a reduktorů je důležité provádět vysoce kvalitní montážní práce. Spojky, kroužky, ložiska a ozubená kola uvedených jednotek mají těsné uložení na hřídeli, což vyžaduje jejich předběžný ohřev. Článek zvažuje různé možnosti předběžného ohřevu a vybírá variantu indukčního ohřevu kroužkových částí. Je vypočítán a navržen návrh indukčního ohřívače na bázi jednofázového transformátoru s automatickou regulací teploty a času, jsou prezentovány výsledky experimentálního testu, je prokázána ekonomická účinnost a stanoveny technické vlastnosti zařízení.

Zdroj: Elektronický vědecko-metodologický časopis Omské státní agrární univerzity. — 2018. – №1 (12) leden — březen.

Úvod: Včasné provádění technické údržby a oprav zemědělských strojů je důležitým národním hospodářským úkolem. Nedílnou součástí technologie komplexní technické údržby, stejně jako opravárenské výroby, je provádění montážních prací. Stupeň spolehlivosti provozu jednotek závisí na způsobu provádění těchto prací.

Prvky převodovky, reduktory, jako jsou spojky, kroužky, ložiska a ozubená kola, vyžadují v případě opotřebení výměnu. Zároveň jsou uvedené komponenty na hřídeli namontovány s napětím a jejich demontáž a montáž na hřídel způsobuje velké obtíže. Východiskem z této situace při montáži jednotek je předehřátí dílů při jejich instalaci na hřídel.

V podnicích se při montáži jednotek provádí ohřev takových součástí, jako jsou ložiska a kroužky pro montáž na hřídel, různými způsoby, například:

ohřev otevřeným plamenem hořáku nebo plynového hořáku; kondukční ohřev; ohřev v konvekčních pecích; ohřev v olejových lázních Nevýhodou první metody je nerovnoměrné ohřev součástí ložiska na neurčitou teplotu, což má za následek popouštění materiálu výrobku. Existuje také riziko přehřátí a úniku maziva z ložiska, což vede k rychlému opotřebení ložiska. Kromě toho při této metodě ohřevu dochází uvnitř materiálu k vysokým pnutím, v důsledku čehož se prvek stává nevhodným pro použití.

U druhé metody se teplota ohřevu určuje pro kontaktní bod, nikoli pro součást jako celek, a samotný proces ohřevu v tomto případě trvá dlouho.

U třetí metody se zvyšuje rovnoměrnost ohřevu, ale je nutné neustále udržovat požadovanou teplotu v peci, což je účinné pouze pro velkovýrobu.

Dobu ohřevu lze výrazně zkrátit použitím olejové lázně, kde je olej ohříván topným tělesem (TEN). Nevýhody této metody jsou: nutnost udržovat danou teplotu oleje po celou směnu, což zvyšuje náklady na energii; kontaminace pracoviště a nebezpečí požáru instalace.

Alternativou k uvedeným metodám předehřevu dílů před montáží je použití indukčního ohřívače [1–5].

Použití této metody vám umožňuje:

Řídit teplotu produktu během operace s přesností 1 °C; Indukční ohřívače zajišťují ohřev dílu pro jakoukoli manipulaci s ním v co nejkratším čase, což umožňuje ušetřit velké množství času a zvyšuje produktivitu jak instalace, tak i podniku jako celku; Při použití indukčních ohřívačů jsou mechanické vlastnosti konstrukce nejvyšší ve srovnání s jinými populárními metodami pro provádění podobných úkolů; Použití instalací s indukčním ohřevem téměř nezpůsobuje vznik vodního kamene na povrchu obrobku, tj. oxidační vrstva téměř zcela chybí; Metoda může být použita pro téměř jakékoli díly, materiály a povrchy; Ve většině případů je koeficient deformace dílu při zpracování pomocí indukčních instalací minimální; Rozložení ohřevu v indukčních instalacích probíhá co nejrovnoměrněji, což zabraňuje nepříjemným důsledkům nerovnoměrného roztahování dílu a minimalizuje procento vad v obrobku. Provoz indukčního ohřívače je založen na zákonu elektromagnetické indukce a princip činnosti je podobný provozu jednofázového transformátoru [5]. K ohřevu prstencové části dochází v důsledku protékání proudu sekundárním vinutím, jehož roli hraje samotná ohřívaná část. Pro ohřev lze navíc použít standardní střídavý proud o frekvenci 50 Hz.

Průmysl vyrábí různé konstrukce indukčních ohřívačů, avšak ve většině případů se jedná o objemná drahá zařízení a jejich použití je určeno především pro hromadnou výrobu. Pro malé výroby je ekonomicky proveditelné používat malé jednotky, jejichž výroba je možná i v podmínkách stejných výrob.

Životaschopnost takové události demonstrujeme na příkladu. Za tímto účelem provedeme přibližný výpočet hlavních parametrů.

Množství tepla potřebného k ohřevu ložiska je určeno výrazem, kde

m je hmotnost součásti. Vzhledem k tomu, že konstrukční prvky mají hmotnost od 0,2 do 1,8 kg, nastavíme hodnotu m = 1 kg; c je průměrná měrná tepelná kapacita oceli c = 500 J / (kg 0 C); t je teplota ohřevu součásti, například pro ložisko je teplota předehřevu t = 900 C; t0 je teplota okolí a podle toho i počáteční teplota ohřevu ložiska, například t0 = 150 C. Dosazením daných hodnot do (1) získáme

Na druhou stranu, množství tepla potřebné k ohřevu součásti se určuje jako součin výkonu topné jednotky a doby ohřevu.

Pokud nastavíme průměrnou dobu ohřevu na 60 sekund, pak hodnota výkonu

Rozměry průřezu magnetického obvodu jsme nastavili na 5×5 cm. Počet závitů primárního vinutí se určí z výrazu

U – napětí sítě, U=220V; f – frekvence sítě, f=50Hz; B – hodnota magnetické indukce, pro ocel E-45 bereme 1,6 T. Tedy

3. Proud v primárním vinutí transformátoru je určen vzorcem

Určujeme průřez primárního vinutí

Průměr měděného drátu je určen výrazem

S ohledem na izolaci používáme měděný drát značky PEV o průměru 0,5 mm.

Konstruktivně vybíráme magnetické jádro o rozměrech 250 x 200 mm s nastavenou tloušťkou 50 mm (obr. 1).

Pro ohřev ložisek nebo kroužků a snížení spotřeby energie v malosériové výrobě je navrženo indukční ohřívací zařízení, jehož vzhled je znázorněn na obr. 2. Toto zařízení se skládá z odnímatelného magnetického obvodu 1, který má odnímatelnou část – ocas 2 pro instalaci ložiska 3, vinutí 4 a řídicí jednotky 5 (obr. 3).

Magnetické jádro je vyrobeno z elektrotechnické oceli E45, stopka je také vyrobena z elektrotechnické oceli E45 a má rukojeť pro snadné použití. Zařízení je vybaveno stopkami různých průměrů pro instalaci ložisek různých průměrů.

Automatické vypnutí po dosažení požadované teploty 90–95 °C se provádí dvěma způsoby: první metoda spočívá v automatickém vypnutí topné jednotky od sítě pomocí časového relé, druhá pomocí digitálního termostatu.

Obr. 1 – Magnetický obvod transformátoru

Základní schéma časového relé je znázorněno na obr. 7. Vinutí indukčního ohřívače T3 jsou zapojena přes symetrický triodový tyristor (TRIAC) VD6, který má fázové řízení z unijunction tranzistoru VT2. Požadované časové zpoždění se nastavuje pomocí řetězce R2C1 nebo R2C2. Jednotka je napájena usměrňovačem s parametrickou stabilizací napětí, který se skládá z transformátoru T1, můstkového usměrňovače VD2-VD5, zenerovy diody VD1 a rezistoru R1. Tlačítko SA2 zapne zařízení na zadané časové zpoždění. K demagnetizaci ložiska dochází v důsledku plynulého poklesu magnetického toku.

Obr. 2 – Zařízení indukčního ohřívače

Obr. 3 – Schéma zapojení řízení indukční jednotky pomocí časového relé

Obr. 4 – Schéma funkčního řízení indukční jednotky s termostatem

Funkční schéma ovládání indukční jednotky pomocí termostatu je znázorněno na obr. 5. Jako termostat se používá jednotka XH-W1209 s dálkovým teplotním senzorem. Teplotní senzor je vybaven magnetem a je během ohřevu upevněn uvnitř ložiska. Teplota ohřevu se nastavuje dle pokynů termostatu.

Tato konstrukce indukčního ohřívače může pracovat jak s časovým relé, tak s termostatem. Pro různá ložiska, pokud to opravárenský výrobní cyklus umožňuje, je pohodlnější použít termostat (na ložisko je nutné nainstalovat termostatický senzor). V případě ložiska jedné velikosti je lepší v práci použít instalované časové relé.

V důsledku experimentálního testování indukčního ohřívače bylo zjištěno, že

Kuličkové ložisko č. 210 o hmotnosti 436 g se zahřeje na 100 stupňů a spotřebuje 5 W·h. Počáteční proud v ložisku je 680 A; kuličkové ložisko č. 215 o hmotnosti 615 g se zahřeje na 100 stupňů a spotřebuje 8 W·h. Počáteční proud v ložisku je 730 A; kuličkové ložisko č. 715 o hmotnosti 1161 g se zahřeje na 100 stupňů a spotřebuje 12 W·h. Počáteční proud v ložisku je 800 A. Na základě experimentálních dat byly sestrojeny grafické závislosti (obr. 5–8), podle kterých je patrné následující:

S rostoucí hmotností ložiska se prodlužuje doba jeho ohřevu, proud a výkon se snižují v důsledku zvýšení ohmického odporu a účiník se zvyšuje. Účinnost indukční jednotky byla stanovena podle vzorce

P2 – výkon potřebný k ohřevu ložiska; P1 – výkon odebíraný ze sítě

Obr. 5 – Teplotní diagram ohřevu ložiska

Obr. 6 – Závislost síly proudu na době ohřevu ložiska

Obr. 7 – Závislost spotřebovaného výkonu na době ohřevu ložiska

Výkon P2 byl vypočítán s ohledem na vzorce (1), (2)

Průměrná hodnota spotřebovaného výkonu na základě výsledků měření

N – počet měření Účiník instalace

Iср – průměrná hodnota proudu, A; U – napájecí napětí instalace, V.

Obr. 8 – Závislost účiníku na době ohřevu ložiska

Určeme závislost teploty ohřevu na době zapnutí a hmotnosti ložiska. To je možné při známé hodnotě rychlosti ohřevu, která je určena vzorcem (12)

Rychlost ohřevu je naopak funkcí hmotnosti ložiska a pomocí metody nejmenších čtverců s využitím standardních funkcí programu Microsoft Excel získáme:

S ohledem na (12) a (13) tedy požadovaná závislost

Stupeň spolehlivosti aproximace (kvadrát korelačního poměru) je 0,88.

Konečným cílem ohřevu ložiska je dosažení určité teploty. Proto je výhodnější použití termostatu. Použití konduktometrického polovodičového senzoru v konstrukci termostatu je však pracnější proces kvůli nutnosti jeho neustálého připevňování k ložisku. Vzhledem k tomu, že opravny často používají určité standardní velikosti součástek, je výhodnější použít časové relé se sadou pevných expozičních hodnot pro každou z nich.

V opravárnách se při montáži jednotek provádí ohřev ložisek, spojek, ozubených kol a kroužků pro montáž na hřídele různými způsoby: ohřev otevřeným plamenem hořáku nebo plynového hořáku; kondukční ohřev; ohřev v konvekčních pecích; ohřev v olejových lázních. Použití indukčních topných těles umožňuje regulovat teplotu ohřevu s přesností na 1 °C, což zabraňuje přehřátí výrobku, rovnoměrně a rychle ohřívá součást na požadovanou teplotu a zvolená metoda zcela eliminuje vznik kouře, kontaminace olejem a silných pachů. V důsledku toho zůstává součást čistá, protože neoxiduje v proudu plynu, nedotýká se znečištěného povrchu pece, je vyloučen vniknutí oleje a tvorba dalších produktů ohřevu. Příkon vynaložený na experimentální indukční ohřev ložisek je 278 . 285 W; spotřebovaný proud – 1 . 3 A; účinnost – 0,86 . 0,92; účiník – cosf=0,52…0,61. Rovnice pro určení teploty ohřevu ložiska v závislosti na jeho hmotnosti a době procesu. Seznam literatury

Bodažkov V.A. Objemový indukční ohřev / A.N. Šamova. – Petrohrad: Polytechnické nakladatelství, 1992. – 72 s. Komendantov V.V., Zacharov S.V. Aplikace indukční metody ohřevu ložisek Nová věda: zkušenosti, tradice, inovace: mezinárodní vědecký periodický publikační materiál založený na výsledcích mezinárodní vědeckopraktické konference. – Sterlitamak: AMI, 2016. – Část 2. – S. 132-135. Trotsenko V.V., Fedorov V.K., Zabudskij A.I., Komendantov V.V. Systémy řízení procesů a informační technologie. Moskva: Vydavatelství Jurait, 2017. – 160 s. Šamova A.N. Objemový indukční ohřev. Petrohrad: Polytechnika, 1992. 72 s. Šimochin A.V., Komendantov V.V., Zabudskij A.I., Trotsenko V.V. Vývoj zkušebního zařízení pro záběh převodovek / Elektronický vědecko-metodický časopis Omské státní agrární univerzity. 2016. Č. 4 (7). S. 33. Elektrotechnika a elektronika: Učebnice pro střední odborné vzdělávání / B.I. Petlenko, Ju.M. Inkov, A.V. Krašeninikov a kol.; Ed. B.I. Petlenko. – 2. vydání, dotisk – M.: Vydavatelské centrum “Akademie”, 2004. – 320 s.

Indukční ohřívač MIKROSHA-3000, vyvinutý a vyrobený společností NASHA ELECTRONICS, je dalším rozvinutím myšlenky obsažené v MIKROSHA-2000, tzn. určený k ohřevu kovových dílů: matic, šroubů, pák, tyčí a plochých železných ploch působením střídavého magnetického pole v induktoru, k vysokofrekvenčnímu ohřevu malých obrobků k kalení, jakož i k ohřevu a ohýbání kovových tyčí. Ve verzi indukční minipec na tavení zlata umožňuje MIKROSHA-3000 v grafitovém kelímku dosáhnout teploty více než 1300 stupňů. C. Princip činnosti je založen na vytváření vířivých proudů ve vyhřívané části, a protože kov má značný odpor vůči elektrickému proudu, který jím prochází, zahřívá se a absorbuje energii pole emitoru. Grafit se chová podobně jako kov, zahřívá se v poli induktoru, což umožňuje tavení nemagnetických kovů v kelímku.

Zkušenosti z výroby MIKROSHI-2000 ukázaly, že pro některé aplikace, kromě autoservisu, doba jeho provozu před spuštěním tepelné ochrany nestačí. Toto je názorný příklad prodloužení pružiny Zhiguli pomocí „Autoreanimatoru“. Je jasné, že při tvorbě MIKROSHI-2000 jsme vycházeli z hlavního úkolu – minimalizace rozměrů zařízení na co největší míru. I na tak malé zařízení jsme dostali komentáře ve stylu „jak se dostanete k výfukovému potrubí v BMW?“ Přesto si se svými úkoly poradí skvěle, ořechy nahřeje bouchnutím, dá se všude prolézt, ale pro dopravníkové ohýbání tyčí a použití ve verzi indukčního mini sporáku je málo použitelné, protože nevyhnutelně přehřívá.

MIKROSHE-3000 má výkonnější vf transformátor, primární vinutí je vyrobeno z továrního Litz drátu LELD-155 1075×0,071 (1075 izolovaných drátů o průměru 0,071 mm), sekundární vinutí má průřez 30 mm kV, vede na mosazných šroubech M8, jako v MIKROSHE-15-8 . Ventilátor 92x92x25mm, 24Vx0,3A zajišťuje dostatečné chlazení všech elektronických součástek pro nepřetržitý provoz zařízení pod zátěží. Tlumivky pro MIKROSHI-3000 jsou vyrobeny z měděné trubky a vyžadují vodní chlazení. Chápeme, že uživatelé budou experimentovat jak s drátěnými induktory, tak s trubicemi nechlazenými vodou. V tomto ohledu doporučujeme vzít jakýkoli svařovací stroj bez „anti-stick“ pro proud větší než 200 ampér (skutečných ampér, ne čínské), upněte drát mezi držák elektrody a zemnící svorku a uvidíte, co se s ním stane. . V indukčním ohřívači MIKROSHA-3000 je proud více než 240A a dokonce i HF. Zařízení bude fungovat, ale teplo z horkého induktoru zahřeje výstupní šrouby a textolitová izolační přední deska pod šrouby začne postupně vyhořet, zuhelnat a zapáchat. V takovém případě musíte okamžitě objednat náhradní pro vlastní opravu. Pokud je implikována krátkodobá práce – tzn. nahřejte matici, šroub atd., pak můžete použít tlumivky z měděného drátu Ф=3 mm, jako v MIKROSH-2000, ohřev bude rychlý a účinný. Pokud ale potřebujete odstranit nalepené čelní sklo auta, tak je potřeba použít induktor ve formě ploché spirály z 4 – 6 mm vodou chlazené trubice, protože Proces bude trvat o něco déle ve srovnání s ořechem.

Ohřívač má regulaci výkonu a zásuvku pro připojení ovládacího pedálu. Na přání je možné dovybavit tlačítkem na rukojeti. Piny tlačítek jsou připojeny ke stejné zásuvce pro pedál (externí ovládání).

Indukční ohřívací přístroj MIKROSHA-3000 je vybaven jedním induktorem z měděné trubky o průměru Ф=6 mm. Jsou pro něj vhodné stejné tlumivky jako pro MIKROSHI-15-8-HF. K ohřevu obrobků o průměru menším než 15 mm jsou induktory vyrobeny z trubičky Ф=4 mm, vývody induktoru z trubice Ф=6 mm jsou připájeny tvrdou měděno-fosforečnou pájkou ke spirále z trubice Ф=4 mm. Kombinovaná izolační punčocha: ShK-4 + ShK-6. Plochý spirálový induktor v závislosti na požadovaném stupni koncentrace energie lze vyrobit jak z trubky Ф = 4 mm, tak z velkých průměrů. Spirála vyrobená z trubky Ф = 4 mm bez vodního chlazení vyhoří přibližně 5 sekund po přivedení proudu, protože trubka je na rozdíl od drátu tenkostěnná. Je také možné použít flexibilní induktor, jako u MIKROSH-2000, pouze s kabelovými oky M8 pro upevnění na šrouby předního panelu. Hlavní podmínkou v tomto případě je zabránit přehřátí ohebné tlumivky a šroubů tak, aby došlo k poškození desky plošných spojů panelu. Koncentraci energie ohřívače lze zvýšit zmenšením ohřívací plochy. Například induktor vyrobený z trubky Ф=6 mm s vnitřním průměrem Ф=20 mm ve standardním provedení má 8 závitů. Celková délka vyhřívané části je 60 mm. Zkrátka to nejde, protože. indukčnost bude příliš malá a výkon zařízení se sníží. Pro zachování požadované hodnoty rozsahu indukčnosti a snížení délky vinutí je nutné navíjet elektronku ve 2 vrstvách: první vrstva je 3 závity a další 2 závity. Při takovém vinutí bude indukčnost přibližně odpovídat optimální a délka vyhřívaného úseku bude již cca 20mm a výkon dodávaný microshine se soustředí na menší plochu, tzn. hustota výkonu se zvýší. Pokud je induktor příliš „krátký“, tzn. např. 1 otáčka malého průměru, pak to MIKROSHA-3000 bude vnímat jako zkrat mezi výstupními šrouby (zkrat sekundáru transformátoru) a prostě nebude hřát. Není problém si potřebnou tlumivku vyrobit svépomocí, pokud byste měli k dispozici bužírku a trn na vinutí. Pokud se počet závitů odchyluje od optimálního, zařízení automaticky přizpůsobí frekvenci novým parametrům obvodu v rozsahu 20 – 50 kHz, ale v každém případě Vám vyrobíme jakoukoliv tlumivku pro Vaše úlohy, pokud tyto úlohy jsou proveditelné s daným výkonem indukčního ohřívače.

ABY SE VYHNEL CHYBĚ VÝBĚRU: MIKROSHA-3000 NENÍ URČEN PRO PÁJENÍ KARBIDOVÝCH INDEXŮ PŘI SOUSTRUŽENÍ ŘEZŮ, JEHO VÝKON NA TO NESTAČÍ.

Plošný spoj MIKROSHI-3000 je potažen jako na všech našich zařízeních směsí Viksint-PK68, která chrání desku před prachem a nečistotami. Induktory jsou vybaveny punčochovou trubicí vyrobenou z keramického žáruvzdorného závitu pro izolaci závitů mezi nimi a součástí. V případě roztřepení závitů a zkratu mezi závity indukční ohřívač nehrozí, ale nebude hřát. MIKROSHA-3000 má ochranu proti zkratu i náhodnému zapnutí bez induktoru-emitoru a malé rozměry indukčního ohřívače umožňují provoz zařízení jak ve stolní, tak mobilní verzi.

Obsah balení:

• indukční ohřívač (přístroj),
• induktor o průměru 20 mm, nebo vámi požadovaný průměr, který si zadáte při objednávce v internetovém obchodě,
• cestovní pas.

Země původu: Rusko Výrobce – vyvinuté a vyrobené společností NAŠE ELEKTRONIKA.

POZOR! ORIGINÁLNÍ OBVODOVÉ ŘEŠENÍ JE PATENTOVÁNO. KOPÍROVÁNÍ A KLONOVÁNÍ ZA ÚČELEM PRODEJE JE POVOLENO ZÁKONEM.