Учебная работа. Разработка технологических процессов намотки катушек электрических аппаратов

Учебная работа. Разработка технологических процессов намотки катушек электрических аппаратов

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА КУРСОВОГО ПРОЕКТА

По курсу:

«Разработка производства электронных аппаратов»

на тему:

«Разработка технологических действий намотки катушек электронных аппаратов»

Разработал: ст. гр. xxx — xxx

xxxx x.x.

Управляющий проекта: старший педагог

xxxx x.x

Харьков 2003

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

Для намотки каркасной катушки

Вид намотки: Обычная

Марка провода: ПЭВ — 1

Поперечник провода, мм 0,41

Число витков 400

Длина каркаса, мм 56

Периметр обмотки, мм 132,6

Изолирование каркаса кабельная бумага без приклейки, один слой

Изолирование клемм телефонная бумага, один слой стеклоткань

Количество клемм 2

Метод крепления выводных опутать обмоточным проводом вокруг концов к клеммам лепестка клемм 2 — 3 витка

Зачистка провода шлифовальной шкуркой

Припайка электропаяльником

Изолирование пайки лакотканью

Напряжение, В 220

Частота, Гц (единица частоты периодических процессов в Международной системе единиц СИ) 50

РЕФЕРАТ

Объяснительная записка составлена на 23 листах, и содержит в себе: титульный лист, начальные данные, реферат, содержание, введение, основную часть, заключение, перечень литературы, графическую часть.

Во внедрении рассмотрены последующие вопросцы: область внедрения электромагнитных устройств, их главные свойства, индивидуальности электромагнитных устройств неизменного тока, функции выполняемые катушками, причины, определяющие выбор технологического процесса их производства, связи меж технологическими допусками, действующие на величину электронного сопротивления, цель и задачки курсового проекта.

В главный части рассмотрены последующие вопросцы: определение состава технологических операций, состав и их последовательность в согласовании с требованиями конструкторской документации (представлены в виде МК — карт на 6 — ти листах).

Также в главный части представлена особая технологическая терминология и эскиз каркасной катушки.

В курсовом проекте дано заключение о проведенной работе и перечень применяемой литературы.

СОДЕРЖАНИЕ

Введение ………………………………………………….……………………… 5

1. Основная часть …………………………………………………..……… 7

1.1 Определение состава технологических операций ………………….. 7

2. Расчетная часть ………………………………………………………… 14

2.1 Расчет режимов намотки катушек …………………………………… 14

2.2 Анализ точности технологического процесса намотки катушек…..16

2.3 Воздействие технологических допусков на выходные характеристики электромагнитов ………………………………………………………………. 19

3. Заключение ……………………………………………..…………….. 22

4. Литература ……………………………………………………….…… 23

ВВЕДЕНИЕ

Электромагнитные системы предусмотрены для дистанционного управления контактными системами либо создание механического действия на управляющий объект.

Состоит из 2-ух частей: катушки и магнитопровода. При этом, магнитопровод состоит из подвижного якоря и недвижного ярма.

Катушка создана для сотворения ампер — витков (функционально принципиально произведение тока на витки, в отдельности ток и витки не рассматриваются).

Ампер — витки должны обеспечивать функциональное предназначение магнитной системы, сделать нужное усилие на якоре.

Катушка обязана поместиться в данном объеме. Нагрев проводов не должен превосходить избранного класса изоляции. Пересчет обмоточных данных катушки выполняться из критерий неизменности ампервитков; при всем этом экспериментально следует проверить габариты катушки и ее нагрев.

При неизменном токе нагрев катушки осуществляется на счет Джоулевого тепла:

Q = I2 * R

Нарастание тока в катушке будет плавным, магнитная система не будет нагреваться при остановке якоря в промежном положении.

При конструировании магнитных систем неизменного тока в целях остывания катушки и уменьшения расхода обмоточного провода, лучше катушку приближать к магнитопроводу, делая ее высочайшей и малой толщины. Магнитопровод неизменного тока делают из целых листов способом штамповки.

При переменном токе катушка нагревается Джоулевым теплом RI2, но величина тока определяется по иным зависимостям:

I = =

Нарастание тока в катушке форсированное, чем больше воздушный зазор 0, тем больше бросок тока при включении.

Магнитная система нагревается вихревыми токами (до 700 800С), что в свою очередь добавочно греет катушку и ее нужно теплоизолировать от магнитной системы.

Остановка в промежных положениях якоря, при всем этом катушка будет греться и сгорит, если длительно будет находиться в таком положении.

Возникновение короткозамкнутого витка в обмотке приводит к возникновению в нем: эдс, тока, виток перегреется, изоляция сгорит и катушка выйдет из строя (при неизменном токе этого не произойдет).

Магнитные системы переменного тока делаются шихтованными и имеют короткозамкнутый виток, шунтирующий часть поверхности.

Причины, плохо действующие на работоспособность магнитной системы и технические решения, уменьшающие это воздействие.

Воздействующий фактор

Область проявления

нрав проявления

Техническое решение по уменьшению воздействия

U

Межвитко

вая и общая изоляция

Пробой изоляции, сгорание катушки и нарушение техники сохранности

Избрать класс изоляции; пропитать катушку лаком, высушить.

I

В сечении провода

Нагрев изоляции, ее разрушение и сгорание катушки

Пропитать лаком и высушить. Избрать повыше класс изоляции.

Приблизить обмотку к магнитопроводу (на пост. токе) — сделать лучше теплоотвод

J, B

Меж витками катушки

Механическое истирание изоляции при относительном перемещении витков. Пробой изоляции и сгорание катушки

Пропитать и высушить катушку

Ф

Магниты переменного тока

Нагрев магнитопровода. Доп нагрев катушки. Перегрев изоляции, ее пробой и сгорание катушки

Шихтование магнитной системы. Термоизоляция катушки от магнитной системы. Пропитка лаками и сушка

F

Сопрягаемая поверхность деталей и узлов

Механическое повреждение изоляции, облом проводов катушек, самоотвинчивание винтов

Привести в соответствие тяговую и противодействующую свойства; амортизация катушки (резина, пружины и т.п.);

пропитка и сушка. Опрессовка катушки премиксом. Подмена твердых выводов гибкими

Окружаю-

Щая среда

В изоляции

Миниатюризируется сопротивление изоляции, пробой

Поместить в замкнутую оболочку. Катушку опрессовать

1 ОСНОВНАЯ часть

1.1. Определение состава технологических операций

Состав технологических операций и их последовательность выбирают в согласовании с требованиями конструкторской документации, он включает: заготовительные операции по порезке изоляционных материалов, намотку, присоединение гибких выводов, изолирование катушек, пропитку, сушку, опрессовку, маркировку, контроль числа витков, электронного сопротивления, выявление короткозамкнутых витков, перемещение. Предназначение каждой операции следует доказать и произвести выбор соответственного оборудования.

Технологическую документацию следует делать так, как предвидено в ГОСТ 3.1105-73, ГОСТ 3.1411 — 74.

Маршрутные карты представлены на 6 листах.

CОГЛАСОВАНО

______________________________

_________________

«_______»_____________2003 г.

УТВЕРЖДАЮ

_______________________

_________________

«_______»_____________2003 г.

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ процесс

Изготовка катушки каркасной

Студент гр. ЕМС 29Б
Баташев И.А.
_________________________
(подпись)

2. РАСЧЁТНАЯ часть

2.1. Расчет режимов намотки катушек

Характеристики режима намотки:

— натяжение провода Т, Н;

— скорость наматывания, м/мин.

Натяжение провода в процессе наматывания — принципиальный технологический фактор, определяющий сопротивления и геометрические характеристики обмотки, свойство и производительность технологического процесса. Для проектирования технологического процесса намотки катушек нужно знать наилучшее и очень допустимое натяжение. Хорошим следует считать натяжение, при котором обеспечиваются все технологические требования к обмотке и к условиям её эксплуатации при малой себестоимости её производства.

Среднее натяжение провода при намотке определяют по эмпирической формуле зависимо от материала провода, вида намоточного оборудования и т.д.

Для медного провода:

Топт = 8,5 *101 * d2м (Н.), (1)

где d2м — поперечник провода без изоляции, мм.

Топт = 8,5 *101 * 0,412 = 14,29 Н.

Приобретенное значения.

Под очень допустимым натяжением понимается такое, при котором в процессе формирования обмотки не происходит приметных конфигураций электронных и геометрических характеристик провода и не нарушается целостность изоляции.

Число витков в одном слое:

W1 = , (2)

где Н — высота окна катушки, мм

W1 =

Число слоев обмотки:

К = , (3)

Где W — число витков обмотки;

W1 — число витков в одном слое.

К=

Для каркасных катушек прямоугольного сечения определяют среднюю длину витка как средний периметр катушки:

lср= , мм (4)

где Рвнутр — внутренний периметр обмотки, равный периметру каркаса, мм;

Рнар — внешний периметр обмотки, мм.

Внутренний периметр обмотки равен:

Pвнутр = 2(L1+L2), мм.. ( 4.1)

Где L1 — величина 1-го ребра каркаса, мм.

Pвнутр= 2(61 + 34 ) 190 мм

Внешний периметр обмотки равен:

Pнар = 2(L1 + 2Kdиз ) + 2(L2 + 2Kdиз ), мм (4.2 )

Pнар = 2(61 + 2*5*0,45) + 2(34 + 2*5*0,45) 208 мм

Тогда

lср = , мм

Общая длина провода, нужного для получения обмотки равна:

L = lср * W, мм

Где W — число витков обмотки.

L = 199 * 400 = 79600 мм

Зная вес 100 метров провода и длину L, определяют незапятнанный вес провода Q для получения нужного числа витков.

Норму расхода провода определяют по формуле:

Q1 = Q * Kтех, кг (6)

где Ктехн — коэффициент, определяющий величину отхода при намотке катушки (Ктехн = 1,05)

Q = Q пр * L, кг (7)

где Q — незапятнанный вес провода

Q = 0,0012* 79,600 0,095 , кг

Q1 = 0,095* 1,05 0,1 , кг

2.2. анализ точности технологического процесса намотки катушки.

Принципиальной чертой технологического процесса намотки катушек является достижение требуемой точности характеристик, а именно, точности сопротивления обмотки.

Производственные погрешности, характеризующие степень точности технологического процесса. Определяют по аналитическому и статистическому способам.

Аналитический способ основан на использовании математической зависимости меж величиной погрешности и предпосылкой, вызвавшей её. Этот расчет создают на шаге проектирования технологического процесса для получения оценки его точности.

Статистический анализ погрешности создают опосля воплощения технологического процесса. Цель статистического процесса — найти соответствие точности техпроцесса намотки катушек данной точности; установить технологические допуски, т.е. достигаемую точность производства.

В процессе производства катушек постоянно имеет пространство качание значений контролируемых характеристик.

Предпосылки производственных погрешностей последующие:

разброс размеров каркаса;

разброс поперечника провода;

разброс усилий натяжения провода при намотке;

разброс по числу витков.

При разработке техпроцесса намотки катушек обязана быть оценена величина производственных погрешностей, с тем, чтоб величина сопротивления обмотки находилась в границах доступных отклонений.

Оценку величины вероятной производственной погрешности производят на базе аналитического способа расчета погрешностей.

Выходной (управляемый) параметр технологического процесса намотки катушек (для катушек неизменного тока это величина сопротивления обмотки) представляет собой функцию нескольких характеристик:

R = f (q1;q2;q3…qn),

где q1;q2;q3…qn — входные характеристики, действующие на величину сопротивления обмотки (поперечник провода, усилия натяжения провода, число витков и др.).

Зависимость меж отклонениями выходного параметра (сопротивления обмотки) и погрешностями входных характеристик можно представить в виде полного дифференциала:

dR = (8)

Переходя от дифференциалов к конечным приращениям при условии малости крайних, это выражение записывают последующим образом:

(8.2)

Выражение (8.2) представляет собой уравнение погрешности сопротивления обмотки катушки.

Приобретенное выражение дозволяет рассчитывать величину сопротивления обмотки при узнаваемых погрешностях входных характеристик, влияющих на точность техпроцесса: точность длинны провода обмотки, погрешность поперечника провода, точность отсчёта числа витков, натяжение провода и т.д.

Номинальное

R = , Ом (9)

где — удельное сопротивление провода, ;

l — длинна провода, м;

d — поперечник провода без изоляции, мм.

Погрешность сопротивления обмотки:

R= , (10)

R = 0,83 Ом

где — допустимый разброс величины удельного сопротивления , Ом*мм2/м;

l — допустимый разброс длинны провода, м;

d — допустимый разброс величины поперечника провода, м;

d = 0,008 мм;

l = lср *W = 199 * 8 =1592 мм = 1,592 м

W= 0,02*W=0,02 * 400 = 8 витка

Колебания удельного электронного сопротивления круглой медной проволоки марки МГ составляет = 0,01785

Уравнение (10) дозволяет оценить степень воздействия всякого параметра в отдельности на погрешность сопротивления обмотки.

Абсолютная погрешность величины сопротивления обмотки из-за погрешности удельного электронного сопротивления составляет:

=, Ом (10.1)

где =1,5*10-4

R== 0,0905 , Ом

Относительная погрешность активного сопротивления обмотки из-за отличия удельного электронного сопротивления равна, %:

= %

= %

R =10,77 Ом

Абсолютная погрешность сопротивления обмотки из-за погрешности длины провода, Ом

Rl = , (10.2)

Rl == 0,215 Ом

Относительная погрешность сопротивления обмотки из-за отличия длины провода равна, %

l =, %

l = %

Абсолютная погрешность сопротивления обмотки из-за разброса величины поперечника провода, Ом

Rd = , %

Rd =0,525 Ом

Относительная погрешность сопротивления провода из-за разброса величины поперечника провода, %

d =, %

d == 4,87 %

Приведенная методика расчета погрешности сопротивления обмотки дозволяет прийти к выводу о величине предельного отличия сопротивления обмотки, сопоставить с требованиями чертежа, также установить, какую долю сопротивления обмотки заносит любой технический параметр.

2.3. Воздействие технологических допусков на выходные характеристики электромагнитов.

Точность и работоспособность электромагнитов неизменного тока в значимой степени определяют по качеству намотки катушек, точности сопротивления обмоток, потому что сопротивление обмотки описывает величину главных характеристик электромагнита — тяговую силу и нагрев катушек.

Тяговая сила электромагнита при разомкнутом магнитопроводе определяется по формуле:

Рэ =, Н (11)

где 02 — коэффициент, учитывающий падение магнитного напряжения в нерабочих зазорах и стали магнитопровода;

U — номинальное напряжение в сети, В;

W — число витков обмотки;

— производная проводимости рабочего зазора, Н/м;

R — сопротивление обмотки катушки, Ом.

Из-за наличия технологических допусков величина сопротивления обмотки катушки может иметь отличия, которые находятся в спектре:

R — R R R + R

9,94 10,77 11,6 Ом

нужно установить воздействие отличия сопротивления обмотки катушки на величину тяговой силы. Все другие характеристики электромагнита остаются без конфигурации. Относительное изменение тяговой силы электромагнита неизменного тока при самом большом отклонении значения сопротивления обмотки катушки, вызванной воздействием технологических допусков:

, (12)

1,16

= 0,85

где Рэ — тяговая сила при номинальном значении сопротивления обмотки катушки, Н;

Рэ1 — тяговая сила при меньшем значении сопротивления обмотки катушки, Н;

R — номинальное

R — отклонение величины сопротивления обмотки, обусловленное технологическими допусками, Ом.

Реальное

Рэ1 Рэ Рэ2, Н

Где — Рэ1,Рэ2 — тяговая сила при номинальном и большим вероятным значении сопротивления обмотки катушки.

Относительное изменение превышения температуры обмотки катушки из-за отличия значения сопротивления обмотки катушки, вызванного воздействием технологических допусков:

, (13)

где — превышение температуры катушки при номинальном значении сопротивления обмотки катушки, 0С;

1 — превышение температуры катушки при меньшем вероятном значении сопротивления обмотки катушки, вызванном воздействием технологических допусков, 0С.

= 1,08 0C

= 0,92 0C

2 1 ,

где 2 —

Приведенный расчет дозволяет оценить воздействие технологических допусков, вызвавших отклонение сопротивления обмотки катушки, на главные характеристики электромагнита — тяговую силу и нагрев катушки.

Исходя из выше приведенных геометрических размеров катушки и поперечника медного провода избираем последующую модель станка:

344 (полуавтомат)

число оборотов за минуту 600-3000;

поперечник намоточного провода 0,08-0,91 мм;

наибольший и малый поперечник каркаса 15-80 мм;

длина каркаса 127 мм;

количество сразу наматываемых катушек 1-2.

3. ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Данный курсовой проект выполнен со всеми требованиями “Методических указаний к курсовому проекту по курсу “Разработка производства электронных аппаратов” и ГОСТ 3.1105 — 73, ГОСТ 3.1411 — 74, ГОСТ 3.1502 — 74 на техно документацию.

В процессе выполненной работы найдено наилучшее натяжение провода при намотке и скорость намотки, а так же длина провода, нужная для получения данной катушки.

Произведен анализ точности технологического процесса намотки катушки, а именно, точности сопротивления обмотки.

Выявлена оценка производственных потребностей. Приведенная в курсовом проекте методика расчета погрешностей сопротивления обмотки дозволяет прийти к выводу о величине предельного отличия сопротивления обмотки, сопоставить ее с требованиями чертежа, также установить, какую долю погрешности сопротивления обмотки заносит любой технологический параметр.

Произведен анализ воздействия технологических допусков на выходные характеристики электромагнита силу и нагрев катушки дозволил отыскать спектры, в каких катушка может эксплуатироваться нормально, другими словами — без перегрева.

Типовой технологический процесс составлен с учетом серийного производства и произведен настоящий выбор оборудования при их производстве.

Приведенный расчет дозволяет оценить воздействие технологических допусков, на главные характеристики электромагнита — тяговую силу и нагрев катушек.

ЛИТЕРАТУРА

Методические указания к разработке технологических действий намотки катушек электронных аппаратов (Сост. В.Н. Иванов, А.В. Бобошко — Харьков: ХПИ, 1980 — 36 стр.).

Методические указания к курсовому проекту по курсу «Разработка производства электронных аппаратов» (Сост. В.Н. Иванов, Т.И. Бривко — Харьков: ХПИ, 1987 — 19 стр.).

Растений Н.М. Намоточные процессы в приборо — и электроаппаратостроении (теория и расчет). — М. МАИ, 1979. — 86 с.)

Растений Н.М. «Разработка производства обмоток для устройств и средств автоматики. — М. Машиностроение, 1971. — 96 с.)

]]>