Системы управления положением электрода в технологических процессах сварки под флюсом шаровых кранов

• Автор: Головнев, Сергей Михайлович
• Шифр специальности: 05.13.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Тула
• Количество страниц: 193 с.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. СОВРЕМЕННЫЕ СИСТЕМЫ АВТОМАТИЗАЦИИ ПРОЦЕССА ЭЛЕКТРОДУГОВОЙ СВАРКИ И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1. Акту алы юсть работы.

1.2. Современные методы полу1чения информат о простраствен ьх

ПАРАМЕТРАХ СВАРОЧНОГО СТЫКА ДЛЯ ЦЕЛЕЙ УПРАВЛЕНИЯ.

1.3. Цели и задачи исследования

2. РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКОГО ОПИСАНИЯ ЭЛЕКТРОДУГОВОГО СТЫКА КАК ОБЪЕКТА СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ.

2.1. Математическая модель сварочного процесса.

2.2. Преобразование математической модели для целей управления .

2.3. Экспериментальные исследования процесса сварки и адекватность модели.

2.4. Гармонический состав тока и напряже ия при сварке стыковых соединений с разделкой кромок
3. ДВУХКАНАЛЬНАЯ СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ПОЛОЖЕНИЕМ И ВЫСОТОЙ СВАРОЧНОЙ ГОЛОВКИ
3.1. Структура системы управления
3.2. Математическое описание звеньев системы управления
3.3. Исследование характеристик системы управления.
4. МНОГОКАНАЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ.
4.1. Структура трехканальной системы управления
4.2. Математическое описание звеньев трехканалыюй системы управления
4.3. Исследование системы управления положением сварочной ГОЛОВКИ.
4.4. Система управлеьш с регулированием подачи флюса.
4.5. Синтез системы управления оптимальной по быстродействию
5. РЕАЛИЗАЦИЯ И ВНЕДРЕНИЕ СИСТЕМ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ.
5.1. Реализация системы управления с использованием
ВЫЧИСЛИТЕЛЬЮЙ ТЕХНИКИI
5.2. Разработка программного обеспечения.
5.3. Результаты испытаний и внедрение систем управления процессом электроду го вой сварки под ФЛЮСОМ
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


При этом используют линейную пропорциональную зависимость, заранее отградуированную и находящуюся в памяти системы детектора. Датчик акустической эмиссии размещают на консоли, крепящейся к горелке с таким расчетом, чтобы прохождению сигнала от дуги не было препятствий. По разности преобразованных сигналов от датчика и задатчика формируется сигнал рассогласования, предназначенный для управления приводом перемещения руки робота, посредством которого производят удаление при приближении горелки к изделию. Подобный принцип анализа звуковых волн используют в роботизированной ячейке для автоматической сварки соединения, отличающегося от простого стыкового, например, с угловым швом, когда необходимо выдерживать расстояния между горелкой и стенками свариваемого узла, одновременно поддерживая заданную длину дуги. Один из датчиков задействован в системе перемещения горелки в горизонтальной плоскости, другой - в вертикальной. Общим недостатком применения рассмотренных устройств при автоматизации сварочных процессов является их низкая надежность при работе в условиях действия сильных электромагнитных, световых и тепловых излучений сварочной дуги. Кроме того, такие устройства располагаются обычно впереди сварочной головки и отслеживают стык на некотором расстоянии от места сварки - и, следовательно, не учитывают коробление металла на участке от датчика до электрода, а также изгиб электрода. Кроме того, подобные датчики конструктивно очень громоздки и не позволяют контролировать угловые швы в труднодоступных местах, часто встречающихся в коробчатых конструкциях. Перспективным и быстроразвивающимся в настоящее время направлением в области автоматического управления движением сварочной головки вдоль линии соединения деталей является использование самой сварочной дуги в качестве датчика стыка. Такой подход позволяет контролировать положение конца электрода непосредственно в зоне сварки и избавиться от достаточно громоздких и ненадежных датчиков линии соединения деталей. Способ управления положением головки по электрическим параметрам дуги основан на использовании зависимости тока и напряжения сварки от длины дугового промежутка и величины вылета электрода. Исследования показывают, что с увеличением длины дуги и вылета электрода ток сварки уменьшается, а уменьшение длины дуги и вылета электрода приводит к возрастанию тока сварки. При сварке различных стыков эти параметры при различных положениях сварочной головки относительно стыка не одинаковы, следовательно, величина тока и напряжения также меняется и отражает положение головки относительно линии соединения деталей. Однако решение данной задачи в значительной степени затруднено наличием случайных бросков тока и напряжения, характерных для сварочного процесса. Другая трудность заключается в том, что при сварке плавящимся электродом наблюдается процесс саморегулирования длины дуги, который значительно снижает величину изменения тока и напряжения, вызываемого смещением сварочной головки. В первых работах по использованию параметров дуги в качестве информации о положении стыка показывалась принципиальная возможность построения подобных систем управления. Наиболее просто решается задача поддержания величины вылета электрода на определенном наперед заданном уровне в технологических процессах сварки неплавящимися электродами в аргоне и г елии /2/. С, и1сР • опорное и среднее значения сварочного тока соответственно. Полученный сигнал рассогласования еи отрабатывается приводом коррекции величины вылета электрода. При двухэлектродной сварке неплавящимися электродами в защитных газах можно достаточно просто получить сигнал управления поперечным перемещением сварочной головки относительно кромок стыка. В этом технологическом процессе сварочные электроды размещаются с противоположных сторон от линии соединения деталей. В качестве информации о положении стыка используется разность протекающих по электродам сварочных токов. Смещение головки в ту или иную сторону приводит к уменьшению длины дуги на одном неплавящемся электроде и увеличению длины дуги на другом.