Высокоточное вращающееся заземление обеспечивает контролируемый путь сварочного тока между неподвижной и вращающейся частями приспособления, позиционера, поворотного стола, вала или системы крепления.
Он обычно используется при автоматизированной сварке резервуаров, сварке труб, производстве-сосудов под давлением, сварке круговых швов, вращающихся режущих приспособлениях и других процессах, в которых заготовка должна вращаться, оставаясь при этом в электрической цепи.
Выбор одного из них предполагает нечто большее, чем просто соответствие максимальной силе тока, указанной на источнике сварочного тока. Фактическая конструкция должна учитывать продолжительность тока, рабочий цикл, сопротивление контактов, падение напряжения, нагрев, монтаж, кабели, клеммы, вращение, загрязнение, техническое обслуживание и приемочные испытания.
Обзор решений ByTune, разработанных для этой функции, см.муфты заземления для сварочных аппаратови более широкий спектрустройства передачи сварочного тока.
Что такое вращающееся заземление с высоким-током?
Вращающееся заземление с высоким-током обычно представляет собой одно-вращающееся электрическое соединение, предназначенное для передачи значительного технологического тока через вращающийся интерфейс.
Слово «земля» широко используется в названиях сварочных продуктов, но оно может вводить в заблуждение. В схеме дуговой-сварки кабель, подключенный к заготовке, являетсяруководитель работы, а крепление к заготовке или приспособлению являетсясоединение заготовки. Это не то же самое, что проводник защитного заземления, используемый для снижения-риска поражения электрическим током.
Руководство Lincoln Electric по заземлению при сваркеобъясняет, что соединение заготовки часто неофициально называют зажимом заземления, хотя эти две функции различны. OSHA отдельно требует, чтобы корпусы сварочных- машин были правильно заземлены. Поэтому вращающееся сварочное заземление следует рассматривать как часть пути тока сварочных работ-, а не как замену заземления защитного оборудования.
Вращающаяся сварочная площадка, фиксированный рабочий зажим или контактное кольцо?
| Устройство | Основная функция | Типичное применение |
|---|---|---|
| Фиксированный рабочий зажим | Соединяет рабочий провод со стационарной заготовкой или приспособлением. | Ручная сварка и не-вращающиеся приспособления |
| Сильно-вращающееся заземление | Проводит одну силовую-рабочую цепь через вращающийся интерфейс. | Сварочные позиционеры, сварка резервуаров и сварка труб |
| Многоканальное контактное-кольцо | Несет несколько цепей питания, управления, датчиков или данных. | Автоматизация, роботы, краны и упаковочное оборудование |
| Гибридный поворотный узел | Объединяет электрические цепи с газом, воздухом, гидравлическими средами или другими услугами. | Комплексные автоматизированные сварочные приспособления |
Не следует полагать, что обычный сигнал или контактное кольцо с низким-током пропускает сварочный ток только потому, что доступны неиспользуемые каналы. Сильноточные-цепи предъявляют разные требования к площади проводника, материалам контактов, рассеиванию тепла, клеммам и механической конструкции.
Технический обзорконтактные кольца с высоким-токомдает дополнительную информацию об этом различии.
Когда сварочному приспособлению требуется вращающееся заземление?
Вращающееся заземление обычно требуется, когда сварочный ток должен проходить между стационарным источником питания и заготовкой или приспособлением, которое вращается во время сварочного цикла.
Без подходящего поворотного соединения рабочий кабель может перекручиваться вокруг приспособления, ограничивать вращение, требовать ручного изменения положения, тереться о детали машины или создавать нежелательную нагрузку на клеммы и кабели.
Вращающийся стол не требует автоматически вращающейся шлифовки. Решающий вопрос заключается в том, должен ли сварочный ток пересекать вращающуюся механическую поверхность.
Пять инженерных решений, определяющих выбор
1. Ток, рабочий цикл, сопротивление и нагрев.
Максимальная мощность источника сварочного тока не является полной характеристикой продукта. Инженерная группа должна документировать:
- Нормальный сварочный ток
- Максимальный и импульсный ток
- Продолжительность каждого сварного шва
- Время между сварками
- Количество циклов в час
- Процент времени под нагрузкой
- Температура окружающей среды
- Планируемые будущие изменения процесса
Прибор, пропускающий ток 800 А в течение десяти секунд с последующим охлаждением в течение нескольких минут, имеет иные тепловые требования, чем светильник, пропускающий ток 500 А непрерывно. Поставщик должен указать, является ли номинал непрерывным, прерывистым, -ограниченным по времени, зависящим от температуры- или от указанного устройства охлаждения.
Малые значения сопротивления становятся важными при большом токе. Падение напряжения рассчитывается как:
V = I × R
Тепло, выделяемое в резистивной точке, рассчитывается как:
P = I² × R
Например, соединение с током 600 А и сопротивлением 0,5 мОм будет производить:
- Падение напряжения 0,3 В
- 180 Вт тепла
Это математическая иллюстрация, а не рейтинг продукта ByTune. Это показывает, почему сопротивление, которое кажется очень маленьким, все же может вызвать значительный нагрев в сварочной цепи.
Полный путь сопротивления включает вращающийся контакт, внутренние проводники, клеммы, кабельные наконечники, болтовые соединения, крепеж, соединение детали и обратный кабель. Соединение с высоким-током не может компенсировать кабель недостаточного сечения, ослабленную клемму или загрязненное соединение детали.
Для проектов в различных диапазонах тока ByTune предоставляет специальные800А заземление, 1200А заземлениеи2000А заземлениестраницы. Окончательный выбор все равно необходимо проверить на соответствие рабочему циклу, температуре, клеммам и установке.
2. Монтаж на конце--вала или в-отверстии
Компоновка машины обычно определяет, следует ли в первую очередь оценивать конец--вала или сквозное-вращающееся шлифование.
| Фактор выбора | Конец-проектирования-вала | Сквозное-проходное отверстие |
|---|---|---|
| Доступ к валу-конец | Необходимый | Не требуется |
| Центральный канал для газа или жидкости | Обычно менее удобно | Можно пройти через центр |
| Осевое пространство | Требуется пространство за пределами конца вала | Возможна установка вокруг вала. |
| Радиальное пространство | Часто ниже | Обычно требуется больший внешний диаметр. |
| Модернизация использования | Подходит, когда конец вала доступен. | Подходит, когда существующая геометрия вала должна быть сохранена. |
| Доступ к сервису | Часто прямолинейно | Зависит от окружающей машины |
Конструкция со сквозным-проходным отверстием может быть предпочтительнее, если через центр должен проходить вал, газовая труба, кабель или другие коммуникации. Размер отверстия нельзя оценить отдельно; Увеличение внутреннего диаметра также может привести к увеличению наружного диаметра и повлиять на доступное монтажное пространство.
ByTune'sсквозное-диапазон контактного кольца с отверстиемиллюстрирует распространенные конструкции полых-валов. Когда электрический ток и газ или воздух должны иметь одну и ту же ось,электрическое-гибридное контактное кольцо пневматическоеможет стать более комплексной отправной точкой.
Поставщик должен получить контролируемый чертеж, показывающий вал, отверстие, монтажную поверхность, фланец, максимальный диаметр, максимальную длину, неподвижную и вращающуюся стороны, выход кабеля и пространство для обслуживания. Такое утверждение, как «подогнать под вал диаметром 50 мм», не определяет допуски, выравнивание или доступ для установки.
3. Кабели, клеммы и вся рабочая цепь.
Поворотный агрегат – это лишь один элемент схемы сварочных работ. Требования к кабелям и оконечным устройствам должны включать:
- Материал проводника и-площадь поперечного сечения
- Длина кабеля и класс изоляции
- Гибкость и радиус изгиба
- Тип наконечника и размер болта
- Состояние поверхности и покрытие
- Направление выхода кабеля-
- Снятие напряжения
- Подключение к вращающемуся приспособлению
Соединительные поверхности должны быть механически надежными, совместимыми с материалом проводника, защищенными от расшатывания и доступными для проверки.
Сварочный ток не должен случайно проникать через подшипники машины, линейные направляющие или контакты шестерен. В SKF поясняют, что электрический ток, проходящий через подшипник, может вызвать электрическую эрозию, включая точечную коррозию и рифление.
Детали установки следует сверить с данными ByTune.инструкция по установке контактного кольца. Сравнениеконтактные технологии золота и графитатакже предоставляет контекст того, почему разные контактные системы используются для разных требований к току и сигналу.
4. Температура, окружающая среда и обслуживание
Повышение температуры зависит от силы тока, сопротивления, рабочего цикла, температуры окружающей среды, близлежащего сварочного тепла, состояния корпуса, потока воздуха, размера кабеля, клемм и интервалов охлаждения.
Спецификация должна определять:
- Минимальная и максимальная температура окружающей среды
- Максимально допустимая температура терминала
- Максимально допустимая температура корпуса
- Ток и рабочий цикл во время испытания
- Вращается ли сборка во время тестирования
- Места измерения
- Метод охлаждения
Принудительное воздушное, водяное охлаждение или радиатор следует рассматривать как часть утвержденной конфигурации, если от этого зависит номинальный ток. Его не следует добавлять после появления перегрева на производстве.
Статья ByTune оконтроль повышения температуры в контактных кольцахприводятся соответствующие соображения по тепловому-проектированию.
В условиях сварки вращающееся соединение может подвергаться воздействию брызг, шлифовальной пыли, металлических частиц, дыма, масла, охлаждающей жидкости, влаги и механического воздействия. Герметичный корпус не защищает автоматически открытые наконечники, кабели, крепления или соединения приспособлений.
Такие термины, как "бесплатное обслуживание-", следует интерпретировать осторожно. Изделие может потребовать незначительной внутренней регулировки, но при этом будет нуждаться во внешнем осмотре на предмет незакрепленных клемм, повреждения кабеля, коррозии, загрязнения, аномального нагрева, повреждения уплотнений или механического ослабления.
5. Критерии тестирования и приемки
Заголовок номинальной силы тока и контурный чертеж недостаточны для окончательного утверждения. Каждое критическое требование должно быть связано с измеримым тестом и документированным результатом.
| Тест | Цель | Типичный результат |
|---|---|---|
| Проверка размеров | Проверьте посадку вала, отверстие, фланец, длину и зазор кабеля. | Отчет о проверке размеров |
| Холодостойкость | Перед нагревом установите исходное электрическое состояние. | Запись измерений низкого-сопротивления |
| Динамическое сопротивление | Определить изменение сопротивления во время вращения | Максимальное изменение или кривая сопротивления |
| Проверка-падения напряжения | Проверьте полный путь тока под нагрузкой | Рекорд-падения напряжения |
| Испытание-на повышение температуры | Подтвердите тепловые характеристики в течение требуемого сварочного цикла. | Запись температуры по точке измерения |
| Тест скорости и направления | Подтвердите операцию с указанным профилем движения. | Отчет о ротационных испытаниях |
| Пробная сварка | Подтвердите производительность реальной машины и процесса. | Протокол приемки клиента |
Как более надежно измерить низкое сопротивление
Когда измеряемое сопротивление очень низкое, сопротивление измерительных проводов и контактов зонда может быть значительным по сравнению с самим компонентом.
NIST отмечает, что при измерении низкого-сопротивления на толстых проводниках обычно используется метод Кельвина или метод с четырьмя-терминалами, чтобы уменьшить ошибки, вызванные сопротивлением соединения. При четырехпроводной схеме-одна пара проводов подает испытательный ток, а другая пара измеряет напряжение в выбранных точках.
Для участка вращающейся сварки в плане испытаний должно быть четко определено:
- Точки измерения
- Включены ли кабели и наконечники
- Холодостойкость до эксплуатации
- Сопротивление при вращении
- Сопротивление после рабочего цикла сварки
- Скорость вращения
- Приложенный испытательный ток
- Температура окружающей среды и компонентов
- Частота выборки или максимальное зарегистрированное отклонение
Контрольные точки не следует менять между холодными и горячими измерениями. В противном случае при сравнении могут учитываться различные сопротивления кабеля, наконечника или поверхности.
Руководство ByTune покак проверить контактное кольцообеспечивает дальнейший контекст электрического и механического контроля.
Гипотетический пример: вращающаяся площадка для сварочного приспособления для резервуаров
Следующий пример носит иллюстративный характер и не является рекомендацией по продукту или примером клиента.
Производитель разрабатывает автоматизированное приспособление, которое вращает цилиндрические резервуары, в то время как фиксированная горелка производит кольцевой сварной шов. Система имеет:
- Высокий сварочный ток
- Повторяющиеся производственные циклы
- Непрерывное вращение во время сварки
- Центральный проход для защитного-газа
- Ограниченный доступ к концу вала
- Металлическая пыль и сварочные брызги
Запроса на «вращающееся заземление 800 А» будет недостаточно.
| Группа требований | Необходимая информация |
|---|---|
| Электрический | Нормальный ток, максимальный ток, продолжительность сварки, интервал охлаждения, полярность и допустимое падение напряжения. |
| Механический | Диаметр вала, требуемое отверстие, предел наружного-диаметра, длина, монтаж, соосность и биение |
| Движение | Нормальные обороты, максимальные обороты, запуски, остановки и ежедневные циклы. |
| Термальный | Температура окружающей среды, нагрев вблизи сварного шва, корпус и допустимое повышение температуры |
| Газовый проход | Требования к среде, давлению, расходу, фитингам и утечкам |
| Среда | Брызги, пыль, способ очистки, влага и защитные чехлы. |
| Валидация | Холодостойкость, динамическая стойкость, падение напряжения, повышение температуры и испытания на производственную сварку. |
Поскольку доступ к концу вала затруднен, а защитный газ должен проходить через центр, в первую очередь следует оценить сквозное-проходное отверстие или интегрированную гибридную конструкцию. Окончательная модель по-прежнему будет зависеть от полного тока, тепловых, габаритных требований и требований к испытаниям.
Признаки неисправностей и приоритеты проверок
| Наблюдаемый симптом | Возможная причина | Первая точка проверки |
|---|---|---|
| Наконечник или клемма горячего кабеля | Ослабленное соединение, проводник недостаточного сечения, загрязнение или высокое сопротивление. | Наконечник, крепеж, кабель и поверхность клеммы |
| Увеличение падения напряжения | Износ контактов, ослабление соединения или повышение температуры. | Холодное и горячее сопротивление в определенных точках измерения |
| Нестабильный сварочный ток | Контакт с заготовкой, настройка-источника питания, вариант кабеля или поворотного-интерфейса | Полный рабочий контур, а не только роторный блок |
| Следы ожогов или искрение | Ослабленное соединение, загрязнение или прерванный контакт | Клеммы, подключение светильников и внутренняя контактная система |
| Ненормальный крутящий момент или шум | Несоосность, проблемы с подшипниками, механическая нагрузка или загрязнение. | Монтаж, центровка вала и устройство предотвращения-вращения |
| Коррозия или повреждение уплотнения | Защита окружающей среды не соответствует установке | Корпус, кабельные вводы, крепеж и открытые наконечники |
Эти симптомы не доказывают, что неисправно само заземление. Перед заменой вращающегося компонента необходимо проверить всю схему сварочных работ.
Дополнительный контекст обслуживания см. в обсуждении ByTuneизнос контактных колец высокой-мощности.
Что увеличивает индивидуализацию, стоимость и время выполнения заказа?
Сложность проекта может увеличиться, если приложение требует:
- Необычное отверстие или корпус
- Очень высокий постоянный ток
- Проверка перегрузки-ограничена по времени
- Специальные кабели, наконечники или адаптеры
- Высокая-скорость работы
- Интегрированные каналы для газа или жидкости
- Активное охлаждение
- Коррозионно--стойкие материалы
- Специальные-фиксаторы или тесты для клиентов
- Официальная документация по первой-статье
В ценовых предложениях должна быть указана стоимость стандартной продукции, нестандартных кабелей или адаптеров, проектирования, оснастки, прототипа или первого изделия, испытаний, документации, объема производства и запасных частей.
Не следует рассчитывать общую цену или-срок поставки без определенной конфигурации и текущего предложения поставщика.
Контрольный список запросов цен на информацию о высоко-текущем роторном наземном транспортном средстве
- Описание процесса сварки и приспособления
- Стационарные и вращающиеся стороны
- Нормальный, максимальный и импульсный ток
- Продолжительность сварки и рабочий цикл
- Полярность и частота
- Максимально допустимое падение напряжения
- Максимально допустимое повышение температуры
- Нормальные и максимальные обороты
- Непрерывное вращение или колебание
- Ограничения вала, отверстия, диаметра и длины
- Монтажный чертеж и информация о биении
- Конец--вала или сквозное-отверстие
- Материал кабеля, размер и длина
- Требования к наконечникам и клеммам
- Температура окружающей среды и близлежащие источники тепла
- Брызги, пыль, вода и химическое воздействие
- Устройство охлаждения
- Требования к проходу газа или жидкости
- Ожидания по проверкам и техническому обслуживанию
- Электрические, термические и механические приемочные испытания
- Прототип и объемы производства
- График проекта
- Фотографии установки
Предложения поставщиков следует сравнивать с использованием одинаковых рабочих циклов, температур, кабелей, клемм, условий вращения и испытаний. ByTune'sинформация по управлению качествоммогут быть рассмотрены вместе с планом проверки и испытаний-специфического продукта.
Часто задаваемые вопросы
Вопрос: Является ли вращающаяся сварочная площадка тем же, что и защитное заземление?
О: Нет. Это часть сварочной цепи-тока. Защитное заземление выполняет отдельную функцию безопасности и остается необходимым там, где этого требует конструкция оборудования и применимые правила.
Вопрос: Может ли обычное контактное кольцо проводить сварочный ток?
О: Только в том случае, если конкретное изделие специально разработано и рассчитано на требуемый ток, рабочий цикл, сопротивление, температуру, клеммы и окружающую среду. Запасные каналы сигнала не следует считать подходящими.
Вопрос: Какая дополнительная мощность должна быть указана?
Ответ: Универсального процента не существует. Выбор зависит от реального профиля тока, продолжительности сварки, рабочего цикла, температуры окружающей среды, охлаждения, конфигурации кабеля и клемм, а также метода оценки производителя.
Вопрос: Почему вращающееся рабочее соединение становится горячим?
О: Нагрев может генерироваться сопротивлением вращающегося контакта, кабелей, клемм, наконечников, болтовых соединений или соединений детали. Тестирование должно оценивать весь текущий путь.
Вопрос: Что лучше: конец--вала или сквозное-отверстие?
О. Конструкции концов--вала зачастую проще, если конец вала доступен. Конструкции со сквозным-проходным отверстием полезны, когда вал, труба или газовый канал должны оставаться в центре.
Вопрос: Означает ли-бесплатное обслуживание отсутствие проверки?
О: Нет. Внешние кабели, клеммы, крепеж, уплотнения и монтажное оборудование могут по-прежнему требовать периодической проверки, даже если внутренняя контактная система не требует регулярного обслуживания.
Заключительная рекомендация
Выбирайте вращающееся заземление с высоким-током для всего процесса сварки, а не только для силы тока.
Сначала определите ток и рабочий цикл. Затем задокументируйте сопротивление, падение напряжения, допустимое повышение температуры, монтаж, вращение, кабели, клеммы, окружающую среду, доступ для технического обслуживания и приемочные испытания.
Такой подход позволяет поставщикам оценивать одни и те же требования и снижает риск обнаружения перегрева, падения напряжения, конфликтов при установке или нестабильных характеристик сварки после того, как приспособление поступит в производство.
Отправьте заполненную спецификацию, чертеж и информацию о рабочем-цикле черезСтраница контактов и предложений ByTuneдля рассмотрения заявки.