автореферат диссертации по электротехнике, 05.09.10, диссертация на тему:Разработка и исследование системы индукционного нагрева для пайки многослойных изделий

На правах рукописи

Бузуев Алексей Николаевич

РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ СИСТЕМЫ ИНДУКЦИОННОГО НАГРЕВА ДЛЯ ПАЙКИ МНОГОСЛОЙНЫХ ИЗДЕЛИЙ

Специальность 05.09.10 - Электротехнология АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Самара -2006

Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования Самарском государственном техническом университете на кафедре «Электроснабжение промышленных предприятий»

Научный руководитель

Официальные оппоненты:

Кандидат технических наук, доцент, Базаров Александр Александрович Самарский государственный технический университет

Заслуженный деятель науки РФ, доктор технических наук, профессор Архангельский Юрий Сергеевич Саратовский государственный технический университет

Кандидат технических наук, доцент Сабуров Валерий Васильевич Самарский государственный архитектурно строительный университет

Ведущая организация

НПО «Энергосервис», г, Самара

ч. на

Защита диссертации состоится «_/__» _2006 г. в ю

заседании диссертационного совета Д 212.217.04 при Самарском государственном техническом университете (СамГТУ) по адресу: 443100, г. Самара, ул. Молодогвардейская, 244, СамГТУ, Главный корпус, ауд. 200

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке СамГТУ.

Отзывы на автореферат (в двух экземплярах, заверенные печатью) просим направлять по адресу: 443100, г.Самара, ул. Молодогвардейская 244, СамГТУ, Главный корпус, ученому секретарю диссертационного совета Д 212.217.04; факс (8462)78-44-00; e-mail: aees@samgtu.ru

Автореферат разослан

» C-lHiitl

2006 г.

Ученый секретарь диссертационного

совета Д 212.217.04

кандидат технических наук, доцент

____- : Е.А. Кротков

ОБЩАЯ ХАРАКТЕТИСТИКА ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ

Диссертация посвящена разработке, исследованию и решению проблемы индукционного нагрева многослойного тела конической формы, обеспечивающего качественный процесс индукционной пайки составных элементов исследуемого объекта конической формы.

Актуальность работы.

Проблема рационального использования ресурсов занимает первое место в современной организации производственного процесса, поскольку стратегия фокусирования на издержках, как одна из составных частей экономической стратегии фирмы, позволяет сократить себестоимость продукции и тем самым увеличить конкурентные преимущества, что является неотъемлемой чертой рыночного существования любого предприятия.

Общеизвестно, что процесс внедрения новых технологий в производственную систему является «болезненным» явлением, поскольку не всегда экономический эффект отражает прогнозные ожидания, зачастую большая часть затрат приходится на энергетическую составляющую, В значительной степени именно это условие является сдерживающим фактором, не позволяющим устранить существующие недостатки и усовершенствовать производственный процесс. Поэтому наряду с требованиями надежности технологической линии по пайке металлов стоит вопрос создания установок с минимальными капитальными и эксплуатационными затратами.

Объектом исследований является установка индукционной пайки сопла ракетного двигателя. Основное назначение которого заключается в формировании тяга за счет отвода газов, давящих перпендикулярно его стенкам.

Учитывая специфику процесса, обусловленную свойствами технологии пайки, к параметрам режима нагрева предъявляются жесткие требования по уровню температур в изделии. Собранное сопло подвергается многократному контролю ультразвуком и рентгеноконтролю для определения сплошности материала и целостности его конструкции. Точное соблюдение технологических требований и режимов иа всех стадиях изготовления сопел является необходимым условием обеспечения высокого качества и надежности.

В настоящее время создание изделий происходит с большой долей брака, что открывает обширное поле для решения задач по усовершенствованию технологического процесса.

Таким образом, важность поставленной задачи по обеспечению качественного процесса пайки возрастает из-за наличия жёстких требований по качеству производимой продукции и рационального использования материальных ресурсов.

Решение поставленных задач составляет основное содержание диссертационной работы, выполненной автором в Самарском государственном техническом университете.

Цель работы.

Основной целью работы является разработка системы индукционной пайки составных элементов многослойного тела конической формы с минимально-возможным процентом брака.

Достижение поставленной цели представляется в виде решения следующих задач:

1. Разработка проблемно-ориентированной математической модели индукционного нагрева составных изделий с разнородными физическими свойствами.

2. Исследование процессов нестационарной теплопроводности, упругой деформации и процессов теплообмена излучением.

3. Оптимальное проектирование конструкции индуктора.

4. Разработка системы управления установкой индукционной пайки.

Работа выполнялась в рамках госбюджетной НИР «Разработка теоретических основ системного анализа и методов нетрадиционной реализации взаимосвязанных процессов энергообмена в электромагнитных и температурных полях», (гос. Регистр №01200602849). «Разработка научных основ и методологии проектирования нетрадиционных технологий индукционного нагрева» (гос. Регистр №01200208264) по заданию Министерства образования РФ.

Методы исследования. Разработка проблемно-ориентированных моделей, исследование электромагнитных и тепловых процессов, синтез системы управления проводились методами математической физики, вычислительной математики, теории индукционного нагрева, теории автоматического управления. Для моделирования задач использовались приложения программы АКБУЗ. Научная новизна.

!. Создана методика оптимального проектирования индукционной установки для пайки многослойного тела конической формы, основанная на последовательном решении электромагнитной, комбинированной тепловой, связной тепловой задачи и задачи термоупругости.

2. Решена комбинированная тепловая задача излучения и нестационарной теплопроводности

3. Предложена система программного управления, учитывающая основные возмущающие воздействия, возникающие в процессе индукционной пайки многослойного тела конической формы;

Практическая полезность работы.

В ходе проведенных исследований получены следующие результаты, определяющие практическую полезность работы:

1. Разработано алгоритмическое обеспечение и вычислительная технология реализации метода расчета электромагнитных и тепловых полей в многослойной структуре изделий сложной геометрической формы;

2. Разработана методика расчета конструкции индукционного нагревателя, обеспечивающая максимальную точность нагрева в заданных частях исследуемой конструкции;

3. Разработана методика расчета комбинированной тепловой задачи, включающей в себя задачи излучения и нестационарной теплопроводности;

4. Рассчитана оптимальная конструкция индукционного нагревателя для косвенного нагрева при пайке многослойного изделия;

5. Разработана система программного управления процессом индукционного нагрева для индукционной пайки многослойного тела конической формы. Апробация работы. Материалы диссертационной работы докладывались и

обсуждались на: Всероссийской (с международным участием) молодёжной научной конференции (11-х Туполевских чтениях) (г. Казань 2003); Всероссийской научной конференции молодых ученых "Наука. Ттехнологии. Инновации" (г. Новосибирск 2003); 9-й Международной научно-технической конференции студентов и аспираотов "Радиоэлектроника, электротехника и энергетика" (г. Москва 2003); 10-й международной научно-технической конференции студентов и асгагрантов "Радиоэлектроника, электротехника и энергетика" (г. Москва 2004); Всероссийской научной конференции "Математическое моделирование и краевые задачи" ( г. Самара 2004); 59-й Научной конференции студентов, 4-й научной конферегщии магистрантов ( г. Самара 2004 ); Всероссийской научно-технической конференции "Проблемы электротехники, электроэнергетики и электротехнологии" (г. Тольятти 2004); Международной научно-технической конференции, "Состояние и перспективы развития электротехнологии"(12-е Бенардосовские чтения) (г. Иваново 2005);

Публикации. По результатам диссертационной работы опубликовано 12 печатных работ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав и заключения, изложенных на 134 страницах машинописного текста; содержит 74 рисунка и 2 таблицы, список использованных источников, включающий 121 наименование и 2 приложения, подтверждающих эффективность внедрения, новизну и актуальность работы.

На защиту выносятся следующие положения:

1.Математические модели, описывающие процесс косвенного индукционного нагрева многослойных тел конической формы, использующиеся для проектирования оптимальной индукционной нагревательной установки и системы управления нагревом под пайку;

2. Методика расчета электромагнитных полей в многослойной конструкции сложной формы состоящей из элементов с различными физическими свойствами;

3. Методика решения комбинированной тепловой задачи, состоящей из задач нестационарной теплопроводности и излучения;

4. Алгоритм поиска оптимальной конструкции нагревательного элемента основанный на последовательной постановке и последующем решении электромагнитной задачи, задачи лучистого теплообмена и нестационарной теплопроводности;

5. Система программного управления процессом индукционного нагрева под пайку.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность темы диссертационной работы, сформулированы: цель, задачи и основные направления исследований.

В первой главе рассматриваются различные способы нагрева изделий под пайку, описывается процесс индукционной пайки, различные технологии пайки, применяемые в современной промышленности.

Рассматриваются требования, применяемые к процессу пайки, а также различные физико-химические процессы, возникающие при пайке.

Внешний вид исследуемого изделия представлен на рисунке 1. Здесь 1-футеровка, 2-сопло ракетного двигателя, 3-индуктор.

Сопло ракетного двигателя (рис.1) представляет собой конструкцию, состоящую из двух (внешней и внутренней) стальных оболочек толщиной 3 мм и внутренней медной гофры толщиной 5мм, свободное пространство во время пайки занимает аргон (рис,2). Процесс найки осуществляется между стальными пластинами и медной гофрой (рис.2), припоем служит техническое серебро, нанесенное на поверхности спаиваемых изделий в виде пасты.

Наличие большого количества дефектных изделий обусловливает постановку задачи по усовершенствованию технологического процесса пайки. Для решения поставленных задач проектирования системы нагрева требуется применение теории оптимального проектирования, при этом необходимо применение численных методов расчетов электромагнитной, тепловой задач и задачи термоупругости.

Во второй главе проведен анализ методов моделирования электромагнитных, тепловых полей, а также термоупругих процессов при проектировании установок для пайки. Для решения полевых задач использовался метод конечных элементов.

Исходная постановка нелинейной электромагнитной задачи выражается через векторный магнитный потенциал общим уравнением Пуассона в двумерной осесимметричной области У(г,г):

Рис. I. Внешний вид системы нагрева Рис 2. Поперечное сечение сопла

го/

1

—гогл .А /

дА у

(О

гогА = В, сИгА - О

здесь А — векторный магнитный потенциал; J0 — плотность тока внешних

источников; — магнитная индукция; = — магнитная проницаемость

среды; у — удельная электрическая проводимость.

Принимая во внимание осевую симметрию и квазистационарность исследуемого поля, уравнение (1) может быть представлено для комплексной амплитуды векторного потенциала в виде:

д_

" 1

Ма & .

+ Г'

-)оууЛ(г,2)-Зй = 0, (2)

1

дг }ла г дг где о) = 2л/- — цилиндрическая частота питающего тока.

В качестве граничных условий принято равенство нулю векторного потенциала на границе расчетной области, находящейся в бесконечности. В плоскостях геометрической симметрии предполагается перпендикулярность линий потока этим плоскостям;

= 0; *

= о,

(1гсЬ-

где — удаленная граница области ^ - граница плоскостей симметрии.

Указанная постановка задачи охватывает самые общие электромагнитные явления и позволяет рассчитывать практически весь класс устройств индукционного нагрева, который может быть математически описан двумерным уравнением Пуассона.

Идеология расчета МКЭ основывается на вариационных принципах, когда решение системы (2) ищется путем минимизации нелинейного функционала, выражающего энергию электромагнитного поля:

1 я

В дискретной модели функционал (3) определяется суммой вкладов всех конечных элементов, и исходное уравнение (2) заменяется системой алгебраических уравнений с комплексными коэффициентами вида:

М+;М4+М=о (4)

где — матрица жесткости; [£>] — матрица вихревых токов; [А] — искомая

функция; [Л ] — матрица внешних источников тепла.

После решения системы (4) определяются необходимые переменные.

s

Напряженность электрического поля:

В = JcoA;

Мощность внутренних источников тепла, характеризующая нагрев проводящих тел индукционной системы, вычисляются для каждого КЭ по закону Джоуля - Ленца:

Интегрирование (6) проводится по объему V* тела, образованного при вращении элемента вокруг оси Z.

Тепловая задача, описывающая процесс пайки, моделировалась в пакете ANSYS с использованием элементов, позволяющих значительно упростить расчёты. Например, для вычисления угловых коэффициентов между излучающими поверхностями (набранными из вспомогательных элементов) с учетом затенения используется генератор матрицы излучения, на основе которой создается суперэлемент с температурной степенью свободы. Одноосный элемент, способный проводить тепло между его узлами - Link 32, используется для моделирования излучающей поверхности. Выбор элементов для решения поставленных задач ограничен временем, отведённым на решение той или иной задачи. Использование более сложных элементов с большим количеством узлов неизбежно приведет к увеличению времени, требуемого для решення задачи.

Задача лучистого теплообмена между внутренней поверхностью кожуха и внешней поверхностью изделия описывается следующим выражением:

где N-число поверхностей излучения, ду - дельта Кронекера, Qj- величина

с | — коэффициент излучения, Гц — коэффициент представления поверхности I для определения поверхности 3> А1 - площадь поверхности I,

Т1' О ~ абсолютная температура на поверхности I и I соответственно.

В процессе индукционного нагрева многослойного тела имеет место про1шкновение электромагнитного поля во внутренние области, что приводит к возникновению электродинамических сил между элементами изделия и индуктором. В силу разной жесткости меди и стали возникающие деформации, приводят к относительному смещению гофры и оболочек, что обусловливает появление зазоров, искривление поверхностей и делает пайку некачественной. Для исследования этой проблемы был рассмотрен вопрос создания связанной задачи нестационарной теплопроводности и упругой деформации.

(6)

теплопередачи с поверхности, ст -постоянная Стефана-Больцмана,

В общем случае деформация, которая возникает внутри изделия, вследствие проявления электромгнитных сил и нагрева, может быть описана следующими уравнениями.

В координатах г, г соотношения между деформациями и перемещениями для линейно упругого изотропного материала имеют вид

£rz

£<Р<Р

[<yzz -r(q>r

2G(1 + v)]

\?<p<p ~ v(°zz + 2G(1 + v)}

+ e

(Г)

[<rrr -у&ею + ст„)]

£rr —

<P<P 2G(1 + v)]

zz/д (T)

(T) __ °>z

+ € ~~ szr ~

2 G IG

(8)

Функционал при вариационной формулировке задачи термоупругости примет вид:

f Г2 \ f а.. д., .. 42

J(u) =

Ёь.+йь.+а.-з.«

dz дг г

1 + у Гай, ЗиЛ +

l-2v ör J

- Jr(P>,

О 2 (иг &0 2 3 (du.

г + _г_ _____г _

г > ^ & j 2 ^ dz

-(ЛЧ+/.Ч)

(9)

о , о

где / - объемные силы; Р - поверхностные силы; <т - модуль сдвига.

В результате преобразований создается алгебраическая система уравнений:

[K]{Ö} = {F) (Ю)

Влияние температурного поля на процессы упругой деформации проявляется через изменение свойств материалов и линейное расширение элементов изделия.

Третья глава посвящена выбору оптимальной конструкции индуктора. Поиск оптимальной конструкции индуктора представляет собой задачу поиска пространственно-временного управления процессом. Для устранения влияния электродинамических усилий между элементами изделия был дополнительно введен в конструкцию нагревателя стальной кожух. Таким образом, нагрев изделия осуществляется не непосредственно индуктором, а путем излучения от кожуха, то есть индукционный нагрев трансформировался в индукционный косвенный нагрев. Задача оптимизации конструкции характеризуется минимизацией функционала ./ = ?—>• min, содержащего критерий - время воздействия управляющего импульса (время нагрева); при ограничении по

точности )Г - Т31 < 5. Поиск оптимальной конструкции системы нагрева построен в соответствии со следующим алгоритмом (рис.3).

Задание числа циклов по конструкции,N

Задание параметров «шщуктор-кожух-изделие»

Решение электромагнитной задачи Формирование распределения мощности источников теша в

Решение задачи нестационарной

11=0

Задание параметров внешнего теплообмена с, Тнач.изд.

Решение задачи лучистого нагрева Определение теплового потока на поверхности изделия {С?}, температ^ы д изделии {Т}.

Решен не задачи нестационарной теплопроводности Определение температуры в заготовке (Т)

Рис.3 Алгоритм поиска оптимальной конструкции индуктора.

Исходя из представленного алгоритма, производится задание параметров «индуктор-кожух-изделие», затем осуществляется последовательное решение задач поиска внутренних источников тепла путем решения электромагнитной задачи, решение задачи нестационарной теплопроводности в кожухе, определение тепловых потоков излучения от поверхности кожуха к изделию, решение задачи нестационарной теплопроводности для многослойного изделия. Вариация параметров (частота источника питания, толщина, длина и диаметр кожуха) осуществлялась дискретно. Решение тепловой задачи направлено на поиск времени нагрева, обеспечивающего достижение заданной точности нагрева, поэтому число шагов по времени определяется по моменту достижения заданного значения температуры выбранной точки.

Дня снижения влияния электродинамических усилий в конструкции, на плотность прилегания спаиваемых элементов друг к другу был введен стальной кожух толщиной большей глубины проникновения тока для рассматриваемой частоты.

Для расчета электромагнитной задачи расчетная область разбивалась на элементы, форма которых выбирается исходя из условий экономии ресурсов и точности решения. Диаграмма полученного распределения объемной плотности мощности в кожухе и сетка элементов расчетной области показаны на рис.4, 5.

Рис.4 Сетка конечно- элементной модели, Рис.5 Распределение объёмной плотности аппроксимируемой ИНС (7778 узлов, мощности по поверхности загрузки

15474 элементов)

Связанная тепловая задача и задача упругости является нелинейной и нестационарной, решите которой построено на конечно-элементной модели. Исследуемая область разбивалась на конечные элементы в количестве 2774, количество узлов 5002. В результате нагрева сопла получено поле деформаций, представленное на рисунке 6. Нагрев изделия осуществляется посредством излучения с внутренней поверхности кожуха равномерно нагретой до 1100 С.

Таким образом, была решена связанная задача нестационарной теплопроводности и упругой деформации с учетом изменения модуля Юнга при изменении температуры и различных коэффициентов теплового расширения для стали и меди.

■з хЮ

Рис.6 Поле деформаций многослойного изделия

Результат решения связанной задачи упругости и тепловой задачи для данного изделия показывает (рис.5), что смещения, возникающие в процессе нагрева слоев, с различными тепловыми коэффициентами расширения, оказывают существенное влияние на качество пайки. На основании записанного функционала при установленных ограничениях была выбрана частота питающего устройства 2400 Гц, кожух толщиной 0=1 см, поскольку именно при таких параметрах происходит быстрый разогрев кожуха с наиболее точным нагревом зон с припоем в изделии с необходимым ослаблением электромагнитного поля в изделии.

Четвертая глава посвящена поиску управления процессом индукционной пайки многослойного изделия. Реализация системы управления процессом индукционного нагрева изделий под пайку может быть обеспечена системой

программного управления, отрабатывающей заранее рассчитанную программу изменения управляющего воздействия во времени. Была принята следующая постановка задачи поиска программного управления: требуется найти закон распределения управляющего воздействия Рупр(0» обеспечивающего

выполнение условия |7*-Гэад| ¿г при ограничениях вида: Т(1,х) < Тдоп -

максимальное значение температуры в зонах нагрева изделия не должно превышать допустимого значения.

Алгоритм по которому может быть создана система программного управления, представлен в следующем виде (рис.7)

Рис.7 Алгоритм управления нагревом под пайку

В результате поиска был выбран вариант программного управления, обеспечивающий минимальное время нагрева.

Реализация программного управления нагревом многослойного изделия предусматривает стабильную температуру кожуха в течение продолжительного времени. Для этого необходимо использование САР температуры кожуха.

Таким образом, система управления содержит два канала: 1-САР температуры кожуха, 2-программное управление нагревом изделия.

Для исследования функционирования системы в условиях возмущений были произведены расчеты при различных начальных температурах изделия, кожуха и при отклонении конечной температуры кожуха от заданной. На рис.8 представлены диаграммы температурных распределений в заданных зонах с припоем при возмущающих воздействиях и вид управляющего воздействия при каждом возмущении. Далее рассмотрен вариант с начальной температурой заготовки 15 С и температура кожуха 1100 С, 11=935 с, 12=1050 с.

Рис.8 Управляющее воздействие и температура на поверхности изделия

963,2

эеэ

и 9« в

«г

962.6

я-

Е 962,4

Ж2

961.6

901.6

»1 *

9Ы.?

1 ! ?

■ ^^^ 2 ;

: V

; ; ; ! 1

! : : N. !

рч

! ! ! ! :

0.СН

и. озз

Рис.9 Распределение температуры в верхней зоне припоя

«63 2

эта

о Ж3.8

1 9ВД6

й-

Е62<

1"

9622

963

ЖЯ 1!

9616

961 Л

961 г

........ _ ; ;

:

1 \

* :

! V ;

!

дни

оо» Длшкнн ы

Рис.10 Распределение температуры в нижней зоне припоя

Представленные выше значения позволяют утверждать, что использование программного управления для нагрева под пайку позволяет учесть возможные возмущающие воздействия и достичь заданного температурного распределения в исследуемых зонах при использовании для каждого отклонения исходных условий соответствующего варианта управления.

Следующим этапом в работе был анализ возможных отклонений в процессе нагрева, которые могут негативно повлиять на качество спая. Одним из таких

случаев является случай с появлением окалины на внутренней поверхности кожуха. Окалина, возникающая на поверхности кожуха, снижает тепловой поток в окружающую среду, что можно отразить изменением степени черноты е.

Для определения влияния различной степени черноты па процесс нагрева конической конструкции стенка кожуха была условно разбита на 26 элементов с линейным размером 3 см. Задание различной степени черноты позволило моделировать процесс влияния образования окалины на распределение температуры по внутренней поверхности кожуха и значение излучаемого с этой поверхности теплового потока. Результаты проведенных исследований приведены ниже.

Длина внутренней поверхности кожуха, м Длима внешней новертлоети изделия, м

а б

Рис. 11 Распределение температуры (а) и тепловой поток (б) на внутренней поверхности кожуха, при степени черноты е=0.9 на внутренней поверхности кожуха с линейным

размером 30 см

Таким образом, увел1гчение размеров окалины на внутренней поверхности кожуха приведет к снижению температуры в изделии на 3.2%, что не позволяет расплавить припой и осуществить пайку. Для исключения проявления эффекта окалины рекомендуется производить регулярный осмотр п очистку внутренней поверхности кожуха.

В пятой главе рассматриваются вопросы практической реализации системы индукционного нагрева под пайку.

Система индукционного косвенного нагрева содержит (рис.13) тиристорный преобразователь частоты, подключенный коаксиальным кабелем к индуктору (5), параллельно которому присоединена конденсаторная батарея (4). В связи с изменением коэффициента мощности при нагреве кожуха (6) выше точки Кюри предусмотрена система регулирования мощности конденсаторной батареи с помощью тиристорных ключей (9,10).

Система управления нагревом изделия реализована на базе рабочей станции, подключенной к шкафу управления преобразователя частоты и датчикам температуры через соответствующие устройства сопряжения. Рабочая станция (1) ААУЭ - 825 В/ 825РВ соединяется с внешними устройствами с

помощью преобразователей ADAM 4018 и ADAM - 4021 (2,3), выпускаемых фирмой Advantech (США). Блоки ADAM - 401S представляют собой модули аналогового ввода на 8 каналов для подключения термопар. Они содержат 16 ~ разрядный АЦП, 6 дифференциальных и 2 однополюсных канала. Блоки ADAM - 4021 предназначены для аналогового вывода и содержат 12 — разрядный ЦАП, имеют программу настройки выхода на сигнал в виде напряжения (В) или тока (мА), контролируют состояние выхода, позволяют программировать скорость изменения сигнала на выходе от 0,125 до 128 А/с или от 0,0625 до 64 В/с. Гальваническая изоляция указанных блоков рассчитана на напряжение 500 В. Кроме этих устройств введен преобразователь ADAM 4521, позволяющий перейти от интерфейса RS - 232 к интерфейсу RS — 485. Адресуемый

Таким образом, система управления процессом индукционного нагрева под пайку позволяет регулировать температуру в кожухе с помощью САР, а также отслеживать возмущающие воздействия и осуществлять выбор варианта программы управления для нагрева изделия.

Предложен основной алгоритм процесса нагрева под пайку, состоящий из 7 этапов.

1. Замеряется начальная температура изделия.

2. Выбирается необходимая программа нагрева.

3. Подготовленная к пайке конструкция с нанесенным в виде пасты, в области спая припоем закрывается с торцов наглухо.

4. Изделие помещается в стальной кожух. После этого во внутренние полости сопла закачивается аргон, и начинается разогрев кожуха.

5. Поддержание температуры кожуха на уровне 1100 С осуществляется в соответствии со временем, указанным в программе нагрева (первый интервал нагрева)

6. На втором интервале нагрева источник питания отключается, и изделие остается в стальном кожухе на время второго интервала.

На последнем этапе спаянная конструкция извлекается из кожуха и подвергается дальнейшим технологическим процедурам.

Для защиты персонала от действия электромагнитного излучения введен защитный стальной экран 8 (рис.12) с толщиной 1мм, который устанавливается иа расстоянии 30 см от индуктора. Тепловая энергия, выделяющаяся в экране, не превышает 2 Вт. Установка стального экрана позволит снизить напряженность электромагнитного поля до пределов, указанных в ПУЭ.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертации разработаны модели, алгоритмы и система поиска оптимальной конструкции системы косвенного индукционного нагрева для пайки многослойных изделий конической формы.

В работе получены следующие основные результаты:

1.Разработана конечно-элементная модель и алгоритм расчета внутренних источников тепла при индукционном нагреве многослойных тел конической формы.

2.Разработана методика решения комбинированной задачи излучения и нестационарной теплопроводности для замкнутой системы тел.

3.Разработан алгоритм поиска оптимальной конструкции индуктора, основанный на последовательной постановке и последующем решении электромагнитной и тепловой задач.

4.Разработана система косвенного индукционного нагрева для пайки многослойных изделий конической формы обеспечивающие повышение точности нагрева, уменьшение электродинамических усилий и улучшения качества пайки.

5.Осуществлен синтез программного управления системой индукционного нагрева под пайку. Исследовано влияние основных возмущающих воздействий на процесс пайки.

Основное содержание диссертации опубликовано в работах:

1. Бузуев А.Н., Купцов П.В. Разработка тепловой модели конструктивных элементов ракетного двигателя. // Материалы докладов Всероссийской научной конференции молодых учёных,- Новосибирск, Изд-во Нов. гос. техн. ун-та, 2003.-С. 23-24.

2. Бузуев А.Н., Купцов П.В., 11. Система управления индукционным нагревом многослойных тел. // Туполевские чтения: Всероссийская (с международным участием) молодёжная научная конференция.- Казань, Изд-во Казан, гос. техн. ун-та, 2003.- С. 79-83.

3. Бузуев А.Н., Купцов П.В., Разработка задачи нагрева многослойного тела конической формы. // 9 Международная научно-техническая конференция студентов и аспирантов.- М.: Изд-во МЭИ, 2003. -С. 130-131.

4. Бузуев А.Н., Купцов П.В., Оптимизация конструкции индуктора ддя нагрева многослойных тел. // 10 Международная научно-техническая конференция студентов и аспирантов,- М.: Изд-во МЭИ 2004. - С. 154.

5. Бузуев АЛ., Решение задачи нагрева с использованием лучистого теплообмена. // Труды 5-ой Международной конференции молодых ученых и студентов. - Самара, 2004, Изд-во: СамГТУ, - С. 161-164.

6. Бузуев А.Н., Купцов П.В., Моделирование электромагнитных и тепловых процессов в системе нагрева многослойных тел.// Всероссийская научная конференцая, Математическое моделирование и краевые задачи. -Самара, 2004, Изд-во СамГТУ,- С. 45-47.

7. Базаров A.A., Бузуев А.Н., Купцов П.В. Разработка системы индукционного нагрева тел сложной геометрической формы. // Всероссийская научно-техническая конференция. Проблемы электротехники, электроэнергетики и электротехнологии.-Тольятти, 2004, Изд-во ТГТУ.- С. 84-85 с.

8. Бузуев А.Н., Купцов П,В. Разработка системы индукционного нагрева многослойных тел. // Вестник Самарского государственного технического университета. Выпуск 37. Изд-во: СамГТУ. - С. 26-29.

9. Бузуев А.Н., Купцов П.В. Система индукционного нагрева многослойного тела. // Состояние и перспективы развития энерготехнологии. Материалы 12 Международной научно-технической конференции.- Иваново, 2005.-С.14.

Личный вклад автора. В работах [1, 3, 9] автору принадлежит постановка задачи исследования, в работах [7, 8] разработка вычислительного алгоритма расчета электромагнитных полей, в работах [5, 6] -исследование электродинамических усилий во внутренних слоях конструкции при нагреве, в работе [4] - выбор оптимальной частоты источника питания, в работе [2] -расчет оптимальных алгоритмов управления.

Разрешено к печати диссертационным советом Д 212.217.04. Протокол №17 от 20.09.06 г.

Заказ № ^¡й Тираж экз. Отпечатано на ризографе.

Самарский государственный технический университет. Типография СамГУУ. 443100, г. Самара, ул. Молодогвардейская, 244

""Г ^

Введение

1. Проблема индукционного нагрева многослойного тела конической формы под пайку

1.1 Сопловые блоки ракетных двигателей

1.2 Особенности процесса пайки

1.3 Анализ методов моделирования

2. Разработка математических моделей процесса нагрева при пайке

2.1 Обзор методов математического моделирования

2.2 Конечно-элементная модель электромагнитного поля

2.3 Тепловая задача

2.3.1 Задача нестационарной теплопроводности

2.3.2 Задача лучистого теплообмена между внутренней поверхностью кожуха и внешней поверхностью изделия

2.3.3 Задача упругой деформации твердого тела

3 Поиск оптимальной системы нагрева для пайки многослойных тел

3.1 Оптимальное проектирование конструкции индуктора

3.2 Обзор методов оптимизации конструкции индуктора

3.3 Поиск формы индуктора и формы кожуха

3.4 Разработка оптимальной конструкции системы нагрева изделия

4 Разработка системы управления нагревом

4.1 Обзор методов синтеза оптимального управления системой индукционного нагрева

4.2 Разработка алгоритма программного управления процессом индукционной пайки 88 4.3 Исследование влияния окалины на поверхности кожуха на качество функционирования программного управления

5. Практическая реализация системы нагрева

5.1 Работа установки по индукционному нагреву под пайку

5.2 Устройство установки индукционного нагрева для пайки многослойных тел конической формы

5.3 Экранирование системы индукционного нагрева под пайку

Диссертация посвящена разработке, исследованию и решению проблемы индукционного нагрева многослойного тела конической формы, обеспечивающего качественный процесс индукционной пайки составных элементов сопла ракетного двигателя.

Актуальность работы. Проблема рационального использования ресурсов занимает первое место в современной организации производственного процесса, поскольку стратегия фокусирования на издержках, как одна из составных частей экономической стратегии фирмы, позволяет сократить себестоимость продукции и тем самым увеличить конкурентные преимущества, что является неотъемлемой чертой рыночного существования любого предприятия [121].

Общеизвестно, что процесс внедрения новых технологий в производственную систему является «болезненным» явлением [22], поскольку не всегда экономический эффект отражает прогнозные ожидания, зачастую большая часть затрат приходится на энергетическую составляющую. В значительной степени именно это условие является сдерживающим фактором, не позволяющим устранить существующие недостатки и усовершенствовать производственный процесс. Поэтому наряду с требованиями надежности технологической линии по пайке металлов стоит вопрос создания установок с минимальными капитальными и эксплуатационными затратами.

Для нагрева деталей под пайку используются практически все известные в промышленности способы нагрева металлов:

-печной (в электрических и газовых печах), электроконтактный, нагретым твердым телом (паяльником),

-пламенем газовой горелки, электронным лучом, электрической дугой, погружением в расплавленные соли или расплавленный припой, -индукционный нагрев.

Особенности электротехнологических индукционных установок, как объекта управления, определяются протекающими при этом взаимосвязанными электро- и теплофизическими процессами, сложным характером распределения внутренних источников тепла, зависимостью характера распределения мощности от температуры обрабатываемых изделий. Известные методы не всегда можно распространить на рассматриваемые объекты без детального изучения процессов, протекающих в них. Проблемы разработки комплексов математических моделей для процессов индукционного нагрева в установках различного технологического назначения, эффективности методов их расчета и оптимизации конструктивных и режимных параметров являются актуальными как с точки зрения проектирования, эксплуатации и автоматизации, так и с точки зрения математического моделирования и управления. Особенно актуальна проблема повышения эффективности оборудования специфического, функционального назначения в специализированных комплексах производственных технологий. Эффективное использование индукционных нагревательных установок в различных технологических процессах возможно лишь при комплексном решении задач математического моделирования оптимального проектирования и конструирования.

Объектом исследований является сопло ракетного двигателя, конструктивные элементы которого спаиваются индукционным способом. Основное назначение сопла ракетного двигателя заключается в отводе продуктов сгорания топлива. Внутренняя часть ракетного сопла, представленная в виде гофры (рис. 2), предназначена для охлаждения конструкции во избежание возникновения термонапряжений на её поверхности. Одновременно под воздействием высокой температуры сгорания топливо подогревается и нагнетается в двигатели ракеты.

Учитывая специфику процесса, обусловленную свойствами технологии пайки, к параметрам режима нагрева предъявляются жесткие требования по уровню температур в изделии [54]. Собранное сопло подвергается многократному контролю ультразвуком и рентгеноконтролю для определения сплошности материала и целостности конструкции сопла. Точное соблюдение технологических требований и режимов на всех стадиях изготовления сопел является необходимым условием обеспечения высокого качества и надежности.

Спаиваются три металлические конструкции конической формы: стальная внешняя оболочка, медная гофра, и стальная внутренняя оболочка, припоем служит серебро (рис.2), свободное пространство, во время пайки, занимает аргон.

На режим пайки сопла ракетного двигателя накладывается ряд требований: спаиваемые металлические оболочки и гофра хорошо подогнаны друг к другу; продолжительность нагрева элементов участвующих в пайке отражается на её качестве. Малое время нагрева, меньше 5—10 с [23], может быть недостаточным для завершения процесса очистки флюсом паяемых поверхностей и достижения всеми элементами, участвующими в пайке, одинаковой температуры. При очень продолжительном нагреве произойдет излишнее окисление припоя и паяемого металла при значительном непроизводительном расширении зоны прогрева. В обоих случаях неправильный режим нагрева приводит к ухудшению качества пайки;

Скорость нагрева не должна оказывать негативное влияние на качество пайки. При высоких скоростях нагрева изделия неизбежен значительный градиент температуры от поверхности к сердцевине, что при учете различных физических свойств материалов участвующих в пайке (медь, сталь) может привести к короблениям различного вида. Это в свою очередь затруднит плотное прилегание паяемых поверхностей друг к другу и окажет негативное влияние на качество пайки;

Электродинамические усилия, возникающие в изделии, не должны препятствовать плотному прилеганию спаиваемых элементов. Поскольку эти усилия, при нагреве конструкции под пайку, могут привести к явлению взаимного отталкивания друг от друга элементов, участвующих в процессе пайки, что в результате затруднит образование качественного спая;

В настоящее время, создание изделий на предприятии происходит с большой долей брака, что открывает обширное поле для решения задач по усовершенствованию технологического процесса.

Таким образом, важность поставленной задачи по обеспечению качественного процесса пайки возрастает из-за наличия жёстких требований по качеству производимой продукции и рационального использования материальных ресурсов.

Цель работы. Основной целью работы является разработка системы индукционной пайки составных элементов многослойного тела конической формы с минимально-возможным процентом брака.

Достижение поставленной цели представляется в виде решения четырех взаимосвязанных задач:

1. Разработка проблемно-ориентированной математической модели индукционного нагрева изделий с разнородными физическими свойствами.

2. Исследование электромагнитных, тепловых и тепломеханических процессов.

3. Оптимальное проектирование конструкции индуктора.

Разработка системы управления установкой индукционной пайки.

Внешний вид изделия представлен на рисунках 1,2.

Рис 2. Поперечное сечение сопла

Методы исследования. Разработка проблемно-ориентированных моделей, исследование электромагнитных и тепловых процессов, синтез системы управления проводились методами математической физики, вычислительной математики, теории индукционного нагрева, теории автоматического управления. Для моделирования задач использовались приложения программы ANSYS.

Научная новизна.

1. Создана методика оптимального проектирования индукционной установки для пайки многослойного тела конической формы, основанная на последовательном решении электромагнитной, комбинированной тепловой и связанной задачи термоупругости;

2. Решена комбинированная тепловая задача излучения и нестационарной теплопроводности;

3. Предложена система программного управления, учитывающая основные возмущающие воздействия, возникающие в процессе индукционной пайки многослойного тела конической формы;

Практическая полезность работы. В результате проведенных исследований получены следующие выводы, определяющие практическую полезность работы:

1. Разработано алгоритмическое обеспечение и вычислительная технология реализации метода расчета электромагнитных и тепловых полей в многослойной структуре изделий сложной геометрической формы.

2. Разработана методика расчета конструкции индукционного нагревателя, обеспечивающая максимальную точность нагрева в заданных частях исследуемой конструкции;

3. Разработана методика расчета комбинированной тепловой задачи, включающей в себя задачи излучения и нестационарной теплопроводности;

4. Разработана система автоматического управления процессом индукционного нагрева для индукционной пайки многослойного тела конической формы

Апробация работы. Материалы диссертационной работы докладывались и обсуждались на Всероссийской (с международным участием) молодёжной научной конференции (11-х Туполевских чтениях) (г. Казань 2003); Всероссийской научной конференции молодых ученых "Наука. Ттехнологии. Инновации" (г. Новосибирск 2003); 9-й Международной научно-технической конференции студентов и аспирантов "Радиоэлектроника, электротехника и энергетика" (г. Москва 2003); 10-й международной научно-технической конференции студентов и аспирантов "Радиоэлектроника, электротехника и энергетика" (г. Москва 2004); Всероссийской научной конференции "Математическое моделирование и краевые задачи" ( г. Самара 2004); 59-й Научной конференции студентов, 4-й научной конференции магистрантов ( г. Самара 2004 ); Всероссийской научно-технической конференции "Проблемы электротехники, электроэнергетики и электротехнологии" (г. Тольятти 2004); Международной научно-технической конференции, "Состояние и перспективы развития электротехнологии"(12-е Бенардосовские чтения) (г. Иваново 2005);

Публикации. По результатам диссертационной работы опубликовано 12 печатных работ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав и заключения, изложенных на 134 страницах машинописного текста; содержит 78 рисунков и 2 таблицы, список использованных источников, включающий 121 наименований и 2 приложения, подтверждающих эффективность внедрения, новизну и актуальность работы.

Выводы по главе напряженности электромагнитного поля в соответствии с (требованиями) правилами ПУЭ Предложена система нагрева состоящая из рабочей станции, источника питания, конденсаторных батарей повышающая качество процесса пайки

Заключение.

В диссертации разработаны математические модели тепловых, электромагнитных и термоупругих процессов, алгоритмы и системы поиска оптимальной конструкции индуктора для нагрева многослойных тел конической формы.

В работе получены следующие основные результаты:

1. Разработана конечно-элементная модель и алгоритм расчета внутренних источников тепла при индукционном нагреве многослойных тел конической формы. Решена комбинированная тепловая задача, состоящая из задач нестационарного теплообмена и излучения.

2. Разработана методика решения задачи излучения с нелинейными граничными условиями, реализованная в программе ANSYS.

3. Разработан алгоритм поиска оптимальной конструкции индуктора, основанный на последовательной постановке и последующем решении электромагнитной и тепловой задач.

4. Разработана система косвенного индукционного нагрева для пайки многослойных изделий конической формы, обеспечивающая повышение точности нагрева, уменьшение электродинамических усилий и улучшающая качество пайки.

5. Осуществлен синтез программного управления системой индукционного нагрева под пайку. Исследовано влияние основных возмущающих воздействий на процесс нагрева при пайке.

1. Андреев Ю.Н. Оптимальное проектирование тепловых агрегатов-М.: Машиностроение, 1983. 229 с.

2. Базаров А.А. Исследование и разработка многосвязных систем управления термоциклических испытаний дисков турбоагрегатов. Автореф. дис. канд. техн. наук. Самара, 1991.-16 с.

3. Безручко ИИ. Индукционный нагрев для объемной штамповки. -JL: Машиностроение. Ленингр. отделение, 1987 126с.

4. Бессонов Л.А. Электромагнитное поле. М.: Высшая школа, 1986. -262 с.

5. Бидерман В Л. Теория механических колебаний. М.: Наука, 1978. -352 с.

6. Бойков Ю.Н. Оптимальное проектирование и управление индукционным нагревателем непрерывного действия с дискретной выдачей заготовок широкой номенклатуры: Автореф. дис. канд. техн. наук.-М.,1984. -22 с.

7. Брахман Т.Р. Многокритериально сть и выбор альтернативы в технике- М.: Радио и связь, 1984. 288с.

8. Бузуев А.Н., Купцов П.В., Оптимальное конструирование системы локального индукционного нагрева, «Электро- и теплотехнологиче-ские процессы и установки», межвузовский научный сборник, Саратов: Изд-во СГТУ 2003, 81-84 с.

9. Бузуев А.Н., Купцов П.В., Оптимальное конструирование системы локального индукционного нагрева, «Электро- и теплотехнологиче-ские процессы и установки», межвузовский научный сборник, Саратов: Изд-во СГТУ 2003, 54-58 с.

10. Бузуев А.Н., Купцов П.В., Оптимизация конструкции индуктора для нагрева многослойных тел 59 Научная конференция студентов, 4 научная конференция магистрантов, Самара, 20-23 апреля 2004 года: Программа. Самара: Изд-во СамГТУ 2004. 41-43 с.

11. Бузуев А.Н. Решение задачи нагрева с использованием лучистого теплообмена. Труды 5-й Международной конференции молодых учёных и студентов, Самара, 7-9 сентября 2004 года: Изд-во СамГТУ 2004. 204 с.

12. Бутковский А.Г. Методы управления системами с распределенными параметрами. -М.:Наука, 1975 588с.

13. Бутковский А.Г., Пустыльников JI.M. Теория подвижного управления системами с распределенными параметрами. М.: Наука, 1980, 384 с.

14. Бутковский А.Г. Структурная теория распределенных систем. «Наука», М., 1977, 320 с.

15. Вайнберг A.M. Индукционные плавильные печи.-М.: Энергия, 1967.-415 с.

16. Вершинский С.В., Данилов В.Н., Хусидов В.Д. Динамика вагона. -М.: Транспорт, 1991. -360 с.

17. Вигак В.М. Оптимальное управление нестационарными температурными режимами. Киев: Наукова думка, 1979. - 361 с.

18. Влияние конструкции и режимов работы индукционных нагревателей на их энергетические показатели / B.C. Немков, В.Б. Демидо-вич, В.И. Руднев и др. // Электротехника. 1986. - №3. - с. 23-27.

19. Волков О.И., Девяткин О.В. Экономика предприятия. М.:ИНФРА, 2003.-601 с.

20. Вологдин В.В. Индукционная пайка. J1.Машиностроение, 1979 -79с.

21. Габасов Р., Кириллов Ф.М. Особые оптимальные управления. М.: Наука, 1973.-256 с.

22. Галлагер Р. Метод конечных элементов. Основы. М.: Мир, 1984. 428 с.

23. Геминтерн В.И., Каган Б.М. Методы оптимального проектирования.-М.: Энергия, 1980.- 160с.

24. Гитгарц Д.А. Динамические характеристики и принципы построения систем регулирования температуры индукционных нагревательных установок // Исследования в области промышленного электронагрева: Труды ВНИИЭТО. М.: Энергия, 1970. - Вып. 4. -с. 206-213.

25. Голубь Н.Н. Оптимальное управление процессом нагрева массивных тел с внутренними источниками тепла// Автоматика и телеме-ханика-1967.-№ 12 с.76-87.

26. Горбатков С.А. Метод итерационной линеаризации для построения алгоритмов функционирования индукционных нагревате-лей//Алгоритмизация и автоматизация технологических процессов и промышленных установок: Сб. статей.-Куйбышев: КПтИ, 1976-Вып.7 с. 127-134.

27. Данилушкин А.И. Оптимизация систем индукционного нагрева в технологических комплексах конверсионных производств.// Тезисы докл. V научной межвуз. конф. «Математическое моделирование и краевые задачи.» Самара, СамГТУ, 1995, с. 43-44.

28. Данилушкин А.И. Зимин JI.C. Идентификация процесса низкотемпературного индукционного нагрева при обработке полимерных материалов.// Ж-л «Вестник Самарского технического университета.» Серия «Технические науки.» №1, 1994, с. 171-177.

29. Данилушкин А.И. Структурное моделирование процессов и систем управления одного класса объектов индукционного нагрева.// Ж-л «Вестник Самарского государственного технического университета» Серия «Технические науки», Вып. 5 1998, с. 120-129.

30. Данилушкин А.И. Оптимальное управление процессом индукционного непрерывного нагрева. Автореф. дис. канд. техн. наук-Л.,1979. -16 с.

31. Данилушкин А.И., Осипов О.О. Повышение энергоэффективности индукционного нагрева подшипниковых колец на основе комплексной оптимизации параметров индуктора и алгоритмов управления. «Энергосбережение в Поволжье», Ульяновск, Выпуск 3, 2000г., с.52-53.

32. Данилушкин А.И., Осипов О.О. Оптимизация нестационарных процессов непрерывного индукционного нагрева ферромагнитных заготовок перед штамповкой. Труды 11 межвуз. конф. «Математическое моделирование и краевые задачи». 4.2, Сам ГТУ, Самара, 2001с.39-42.

33. Данилушкин В.А., Осипов О.О. Комплексная система автоматического регулирования режимами индукционного нагрева в линии раскатки колец. Труды молодых исследователей технического университета. Самара, СамГТУ, 2001, с. 82-86

34. Демидович В.Б. Цифровое моделирование и оптимизация индукционных нагревателей слитков из алюминиевых сплавов: Автореферат дис. канд. техн. наук. JI.,1978. - 15 с

35. Демидович В.Б., Немков B.C. Расчет цилиндрического индуктора с немагнитной загрузкой на ЭВМ // Промышленное применение ТВЧ. -Л., 1975. -Вып.15. с. 38-45.

36. Демирчян К.С., Солнышкин Н.И. Расчет трехмерных магнитных полей методом конечных элементов // Изв. АН СССР: Энергетика и транспорт. 1975. - № 5. - с.39-49.

37. Демирчян К.С., Чечурин В.Л. Машинные расчеты электромагнитных полей. М.: Высшая школа, 1986.

38. Диткин В.А., Прудников А.П. Интегральные преобразования и операционное исчисление. М., Высшая школа, 1966. 456с

39. Дитрих Я. Проектирование и конструирование: Системный под-ход.-М.: Мир, 1981.-456с.

40. Донской А.В. Вопросы теории и расчета при индукционном нагреве // Электричество.-1954.-№5. с.52-58.

41. Егоров А.И. Оптимальное управление тепловыми и диффузионными процессами. М.: Наука, 1978.-464 с.

42. Зимин JI.C. Оптимальное проектирование систем индукционного нагрева в технологических комплексах обработки металла давлением. Автореф. дис. докт. техн. наук.-JI., 1987. 30 с.

43. Зимин Л.С., Осипов О.О. Системный подход при индукционном нагреве. //Вестник СамГТУ. Серия «Технические науки»,2001г., Вып. 13, с.61-64.

44. Зимин Л.С., Данилушкин А.И., Оптимизация нестационарных режимов непрерывного индукционного нагрева ферромагнитных изделий. /Вопросы проектирования автоматизированных моделирующих и управляющих систем.-Куйбышев: КУАИ, 1982, с. 95-99.

45. Зимин Л.С., Осипов О.О. Общие принципы оптимального проектирования систем индукционного нагрева.//Сб. научн. статей по материалам н.-техн. конф. «Электротехнология на рубеже веков», Саратовский гос. техн. ун-т, г. Саратов, 2001, с.7-11.

46. Казаков А.А. Разработка и исследование алгоритмов и систем оптимального управления индукционным нагревом металла: Автореф. дис. канд. техн. наук.-Куйбышев,1975.-24 с.

47. Казьмин В.Е. Разработка математических моделей проходных индукционных нагревателей и их использование для автоматизированного проектирования: Автореф. дис. канд. техн. наук Л., 1984 — 19с.

48. Камалов Е.Н., Производство космических аппаратов. М. Машиностроение, 1982.-с224;

49. Карпенкова О.И., Махмудов К.М., Слухоцкий А.Е. Электрические параметры индукторов с неоднородной загрузкой.- Электротехническая промышленность. Серия «Электротермия», 1973, вып. 7 (131), с. 19-21.

50. Карташов Э.М. Аналитические методы в теории теплопроводности твердых тел: М.: Высшая школа, 1985 - 480 с.

51. Кацевич JI.C. Теория теплопередачи и тепловые расчеты электрических печей. М.-Энергия 1977г.

52. Клочкова Н.Н. Оптимальное проектирование установок индукционного нагрева периодического действия для конверсионных технологий. Автореф. дис. канд. техн. наук. Самара, 2002.-19 с.ё

53. Кошляков Н.С., Глинер Э.Б., Смирнов М.М. Уравнения в частных производных математической физики.-М.: Высшая школа, 1970— 710 с.

54. Коломейцева М. Б. Методология и опыт применения цифрового моделирования для оптимизации процессов промышленного нагрева металла: Автореф. дис. доктора техн. наук. М., 1986. - 37 с.

55. Кувалдин А.Б. Индукционный нагрев ферромагнитных сталей. -М.: Энергоатомиздат, 1988. -200с.

56. Лившиц М. Ю. Теория и алгоритмы оптимального управления термодиффузионными процессами технологической теплофизики по системным критериям качества: Автореф. дис. докт. техн. наук-Самара, 2001.-46 с.

57. Лионе Ж.Л. Оптимальное управление системами, описываемыми уравнениями в частных производных. М.: Мир. 1972. - 414 с.

58. Лыков А.В. Тепломассообмен (Справочник) М.: Энергия, 1978. -480 с.

59. Лыков А.В. Теория теплопроводности. Высш. школа, Москва, 1967, 599 с.

60. Лыков А.В., Михайлов Ю.А. Теория теплопроводности и массопе-реноса. М.-Л., Госэнергоиздат, 1963, 535 с.

61. Мавлютов P.P. Концентрация напряжений в элементах конструкций. М.: Наука, 1996. - 240 е.

62. Малешкин Н.И. Алгоритмизация и автоматизация переходных режимов работы индукционных установок непрерывного действия для нагрева перед прессованием крупногабаритных слитков из алюминиевых сплавов: Автореф. дис. канд. техн. наук. Куйбышев, 1986.-22 с.

63. Махмудов К.М., Немков B.C., Слухоцкий А.Е. Методы электрического расчета индукторов//Изв. ЛЭТИ-1973-Вып. 114.-c.3-27.

64. Мелькумов Т.М. Ракетные двигатели.-М., Машиностроение 1976.-с104.

65. Мельников А.А. Расчет электромагнитных и температурных полей методом конечных элементов. Уч. пособие/ Моск. гос. ин-т радиотехники, электроники и автоматики (техн. ун-т) -М., 2001.72. Шетоды граничных элементов: Пер. с англ./ Бреббия К., Теллес Ж.,

66. Вроубел Л. -М.:Мир, 1987. 524 е., ил.

67. Немков B.C. Расчет плоскопараллельных систем индукционного нагрева по обобщенному методу связанных контуров // Электричество. 1985. - №4. - с.36-48.

68. Немков B.C. Теория и расчет цилиндрических электромагнитных систем индукционного нагрева: Автореф. дис. доктора техн. наук-Л., 1980.-30 с.

69. Немков B.C., Демидович В.Б. Теория и расчет устройств индукционного нагрева. Л.: Энергоатомиздат, 1988. - 280 с.

70. Немков B.C., Демидович В.Б. Экономичные алгоритмы численного расчета устройств индукционного нагрева//Изв. вузов. Электромеханика.-^. №11.-С. 13-18.

71. Немков B.C., Казьмин В.Е. Использование цифровых моделей для автоматизированного проектирования индукционных нагревателей стальных заготовок//Изв. вузов. Электромеханика. 1984. - № 9. -с.52-59.

72. Немков B.C., Полеводов П.С. Математическое моделирование на ЭВМ устройств высокочастотного нагрева. Л.: Машиностроение, 1980.-64 с.

73. Никитин С.И. Исследование двумерных электромагнитных и температурных полей при индукционном нагреве цилиндрических немагнитных тел и разработка рекомендаций по повышению качества нагрева: Автореф. дис. канд. техн. наук. Л., 1983. -16 с.

74. Носов П.И. Моделирование и оптимизация режимов нагрева слитков из алюминиевых сплавов в индукционных установках полунепрерывного действия: Автореф. дис. канд. техн. наук. Л., 1982-19 с.

75. Ордынцев В.М. Математическое описание объектов автоматизации. «Машиностроение», Москва, 1965. 360 с.

76. Осипов О.О., Фрыгин И.В. Экономичная индукционная система подогрева крупногабаритных колец в линии раскатки. Ж- л «Энергосбережение в Поволжье». Выпуск № 3, 2000г., с.54 -56.

77. Осипов О.О. Синтез регулятора температуры для индукционного нагрева изделий в условиях ограничений. Вестник СамГТУ. Серия «Технические науки», 2001г., Вып.13 с. 97-99.

78. Павлов Н.А. Инженерные тепловые расчеты индукционных нагревателей. М.-Л.: Энергия, 1978. 120 с.

79. Павлов Н.А., Карпенкова О.И. Автоматизированное проектирование индукционных кузнечных нагревателей// Электротехн. пром-сть. Сер. Электротермия.-М.: Информэлектро,1981- Вып. 4 (221). с.12-13.

80. Павлов Н.А. Методика выбора оптимального режима при ускоренном индукционном нагреве цилиндрических загото-вок//Электротехн. про-сть. Сер. Электротермия.-М.: Информэлек-тро, 1964. Вып. 38. - с. 25-27

81. Панасенко С.А., Митрофанов В.Е. Сравнительный анализ описаний объектов регулирования с распределенными параметрами с внутренними источниками // Устройства и системы контроля и управления промышленными объектами. МЭИ, 1974. - Вып. 214. - с. 74-80.

82. Пивоваров А.В. Вопросы безопасности и экологии при уничтожении взрывателей. Качество,безопасность и энергосбережение /Тезисы докл.междунар. науч.-техн.конференции- Самара: Сам-ГТУ, 1988- с.66-67.

83. Плешивцева Ю.Э., Каргов А.И. Алгоритмы оптимального по быстродействию пространственно-временного управления процессом нагрева тела цилиндрической формы. //Вестник СамГТУ, 1998-Выпуск 5 с. 191-194.

84. Попов П.Г., Шумилов Ю.А. Анализ электромагнитных устройств с индуктивными связями методом конечных элементов// Электричество-1978.-№ 11 -с.43-48.

85. Постнов В.А., Хархурим И.Я.Метод конечных элементов в расчетах судовых конструкций. JL: Судостроение, 1974. 344 с.

86. Простяков А.А. Индукционные нагревательные установки.-М.: Энергия, 1970.-120 с.

87. Рапопорт Э.Я. Точный метод в задачах оптимизации нестационарных процессов теплопроводности//Изв. АН СССР. Энергетика и транспорт, 1978, № 4. с. 137 - 145.

88. Рапопорт Э.Я. Оптимальное управление в двумерных задачах теплопроводности. //Изв. АН СССР. Энергетика и транспорт, 1984, № 6 С. 102-112.

89. Рапопорт Э.Я. Оптимизация процессов индукционного нагрева металла. М.: Металлургия, 1993. - 279 с.

90. Рапопорт Э.Я. Альтернансный метод в прикладных задачах оптимизации. М.: Наука. 2000 - 336с

91. Рей У. Методы управления технологическими процессами: Пер с англ. М.: Мир, 1983. - 368 с.

92. Рейтман М.И., Шапиро Г.С. Методы оптимального проектирования деформируемых тел М.:Наука, 1976 - 258с.

93. Реклейтис Г., Рейвиндран А., Рэчсдел К. Оптимизация в технике: В 2-х кн. Кн. 2.-М.: Мир, 1986.-320 с.

94. Ротач В.Я. Теория автоматического управления теплоэнергетическими процессами. М.: Энергоатомиздат, 1985, 365с.

95. Рыбаков В. В. Алгоритмы и системы оптимального управления индукционным нагревом слитков из алюминиевых сплавов в условиях неопределенности: Автореф. дис. канд. техн. наук. Куйбышев, 1989.-27с.

96. Сабуров В.В. Оптимальное управление процессом индукционного нагрева слитков из алюминия и его сплавов перед прессованием: Автореф. дис. канд. техн. наук-М., 1974.-24 с.

97. Сегерлинд JI. Применение метода конечных элементов. М.: Мир, 1979. 392 с.

98. Синдяков JI.B. Оптимизация энерготехнологических характеристик установившихся режимов работы индукционных установок непрерывного действия для нагрева стальных заготовок: Автореф. дис. канд. техн. наук.-JI., 1984.-19 с.

99. Сиразетдинов Т.К. Оптимизация систем с распределенными параметрами. Наука, М., 1977, 480 с.

100. Слухоцкий А.Е., Рыскин С.Е. Индукторы для индукционного нагрева машиностроительных деталей. Л.: Энергия, 1975. 183 с.

101. Стренг Г. Фикс Дж. Теория метода конечных элементов. М.:Мир, 1977.377 с.

102. Тимошенко С.П. , Гудьер Дж. Теория упругости. М.:Физматгиз, 1975.

103. Тихонов А.Н., Самарский А.А. Уравнения математической физики. М., Гостехиздат, 1954, 659 с.

104. Тозони О.В. Математические модели для расчета электрических и магнитных полей. Киев: Наукова думка, 1964. 304с.

105. Тозони О.В. Метод вторичных источников в электротехнике. М.: Энергия, 1975.-295 с.

106. Троицкий В.А., Петухов Л.В. Оптимизация формы упругих тел-М. :Наука, 1982.-432с.

107. Установки индукционного нагрева / Под ред. А. Е. Слухоцкого- Л.: Энергоиздат, 1981. 326 с.

108. Шабров Н.Н. Метод конечных элементов в расчетах деталей тепловых двигателей. Л.: Машиностроение, 1983.

109. Шамов А.Н., Бодажков В.А. Проектирование и эксплуатация высокочастотных установок. -Л.: Машиностроение, 1974.-280 с.

110. Уайлд Д. Оптимальное проектирование -М.:Мир, 1981.-272с

111. Федоренко Р.П. Приближенное решение задач оптимального управления- М.: Наука, 1978. 486с.

112. Хог Э., Арора Я. Прикладное оптимальное проектирование: Механические системы и конструкции М. Мир, 1983 - 478с.

113. Методика расчета электромагнитных и тепловых полей при индукционном нагреве многослойных тел

114. Методика оптимального проектирования конструкции индуктора для нагрева многослойных тел конической формы.

115. Заведующий кафедрой ЭПП, д.т.н., профессор л д/ к.л еАЗимин JI.C.1. W-"' ' ( jд.т.н., профессор каф. ЭПП .-Jp — Данилушкин А.И.к.т.н.,доцент кафедры ЭПП / Ратцев В .Р.1. NOVfi HOBfl

116. OPEN JOINT- STOCK COMPANY ОТКРЫТОЕ АКЦИОНЕРНОЕ ОБЩЕСТВО • САМАРСКОЕ НАРОДНОЕ ПРЕДПРИЯТИЕ

117. Dzerzhinsky str. Novokuibyshevsk 446218 Samara Region Russia Tel. (846) 267-35-85 (84635) 7-59-40 (84635) 36-2-19 (84635) 36-0-07 fax (84635) 5-20-17 E-mail: nova@maii.samtel.ru1. Номер / Number t)i(

118. Эффект от использования методик состоит в улучшении качества сварных швов трубопровода и минимизации затрат при нагреве.

119. Первый заместитель генерального директора1. Директор по механизации

120. Российская Федерация, Самарская область 446218 Новокуйбышевск, ул. Дзержинского, 36 Тел. (846) 267-35-85 (84635) 7-59-40• (84635) 36-2-19 . . (84635)36-0-07 факс (84635) 5-20-17 E-mail: nova@mail.samteI.ru1. Дата / Date 20- 09- ОС7

121. Р/с 40702810954090101112 в АК СБ РФ (ОАО) Новокуйбышевское отделение № 7723 ."^с-30101810200000000607 • •' в Поволжском банке Сбербанка РФ г. Самара БИК 043601607 ИНН/КПП 6330000306/631050001 /„. ОКПО 04743628 гф? OKOHX 611291. Акт внедрения