1. Лабораторная работа № 1 «Гидромеханические и электрогидравлические системы автоматического управления»

1.1. Цели работы и автоматизации гидромеханического управления ковочным прессом

Цель работы: ознакомится с основными методами автоматизации управления прессом, разобраться с работой гидромеханических и электромеханических автоматических систем управления.

Цель автоматизации гидравлического ковочного пресса: ограничить рабочий ход подвижной поперечины после достижения заданного размера поковки или осуществления заданного обжатия Δh и подать команду на реверсирование. Для автоматизации ковочного пресса необходимо иметь информацию о размере поковки.

1.2. Методы измерения поковок

Существуют методы непосредственно измерения поковок и методы косвенного измерения, выполняемые по пути перемещения подвижной поперечины пресса. К непосредственным методам следует отнести методы измерения кронциркулем, а также оптический и телевизионный. Первый является наиболее распространенным, но и более трудоемким и неточным, так как осуществляется в тяжелых температурных условиях: кузнец вынужден вплотную приближаться к нагретой заготовке, подвергаясь интенсивному тепловому облучению. Поэтому некоторое время усовершенствование операций измерения поковок шло в направлении замены кронциркуля более совершенными способами дистанционного измерения: оптическим и телевизионным.

К недостаткам телевизионного и оптического непосредственного измерения относится следующее:

• сложность измерительной аппаратуры;

• необходимость дополнительного освещения; загрязнение оптики;

• снижение точность измерения из-за нечеткости изображения;

• большие трудности, связанные с получением импульса, необходимости для автоматизации управления прессом.

Автоматические системы, основанные на косвенном измерении поковок, можно разделить на четыре группы:

1) гидромеханические;

2) электрогидравлические с сельсинами и индукционными датчиками;

3) бесконтактные, не имеющие механической связи с подвижной поперечиной пресса;

4) цифровые.

1.3. Управление прессом

Примером гидромеханической системы для автоматизации управления прессом может служить устройство, разработанное на Днепропетровском заводе прессов. Схема управления предназначена для прессов со следящим управления. Обратная связь в них осуществляется через трос 1 (рис. 1) и дифференциал 2.

Рис. 1 Гидравлическая схема автоматического управления прессом

При автоматическом режиме работы рукоятка крана 3 переводится в положение II. Масло от насоса 4 через золотник 5 поступает в цилиндр 6, который перемещает точку Б рычага 7. Вместе с точкой Б рычага перемещается золотник следящего сервомотора 8, который поворачивает вал распределителя 9, и поперечина пресса начинает спускаться. Через систему обратной связи движение поперечины передается на точку А рычага, и как только золотник займет нейтральной положение, поперечина пресса останавливается. В этот момент упор 10 воздействует на кран 11, цилиндр 6 начинает двигаться в обратном направлении и поперечина пресса совершает ход вверх. Далее цикл работы пресса автоматически повторяется. Величина рабочего хода пресса регулируется подвижным упором 10. Крайнее нижнее положение подвижной поперечины зависит от положения (I и II) рукоятки крана 3. Скорость перемещения подвижной поперечины, а следовательно, и число ходов пресса регулируется дросселем и переливным золотником.

Впервые электрогидравлическая схема автоматизации ковочного пресса с применением сельсинов (рис. 2) была запатентована в Англии.

Рис. 2 Электрогидравлическая схема автоматизации ковочного пресса с помощью сельсинов

Подвижная поперечина 1 гидравлического пресса механически связана с ротором первого сельсина - датчика 2. Величина хода устанавливается оператором с помощью сельсина – датчика 3 через механическое устройство 4. Для устранения переналадок устройства 4 в схеме предусмотрен третий сельсин – датчик 5 с установочным устройством 6. В результате один из сельсинов управляет перемещением подвижной поперечины в одном направлении, например, вверх, а другой – в обратном направлении. Роторные обмотки всех сельсинов включены параллельно и питаются от общего источника переменного тока.

Обмотка статора дифференциального сельсина – приемника 7 включена на обмотку статора первого сельсина – датчика. Трехфазная обмотка ротора включается в зависимости от направления перемещения поперечины пресса на обмотку статора второго сельсина – датчика или на обмотку статора третьего сельсина – датчика. Ротор дифференциального сельсина – приемника 7 механически связан с распределителем 8.

До начала ковки оператор устанавливает ротор второго или третьего сельсина в положение, соответствующее конечному положению поперечины пресса. Ротор дифференциального сельсина 7 поворачивается при этом на угол, равный разности между угловым положением ротора первого сельсина – датчика, которое соответствует началу перемещения поперечины пресса, и заранее установленным угловым положением ротора, второго или третьего сельсинов. Связь между ротором дифференциального сельсина – приемника и исполнительным механизмом такова, что чем меньше указанная разность углов, тем на меньшую величину открывается клапан. Поэтому при приближении подвижной поперечины к заданному положению постепенно закрываются клапаны, и скорость поперечины уменьшается. Как только рассогласование становится равным нулю, поперечина останавливается.

Преимущество данной системы заключается в наличии обратной связи между подвижной поперечины и положением клапанов распределителя, благодаря чему осуществляется плавное переключение пресса в автоматических режимах. Недостаток системы – относительно низкая точность сельсинов.

На Уралмашзаводе и Новосибирском заводе «Тяжстанкогидропресс» разработаны аналогичные системы, существенно повышающие точность ковки.

Выводы

Познакомились с основными методами автоматизации управления прессом, разобрались с работой гидромеханических и электромеханических автоматических систем управления. В автоматизации управления прессами присутствуют недостатки относительная низкая точность.