книги из ГПНТБ / Дозирование литейных материалов

На вход системы поступает сигнал р3 , пропорциональный за­ данному значению расхода р 3 = Р 3 ^ з , где Р 3 и U3 — напряжения, пропорциональные соответственно заданному весу материала на ленте и скорости движения лен­

Разность напряжений рр(0—Рз—РФ (0 подается на вход электронного усилителя для управления двигателем ведущего барабана. При большом коэффициенте усиления усилителя уста­ навливается такая скорость приводного двигателя, при которой РР(0 ^ Р З . Т. е. рф (0 « р 3 . Фактический расход будет

Р ф ( 0 = ^ д » Р ф ( 0 ^ ,

где а — угол поворота ведущего барабана. Следовательно, da

Р. « * ^ Д . ( Р ) Р Ф ( 0 5 ;

оЛь (О dt,

или

Таким образом, угол поворота вала ведущего барабана про­ порционален интегралу функции UBX(t), которая может рассмат­ риваться в качестве входного сигнала, т. е. дозатор сыпучих ма­ териалов представляет собой интегрирующую следящую систему.

Рассматривая функцию UBX(t) в качестве входной величины, преобразуем структурную схему системы (рис. 68, б). Переда-

150

точная функция разомкнутой системы (при размыкании цепи тахометрической обратной связи) будет

где Wi(p), W2(p), Wz(p), W4(p) —передаточные функции соот­ ветственно электронного усилителя, электромашинного усилите­ ля, приводного двигателя с редуктором и тахогенератора. Найдем передаточные функции элементов системы.

В качестве предварительного усилителя в системе применен усилитель переменного напряжения с модулятором на входе и демодулятором на выходе для питания обмотки управления ЭМУ. Его передаточную функцию можно представить в виде

где Т\ — постоянная времени сглаживающего фильтра; k\ — ко­ эффициент усиления (далее k2, k3, k4).

Передаточная функция электромашинного усилителя равна

где Т4 — электромеханическая постоянная времени. Передаточная функция тахогенератора

где Ts — постоянная времени тахогенератора.

Таким образом, передаточная функция разомкнутой системы по напряжению

151

где

А = Пт ; B = zГ

5 п 2 3

îî

зn+l

Оценим значения коэффициентов А', В', С, D', Е' для харак­ терных значений постоянных времени элементов дозатора. Все постоянные времени меньше единицы, и при k^$>\ коэффициен­ тами А', В', С, D', Е' можно пренебречь ввиду их малости. Тогда вместо (VI.55) можно записать

ф(р)~ттт- (ѴІ,56)

Передаточная функция системы, когда выходной величиной

Уравнение (VI.58) показывает, что даже при наличии в систе­ ме нескольких постоянных времени, при k~> 1 систему можно рас­ сматривать как идеальный интегратор, поскольку роль этих постоянных времени резко уменьшается вследствие тахометрической обратной связи.

Рассмотрим теперь дозатор жидких материалов (рис. 69). Он состоит из электромагнитного расходомера 1, электронного уси­ лителя 2, исполнительного двигателя 3 и тахогенератора 4. Рас­ ход материала с)ф(і) измеряется электромагнитным расходоме-

152

ром, преобразуется в пропорциональное электрическое напряже­ ние UBx(t), которое сравнивается с напряжением тахогенератора, и подается на вход усилителя для управления исполнитель­ ным двигателем.

Запишем передаточные функции элементов системы: электромагнитного расходомера

153

будет

Как видно из уравнения (VI.67), динамические свойства до­ затора определяются в основном постоянной времени электро­ магнитного расходомера Т\. Выпускаемые отечественной про­ мышленностью электромагнитные расходомеры имеют постоян­ ную времени около 3—4 сек, что значительно превышает посто­ янную времени исполнительного двигателя (применяемые в интегрирующих приводах высокой точности электродвигатели серий АДТ и ДТ имеют постоянную времени 0,005—0,01 сек [74]). Поэтому улучшение динамических свойств дозатора, т. е. приведение его передаточной функции к идеальному интегриру­ ющему звену, прежде всего должно сводиться к уменьшению постоянной времени электромагнитного расходомера.

Таким образом, в результате рассмотрения передаточных функций дозаторов сыпучих и жидких материалов и их анализа можно сделать вывод, что при использовании в качестве системы регулирования расхода интегрирующей следящей системы ошиб­ ка дозирования может быть сведена к ошибке первичного изме­ рительного прибора (датчика расхода). Это позволяет упростить дозировочное оборудование, облегчить его эксплуатацию, сде­ лать его работу более экономичной и надежной при повышении точности дозирования. Количественные значения динамических ошибок, возникающих вследствие быстрых изменений входного воздействия в начальной и конечной фазах дозирования могут быть найдены из выражений для скоростной ошибки и ошибки по углу:

где Фш(р) — передаточная функция системы по скоростной ошибке.

При этом скоростная ошибка (ѴІ.68) характеризует процесс непрерывного интегрирования расходов сыпучих и жидких мате­ риалов, а также процесс стабилизации расхода сыпучего мате­ риала, а ошибка по углу (ѴІ.69) — работу дозаторов в периоди­ ческом режиме.

Передаточная функция системы по скоростной ошибке может быть представлена в виде

154

стемы по скорости; W(p)— передаточная функция разомкнутой системы по напряжению.

Найдем передаточную функцию дозаторов по скоростной ошибке. Для дозатора жидких материалов будем иметь

можно таким же образом найти выражения для динамических ошибок по скорости и углу системы дозирования сыпучих мате­ риалов.

Г л а в а VII

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ДОЗАТОРОВ ЛИТЕЙНЫХ МАТЕРИАЛОВ

1. ИССЛЕДОВАНИЕ МЕТРОЛОГИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ВЗВЕШИВАЮЩИХ УСТРОЙСТВ

Д ля проверки качественной стороны аналитических исследо­ ваний взвешивающих устройств с РГМ и ЗГМ были проведены экспериментальные исследования на специально разработанных опытных установках с верхним пределом взвешивания до 1000 кг, что перекрывает весь диапазон возможных значений порций ли­ тейных материалов.

Лабораторная установка с РГМ (рис. 70) включает разомк­ нутый грузоприемный механизм, первичный измерительный пре­

шен грузоприемный ковш. Подшипниковые опоры 2 и упругие элементы 6 установлены на неподвижном основании. При такой подвеске грузоприемного ковша полезная нагрузка передается на раму 5 по оси АА, благодаря чему передаточное отношение ры- чажно-упругой системы является постоянным. В опытной уста­ новке ось АА расположена на середине рамы 5 и на упругие эле­ менты приходится только половина веса ГМ. В качестве упругих элементов использовались винтовые цилиндрические пружины сжатия и динамометр типа ДС-1.

Нерабочие витки пружин с обеих сторон поджаты и прошли­ фованы. К торцам пружин электрозаклепками приварены осно­ вания. Для сварки используется только нерабочая часть витков. Верхнее основание пружин крепится болтами к подвижной, а нижнее к неподвижной рамам ГМ. Такое крепление пружин облегчает их замену и подбор необходимой жесткости путем изменения количества пружин. Динамометр ДС-1 крепится меж­ ду пружинами и сочленяется с подвижной рамой через шарик, который должен находиться в точке пересечения оси ВВ и оси установки пружин.

Деформация упругих элементов, пропорциональная массе материала в грузоприемном ковше, измеряется с помощью диф-

156

катушки и измерение величины перемещения. Измерительные схемы установок с РГМ и ЗГМ питались от источника стабили­ зированного напряжения переменного тока.

Описанные стенды снабжены аппаратурой для исследования динамических характеристик ЭВУ, которая включает шлейфовый осциллограф типа МПО-2, отметчик времени П104, блок питания,

К

почтовые весы типа РП-25Ц13, датчики положения платформы ЗГМ, подвижной рамы РГМ, стрелки вторичного прибора. В ка­ честве датчиков положения использовались линейные проволоч­ ные потенциометры.

При исследовании динамических погрешностей ЭВУ стенд с ЗГМ включал также подающее устройство с неподвижным ков­ шом (рис. 74). Ковш 5 емкостью 100 л, установленный на плат­ форму взвешивающего устройства, имеет в нижней части отвер­ стие 1 для выхода жидкости и электромагнитный клапан, клин 2 которого под действием пружин 3 перекрывает выход жидкости. При включении электромагнита 4 клапан поднимается, открывая отверстие. На удлиненном плече 6 рычага ЗГМ размещена кон­ тактная группа 7, причем один из ее контактов расположен на рычаге, а второй на щупе, который с помощью электромагнита 8 может фиксироваться в любом положении.

Весоизмерительные схемы ЭВУ основаны на применении стандартных автокомпенсаторов дифференциально-трансформа­ торной системы (ЭПИД, Д П Р и др.). В схему приборов внесены некоторые изменения, в результате чего была получена возмож­ ность оперативно изменять цену деления, что особенно важно в многокомпонентных ЭВУ.

159