книги из ГПНТБ / Дозирование литейных материалов

Новым узлом весоизмерительных схем, оптимальные пара­ метры которого необходимо определить, является элемент сравнения, состоящий из переменных резисторов, шунтирующих вторичные обмотки измерительного и компенсационного преоб­ разователей. Из литературы [80] известно, что для получения оптимального фазового режима работы схемы величина шунти­ рующих резисторов должна быть в 15—40 раз больше активного сопротивления вторичной обмотки преобразователя. На рис. 75 показан элемент сравнения обычной дифференциально-трансфор­ маторной схемы, состоящей из двух преобразователей. Величины переменных резисторов R\ и R2 определялись путем подбора в диапазоне 0,7—2,5 ком.

Наблюдения за работой схемы при различных величинах ре­

не ухудшаются метрологические характеристики схемы.

Схема элемента сравнения с частичной компенсацией сигнала позволяет получить несколько диапазонов взвешивания. Для определения границ диапазонов и величин резисторов были сня­ ты зависимости ncp=f(X) ( п с р — среднее значение показаний прибора ЭПИД-05). Анализ этих результатов показал, что мини­ мальная деформация динамометрических элементов (соответству­ ющая верхнему пределу шкалы), при которой можно получить устойчивую работу схемы с сохранением линейности статических характеристик, составляет Ятш=0,25 мм. При таком значении рабочего перемещения можно получить четыре промежуточных диапазона взвешивания: 0—0,25 мм; 0,25—0,50мм; 0,50—0,75мм; 0,75—1,00 мм. Это достигается, как указывалось выше, путем ввода эталонного напряжения, соответствующего рабочему пере­ мещению.

При увеличении рабочего перемещения количество поддиапа­ зонов уменьшается и при À—0,5 мм равно двум. При дальней­ шем увеличении перемещения получить больше одного диапазо­ на без изменений схемы практически невозможно. Величина нелинейности статической характеристики схемы при всех значе­ ниях резисторов в исследуемом диапазоне не превышает пас­ портных значений.

При снятии статических характеристик были установлены переменные резисторы і?і = 1,725 ком и #2=1,02 ком и фиксиро­ вались величины Ri' и Ri"; R2 и R2" (рис. 75, б). В результате выполненных исследований установлено, что для получения опти­ мального режима работы весоизмерительных схем величина шун­ тирующих резисторов должна составлять /?і = 1,5—2,0 ком и R2 = = 1,0—1,5 ком.

Уменьшение величины рабочего перемещения измерительного преобразователя позволяет значительно повысить жесткость ди­ намометрических элементов, в результате чего собственная ча-

160

стота колебаний упругой системы возрастает, а динамическая погрешность взвешивания уменьшается.

В ряде случаев в весоизмерительных схемах удобно применять приборы типа ДПР , которые отличаются малогабаритностью, простотой регулировки чувствительности и удобством перестрой­ ки позиционных регуляторов. Исследования весоизмерительных

Вкачестве средств изменения

чувствительности использовались раздвижные плунжеры компен­ сационного преобразователя, а также переменные резисторы в цепи измерительного и компенсационного преобразователей. По средним значениям показаний прибора построена зависимость n—F(K) (рис. 76). Анализ результатов опытов позволил уста­ новить, что чувствительность весоизмерительных схем на базе приборов Д П Р и Э П И Д можно регулировать в диапазоне 0,25— 2 мм на всю шкалу прибора (кривые 4—6) с использованием шунтирующих переменных резисторов в цепи измерительного и компенсационного преобразователей. Регулировка чувствитель­ ности в диапазоне 2—6,7 мм (кривые 1—3) обеспечивается с помощью изменения зазора между плунжерами сердечника ком­ пенсационного преобразователя (для приборов Д П Р ) . Измери­ тельная схема с приборами дифференциально-трансформаторной системы отвечает требованиям применения в устройствах взве­ шивания и дозирования литейных материалов.

Способ подвески ковша и местоположение груза РГМ влияют на статическую погрешность взвешивания. В разработанной кон­ струкции грузоприемного механизма ЭВУ (рис. 77) ковш подве­ шен на шарнирах к подвижной раме, благодаря чему передаточ­ ное отношение становится постоянным. Подвеска ковша может быть выполнена по одной или двум осям (АА, ВВ).

Для определения влияния подвески ковша на статическую погрешность взвешивания были сняты зависимости X = F(Q) (Q — нагрузка) при расстопоренных осях подвески и при засто­ поренной оси ВВ. Анализ полученных результатов показал, что зависимости X C p=f(Q) практически не отличаются при обоих видах подвески ковша.

Следовательно, грузоприемный ковш может быть подвешен по одной оси с сохранением метрологических характеристик. Это упрощает конструкцию ГМ и уменьшает его вес, что в свою оче­ редь улучшает динамические характеристики ЭВУ. Параллель­

Основным показателем любого взвешивающего устройства является независимость результатов измерений от расположения материала на платформе, в ковше и т. л. Для определения по­ грешности, вносимой изменением положения центра тяжести материала в ковше разработанного ЭВУ, сосредоточенный груз массой 40 кг помещался в пять точек (по углам и по центру) ковша.

Результаты обработки полученных значений Хср за пять опы­ тов приведены в табл. 6. Анализ этих данных показывает, что при применении в качестве шарниров подвески ковша подшип­ ников скольжения относительная погрешность, вносимая измене­ нием расположения центра тяжести материала в ковше, в статике не превышает 1 % • В динамике эта погрешность значительно уменьшается и общая -погрешность взвешивающего устройства определяется в основном погрешностью вторичного указательно­ го прибора. Это хорошо согласуется с результатами аналитиче­ ских исследований.

При применении подшипников качения статическая погреш­ ность от местоположения материала в ковше на два порядка меньше погрешности вторичного прибора и, следовательно, ее можно не учитывать. Показания при застопоренной оси ВВ и расстопоренных обеих осях подвески грузоприемного ковша от­ личаются незначительно, что подтверждает целесообразность наличия одной поперечной оси подвески.

Среднеквадратические отклонения or и коэффициенты вариа­ ции V (табл. 6) уменьшаются с увеличением жесткости динамо­ метрических элементов. Погрешность от расположения материала в ковше относительно верхнего предела шкалы индикатора (при

162

Основными статическими характеристиками взвешивающих устройств являются чувствительность, повторяемость показаний, линейность и точность взвешивания. В результате эксперимен­ тальных исследований характеристик РГМ и весоизмерительных схем определены оптимальные параметры элементов ЭВУ и за­ висимости X—f(Q) и n=f(X). Это позволило провести исследо­ вания ЭВУ в целом и определить его статические характеристики в зависимости n=f(Q) при оптимальных параметрах отдельных элементов.

Чувствительность ЭВУ по шкале индикатора и вторичного прибора определялась путем наложения грузов, равных цене деления вторичного прибора. Анализ полученных данных пока­ зывает, что чувствительность как по шкале индикатора, так и по шкале вторичного прибора сохраняет постоянное значение во всем диапазоне взвешивания. Чувствительность ГМ выше сум­ марной чувствительности ЭВУ. При изменении цены деления шкалы указательного прибора в диапазоне 1 : 4 чувствительность также изменяется в этом диапазоне и не превышает ±0, 5 деле­ ния шкалы. При применении измерительной системы более высо-

кого класса можно повысить чувствительность ЭВУ и, сле­ довательно, уменьшить статическую погрешность взвешива­ ния.

Зависимости K—f(Q) при работе ЭВУ с автоматической ба­ лансировкой нуля (режим многокомпонентного дозирования) и цене деления шкалы вторичного прибора 1,0 кг и при работе без установки нуля (режим однокомпонентного дозирования) и цене деления 4,0 кг линейны во всем диапазоне взвешивания (рис. 79),

ÄMM,.

что значительно упрощает использование ЭВУ в автоматических дозаторах. При работе ЭВУ с автоматической балансировкой нуля погрешности практически такие же, как и при работе без установки нуля, и не превышают ± 1 , 5 % в диапазоне изменения цены Деления 1 : 4.

прибора ЭПИД-05, а фактический вес дозы определялся по кон­

Анализ полученных данных показал, что относительные ста­ тические погрешности взвешивания при различных значениях цены деления подчиняются закону нормального распределения. По данным статистической обработки результатов измерений построены кривые нормального распределения (рис. 80), исходя из которых можно сделать вывод, что с увеличением цены деле­ ния относительная погрешность взвешивания уменьшается. Так, при цене деления 3 кг эта погрешность не превышает ± 1 %, а при цене деления 1 кг она не больше ± 2 % .

164

Уменьшение погрешности взвешивания при увеличении цены деления объясняется тем, что с увеличением цены деления уве­ личивается рабочая деформация динамометрических элементов, а следовательно, и выходной сигнал измерительного преобразо­ вателя.

Статические погрешности взвешивания разработанных взве­ шивающих устройств с дифференциально-трансформаторным

преобразователем находятся в пределах, допустимых для дан­ ного класса весовых систем.

Опыты по исследованию статических характеристик ЗГМ про­ водились на описанном выше стенде. Регистрация перемещений платформы при изменении нагрузки осуществлялась по шкале механического индикатора с ценой деления 0,01 мм, установлен-, ного на одном конце платформы. Исследовалось влияние место­ положения груза на результат измерений, линейность статиче­ ской характеристики, чувствительность и порог чувствительности. При исследовании влияния местоположения груза на результат взвешивания платформа, пригруженная предварительно гирями общим весом 100 кг, нагружалась по пять раз в различных ме­

165

местоположения, которые приведены ниже.

лась грузом Q = const, достаточным для выведения ЗГМ из со­ стояния покоя. В данном случае груз Q = 3 кг. Затем груз сни­

неизменных условиях было проведено пять нагружении. Резуль­ таты средних значений опытов для различных грузов AQ приве­ дены в табл. 8. В этой же таблице приведены результаты опытов при наличии трения покоя, которые проводились аналогично, но

166

определяется только податливостью упругого элемента, которая равна 0,25 мм/кг. Порог чувствительности весовой системы при массе пригруза 600 кг составляет при наличии трения покоя 100 г и при отсутствии трения покоя 20 г.

Экспериментальные исследования статических характеристик ЗГМ позволили установить, что результаты измерений практиче­ ски не зависят от местоположения груза на платформе: средне-

эффициент вариации ѵ = 0,14-0,6%. Чувствительность ЗГМ опре­ деляется только чувствительностью (податливостью) упругого элемента. На основании результатов исследований порога чув­ ствительности можно заключить, что при расположении упругого элемента -под центром тяжести платформы с грузом шарнирные узлы ЗГМ разгружены и потерями на трение в них практически можно пренебречь (порог чувствительности при нагрузке 600 кг составляет 20 кг).

Для определения точности ЭВУ с ЗГМ при различных указа­ тельных приборах исследования проводились в соответствии с инструкциями Комитета стандартов, мер и измерительных при­ боров. Исследовались постоянство показаний, точность и чувстви­ тельность устройства. Повторяемость показаний проверялась пятикратным нагружением по центру образцовыми гирями от нуля до верхнего предела. Независимость результатов измерений от местоположения груза на платформе проверялась пятикрат­ ным нагружением платформы грузом, равным 0,1 предельного значения шкалы в пяти различных точках платформы (по краям и в центре). Чувствительность устройства определялась нагру­ жением платформы гирей, масса которой равна цене деления шкалы прибора, на различных участках шкалы (в начале, посе­ редине и в конце).

167

Исследования проводились с использованием в качестве ука­

погрешность взвешивания от местоположения груза не превы­ шает в основном полутора деления шкалы прибора. При иссле­ довании чувствительности установлено, что от гири массой, рав­ ной одному делению шкалы прибора, стрелка перемещается на одно деление во всех диапазонах изменения нагрузки.

168

Было проведено исследование динамических характеристик ЭВУ с РГМ при ступенчатом и ударном нагружении. Анализ уравнений динамики ЭВУ позволил качественно определить ди­ намические характеристики упругой системы и всего взвешива­ ющего устройства в целом при различных значениях параметров системы взвешивания, различных интенсивности поступления ма­ териала и величине дозы. Для проверки полученных результатов, а также для количественного определения инерционности ЭВУ при различных значениях их параметров были проведены экспе­ риментальные исследования.

Общая динамическая погрешность дозировочных автоматов периодического действия складывается из двух основных частей: погрешности от дополнительного материала, подаваемого в гру­ зоприемный ковш весов после подачи сигнала на отключение питателя программным задатчиком, и погрешности-, с которой весовая система пришла к установленному углу срабатывания.

Первая составная часть погрешности дозирования не связана непосредственно со взвешивающим устройством и определяется только характеристиками питателя и дозируемого материала. Одним из факторов, влияющих на эту часть погрешности, явля­ ется высота падения материала, т. е. расстояние от края питателя до днища грузоприемного ковша. Это расстояние — переменная величина, что обусловлено заполнением ковша материалом в процессе дозирования. Чем больше величина дозы, тем меньше при прочих равных условиях высота падения материала в выход­ ной фазе дозирования. В зависимости от этого изменяется и ди­ намическая погрешность.

Вторая составная часть погрешности дозировочного автомата определяется в основном динамическими свойствами взвешиваю­ щего устройства. В связи с этим представляет интерес выяснить, каким образом реагирует весовая система на воздействие посту­ пающего материала при различной массе отдельных кусков и различном расстоянии от края питателя до днища грузоприем­ ного ковша.

Было выполнено четыре серии опытов по определению влия­ ния указанных факторов на характер переходного процесса при

169