книги из ГПНТБ / Дозирование литейных материалов

Основным недостатком поршневых и плунжерных насосов явля­ ется негерметичность уплотнения, что вызывает утечку жидкости. Этот недостаток полностью устранен в мембранных и сильфонных насосах. Насосы с возвратно-поступательным движением ра­ бочего органа, так же как шестеренчатые и червячные, выпуска' ются для подачи и дозирования жидкостей с широким диапазо­ ном изменения вязкости. Более подробно эти насосы, как и на­ сосы с вращательным движением рабочего органа, описаны & литературе [17] и нами не рассматриваются.

3. ПОДАЮЩИЕ УСТРОЙСТВА РАСПЛАВОВ

Расплавы в литейные формы могут подаваться непосред­ ственно из плавильного агрегата, однако данный способ в совре­ менных литейных цехах применяется очень редко. В большинстве случаев для подачи жидкого металла используют различные ковши: ручные, монорельсовые, крановые и стендовые. Металл из ковшей может подаваться либо естественным путем (гидростати­ ческим напором при заливке из стопорных ковшей), либо прину­ дительно (в результате поворота ковшей, давления воздуха или под действием электромагнитных сил).

В большинстве литейных цехов заливка мелких форм на плацу осуществляется ручными ковшами емкостью 6—60 кг, ко­ торые переносятся к месту заливки одним или двумя рабочими. Для заливки форм на литейных конвейерах обычно используют монорельсовые ковши, снабженные механизмами перемещения по подвесным путям, а также механизмами подъема и поворота. Монорельсовые ковши бывают в основном конические чайниковые металлоемкостью 100—250 кг и выше. Недостатком указан­ ных подаюших устройств является значительное снижение темпе­ ратуры металла в процессе заливки (на 30—40 град в 1 мин для ковшей емкостью до 50 кг и 10—20 град в 1 мин для ковшей емкостью до 300 кг). Кроме того, конструкция данных ковшей не пригодна для автоматизации заливки литейных форм. Зача­ стую для заливки форм, а также транспортировки металла от плавильного агрегата используют различные крановые ковши: стопорные, конические, барабанные, чайниковые емкостью 0,5— 70 т. Стопорные ковши, имеющие один или два стопора, приме­ няют преимущественно для разливки стали, а конические и бара­ банные — для разливки чугуна. Барабанные ковши, хотя и являются более сложными и трудоемкими в отношении футеров­ ки, имеют, однако, известные преимущества перед открытыми коническими в отношении теплопотерь.

Институтом «Укроргстанкинпром» разработаны всесоюзные нормали на литейные ковши ручные, монорельсовые и крановые [3] . Следует заметить, что заливка форм из крановых ковшей, длящаяся зачастую 20 мин и более, занимает на это время краны литейного пролета, что нецелесообразно. Поэтому более прогрес-

41

Г л а в а I I I

ВЗВЕШИВАЮЩИЕ УСТРОЙСТВА ДОЗАТОРОВ

1. ОСНОВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ ВЗВЕШИВАЮЩИХ УСТРОЙСТВ

Для взвешивания литейных материалов могут быть примене­ ны так называемые технологические весы, используемые в раз­ личных отраслях промышленности для взвешивания аналогичных по гранулометрическому составу материалов. Данный класс весов отличается большим многообразием в отношении как конструк­ тивных особенностей, так и условий применения, и включает электровесовые тележки, крановые и конвейерные весы, взвеши­ вающие устройства дозаторов непрерывного и дискретного дей­ ствия и др.

Несмотря на многообразие, все технологические весы состоят из основных механизмов, выделение которых позволяет выпол­ нить классификацию весов, что, по нашему мнению, значительно облегчает анализ конструктивных особенностей весов. Абсо­ лютное большинство технологических весов включает грузоприемный, промежуточный, указательный и вспомогательный меха­

Грузоприемный механизм. Грузоприемный механизм (ГМ) по типу устройства, воспринимающего нагрузку, может быть пнев­ матическим, гидравлическим, рычажным, упругим, рычажноупругим. В пневматическом и гидравлическом ГМ нагрузка урав­ новешивается давлением воздуха (газа) или жидкости.

Наибольшее распространение получили рычажные ГМ (рис. 24), основанные на принципе равновесия рычага. В одноры- "чажных ГМ, которые бывают равноплечими и неравноплечими, платформа подвешена к рычагу на шарнире (дополнительная степень свободы), что несколько ограничивает область их приме­ нения. Указанного недостатка лишены многорычажные ГМ, представляющие собой комбинацию неравноплечих рычагов, одни из которых непосредственно воспринимают нагрузку, а другие передают ее для дальнейшего уравновешивания. Наиболее упо­ требительны схемы многорычажных ГМ, применяемые в плат­ форменных весах. В качестве подвижных сочленений во всех

43

рычажных ГМ для обеспечения высоких метрологических харак­ теристик применяют пары призма — подушка. Рычажные ГМ имеют относительно сложную конструкцию, а также большой период колебаний и, следовательно, низкую динамическую точ­ ность.

Упругие ГМ лишены указанных недостатков (отсутствуют рычаги и призменные узлы). Они включают платформу и упругие

взШийиющее

устройство Оснооные механизмы

Грузоприемный Промежуточный Указательный Вспомогательный

элементы, в качестве которых используются винтовые и тарель­ чатые пружины, элементы в виде скоб, балок, стержней, колец и др. Упругие ГМ на базе одного упругого элемента имеют, как правило, неустойчивую платформу и поэтому бывают только под­ весного типа (крановые). Многоэлементные упругие ГМ могут быть как подвесного, так и напольного типа, однако их платфор­ ма, опирающаяся на три или четыре упругих элемента, имеет несколько степеней свободы, что требует измерения деформации всех упругих элементов.

Рычажно-упругие ГМ (комбинированные) сохраняют преиму­ щества как рычажных, так и упругих ГМ: передача усилия в них осуществляется рычагами, а уравновешивание — силой реак­ ции упругого элемента. Чаще всего рычажно-упругие ГМ пред­ ставляют собой рычаги первого и второго рода, на одном плече

44

упругим элементом (рис. 25, б), имеющие платформу с одной степенью свободы.

Промежуточный механизм. Промежуточный механизм (ПМ) является звеном, связывающим грузоприемный механизм с ука­ зательным. Рычажные ПМ применяются в основном с рычажны­ ми ГМ и служат для уменьшения нагрузки и доведения ее до заданной (уравновешивание полезной нагрузки в этом случае

производится в указательном механизме). С помощью рычажного ПМ можно изменять цену деления шкалы весов (чувствитель­ ность) либо наложением на гиредержатели накладных гирь, либо перемещением гирь по коромыслу. При сочленении с гидравли­ ческими и пневматическими ГМ используются упругие ПМ (сильфоны, мембраны и пр.), преобразующие уравновешивающее дав­ ление газа или жидкости в деформацию упругого элемента.

В последнее время широкое распространение получили ПМ в виде электрических преобразователей: тензометрических, магнитоанизотропных, индуктивных и пр. Наличие электрического сигнала на выходе данных преобразователей позволяет осуще­ ствлять автоматическое измерение и контроль масс материалов, дистанционную передачу показаний, регистрацию результатов взвешивания, а также сочленять взвешивающие устройства со схемами автоматики.

В тензометрическом и магнитоанизотропном преобразовате­ лях (рис. 26, а, б) выходной сигнал пропорционален деформа­ ции, возникающей в чувствительном (упругом) элементе под действием нагрузки. В данных ПМ чувствительный элемент и измерительный преобразователь представляют одно целое: тензопреобразователь наклеивают на поверхность упругого элемен­ та, а обмотку магнитоанизотропного преобразователя уклады-

45

вают на магнитопроводе, являющемся упругим элементом. Поэтому при действии значительных ударных и знакопеременных нагрузок работа данных преобразователей не отличается ста­ бильностью и надежностью вследствие появления остаточных деформаций. В индуктивных преобразователях (рис. 26, в) вы­ ходной сигнал пропорционален перемещению сердечника отно­ сительно катушки. Это и определяет надежность данных ПМ при ударных нагрузках в условиях литейного цеха.

Указательный механизм. Указательный механизм (УМ) мо­ жет быть выполнен в виде коромысла, циферблатного или шли-

Г\ гл гл

Рис. 26. Электрические преобразователи:

а — тензометрический; б — магнитоанизотропный; в — индуктивный.

каторного указателя, автокомпенсатора. Первые два типа УМ содержат уравновешивающие устройства и применяются только с рычажными ГМ. Коромысловые указательные механизмы бы­ вают с накладными или передвижными гирями, а также комби­ нированные. Циферблатные указатели по типу уравновешиваю­ щего устройства могут быть квадрантные и пружинные. В ква­ дрантных указателях уравновешивание нагрузки производится с помощью специального рычага с постоянным противовесом (квадранта). Квадрантные указатели бывают секторные, указы­ вающие только недовес — перевес, и круговые. Более просты по конструкции и надежны в работе циферблатные УМ с пружин­ ным уравновешиванием, в которых отсутствуют сложные и тру­ доемкие в изготовлении квадранты. Однако необходимость при­ менения пружин со строго определенной чувствительностью за­ трудняет получение требуемой точности взвешивания.

Указатели индикаторного типа в большинстве своем вклю­ чают зубчатую пару, стрелку, сидящую на валу шестерни, и не­ подвижную шкалу. Данные указатели просты по конструкции, яё имеют уравновешивающих устройств, обладают высокой точно­ стью и могут применяться с различными ГМ.

В сочленении с электрическими преобразователями в качестве УМ используются стандартные аналоговые автокомпенсаторы (типа ЭПИД, ДПР , ДСР , ЭПП, ЭПД, ЭМД, КСФ, КОД и др.) или цифровые.

46

Вспомогательный механизм. Для автоматизации измерения и осуществления дистанционной передачи показаний циферблатные УМ снабжаются вспомогательными механизмами (ВМ) : фотого­ ловками, ртутно-магнитными выключателями, реохордами, сельсинными парами, различными преобразователями угла поворота стрелки в электрический сигнал и устройствами регистрации [28]. Кроме того, в технологических весах применяют вспомога­ тельные устройства, предназначенные для повышения статиче­ ской и динамической точности и надежности работы (демпферы,, арретиры, механизмы балансировки нуля и пр.).

2. КОНСТРУКЦИИ ВЗВЕШИВАЮЩИХ УСТРОЙСТВ

Одним из основных узлов, обеспечивающих работоспособ­ ность, надежность и точность взвешивающих устройств, является грузоприемный механизм, исходя из конструкции которогоустройства могут быть сгруппированы согласно приведенной классификационной схеме.

Взвешивающие устройства с пневматическими и гидравличе­ скими ГМ, за редким исключением, не нашли применения в ли­ тейном цехе. Наиболее широкое распространение получили взве­ шивающие устройства с однорычажным и многорычажным ГМ. Взвешивающие устройства с однорычажным неравноплечим ГМ^ рычажным ПМ и коромысловым указателем применены в пор­ ционном дозаторе жидкого металла, разработанном в МВТУ им. Н. Баумана, и в дозаторе жидких формовочных материалов конструкции ЦНИИТМАШа [57].

Аналогичную конструкцию имеют взвешивающие устройства дозаторов непрерывного действия типа ДН-23У, разработанных НИКИМП (Москва), дозаторов типа С-633, выпускаемых Киев­ ским машиностроительным заводом им. Калинина, а также доза­ торов зарубежных фирм «Рапидо» (ГДР), «ІІІенк» (ФРГ),. «Джеффрей», «Омега», «Шеффер» (США), «Локкер» (Англия) и др. [15, 39, 61, 62]. В данных устройствах измеряется масса материала на транспортере, который помещен на однорычажный ГМ. Взвешивающие устройства дозаторов непрерывного дей­ ствия типа ЛТ, ЛТМ, ДВ, ЛДВ, выпускаемых заводом «Прибородеталь» (Орехово-Зуево), а также дозаторов зарубежных фирм «Шеффер», «Ричардсон», «Мерчен», «Гардинг» (США), «Шенк» (ФРГ) [15, 39, 61, 62] имеют конструкцию, аналогичную приведенной выше, но вместо ленточного транспортера в них используется весовой ролик, установленный на однорычажный ГМ и помещенный под лентой конвейера.

Все приведенные выше взвешивающие устройства имеют однорычажный ГМ с грузоприемной платформой в виде ковша, ленточного транспортера или весового ролика, рычажный ПМ и указательный механизм. Одним из недостатков рассмотренных устройств является необходимость шарнирной подвески грузо-

47

приемной платформы к рычагу (дополнительная степень свобо­ ды), что ограничивает область их применения.

Устройства с многорычажным ГМ, лишенные, как указыва­ лось выше, этого недостатка, применены в дозаторе конструкции ЦНИИТМАШа для шлака (многорычажный ГМ, коромысловый указатель с накладными гирями), в дозаторах типа Д П Л и ДАП для угольной пыли, молотой глины, песка, горелой земли, выпу­ скаемых Киевским заводом порционных автоматов, а также в дозаторах типа ДУБ и АДУБ для порционного дозирования жид­ ких и сыпучих материалов, выпускаемых заводом тензометрических приборов (Краснодар) 136, 61]. Взвешивающие устройства указанных дозаторов включают многорычажный ГМ, рычажный TIM, циферблатные УМ, ртутно-магнлтные контакты или фото­ приставки для управления процессом дозирования.

Взвешивающие устройства ленточных весоизмерителей типа KB и ВЛ, дозаторов непрерывного действия типа ЛДА (НИКИМП), С-313, С-471, С-742 (ВНИИСтройдормаш), а также дозаторов зарубежных фирм «Брабендер» (ФРГ), «Ситрон» (Англия) и др., предназначенных для взвешивания и непрерыв­ ного дозирования сыпучих материалов, имеют аналогичные кон­ струкции и включают ленточный питатель, подвешенный или установленный на многорычажный ГМ платформенного типа, рычажный ПМ, преобразователи угла поворота коромысла или стрелки вторичного прибора в электрический сигнал, а так­ же интеграторы, регуляторы и устройства регистрации [39, 61, 62].

Одесским заводом тяжелого весостроения им. Старостина выпускались электровагон-весы и электровесовые тележки ти­ па ЭВТ, предназначенные для порционного дозирования шихто­ вых материалов. Эти устройства содержат многорычажный ГМ, рычажный ПМ, пружинный циферблатный УМ и грузоприемное устройство в виде платформы, поворотного или раскрывающего ковша [15].

Таким образом, взвешивающие устройства с многорычажным ГМ в сочетании с различными конструкциями грузоприемных устройств применяются в системах порционного и непрерывного дозирования, а также для взвешивания масс материалов в раз­ личных потоках и являются наиболее универсальными. Однако данные взвешивающие устройства, как правило, не приспособле­ ны к работе в условиях литейного цеха — при запыленности, вибрациях, действии значительных ударных и неосевых нагрузок. Указанные воздействия приводят к снижению точности измерения и нередко выводят устройства из строя. Кроме того, весы с ры­ чажными ГМ и ПМ обладают большим периодом свободных ко­ лебаний и, следовательно, низкой динамической точностью, что в сочетании с отсутствием электрического сигнала на выходе затрудняет построение на их основе автоматических устройств и систем для дозирования материалов.

48

Упругие и рычажно-упругие ГМ лишены указанных недостат­ ков и получают все большее применение в конструкциях электро­ механических весов, которые кроме ГМ включают электроизме­ рительные схемы на базе электрических преобразователей и автокомпенсаторов различного типа и обладают рядом преиму­ ществ по сравнению с механическими весами, в том числе малой металлоемкостью, большим быстродействием, возможностью ди­ станционной передачи показаний и простого сочленения с раз­ личными схемами автоматики для управления процессами дози­ рования.

Электромеханические взвешивающие устройства (ЭВУ) с упругим ГМ на базе одного упругого элемента не имеют, как правило, устойчивой платформы и в сочетании с различными преобразователями применяются преимущественно в крановых весах для взвешивания различных материалов: шихты, жидкого металла в ковшах, штучных грузов и др. Более широкое распро­ странение получили ЭВУ с упругим ГМ на четырех упругих эле­ ментах и тензоили магнитоанизотропными преобразователями.

Взвешивающие устройства на тензодатчиках, выпускаемые заводом тяжелого весостроения им. Старостина, типа ДВК300; ДВ-100; 478В0,5; 479В0.4; 255Т0,05; 345ЭВТ1.5; 467ЭВТЗ и др. имеют совершенно аналогичные схемы грузоприемных ме- \ ханизмов и отличаются только конструкциями упругих элемен­ тов. В качестве вторичных приборов в данных устройствах используются автокомпенсаторы типа ЭМД и ЭПД завода «Ма­ нометр» (Москва), типа ЭМ и ЭП завода «Теплоприбор» (Че­ лябинск), типа ЭВМ завода «Мукачевприбор». Устройства подобной конструкции выпускаются также зарубежными фир­ мами: «Ричардсон» (США), «Эйвери», «Эллиот» (Англия), «Шенк» (ФРГ), «Филипс» (Голландия) и др. Аналогичные кон­ струкции на базе многоэлементных упругих ГМ имеют ЭВУ с магнитоанизотропными преобразователями, разрабатываемые Институтом автоматики (Киев), Украинским научно-исследова­ тельским трубным институтом (Днепропетровск), Государствен­ ным проектным институтом «Тяжпромэлектропроект», а также рядом зарубежных фирм ЭМА (ФРГ), ASEA (Швеция), «Ямато» (Япония) и др. [15, 39, 42, 79, 88, 90]. Общим недостатком всех указанных ЭВУ на базе многоэлементных упругих ГМ явля­ ется наличие большого числа степеней свободы у грузоприемной платформы на нескольких упругих элементах, что требует изме­ рения деформаций всех элементов. В результате этого усложняют­ ся измерительные схемы, а также их настройка и эксплуатация.

Устройства с комбинированными рычажно-упругими ГМ, по­ лучающие распространение в последнее время, сочетают в себе преимущества как рычажных, так и упругих ГМ и позволяют упростить измерительные схемы благодаря применению одного измерительного преобразователя. Взвешивающие устройства до­ заторов конструкции завода «Ростсельмаш» и ТНИИСА (Тбили-