книги из ГПНТБ / Дозирование литейных материалов

напряжение nU3, величина которого выбирается в зависимости от заданного значения массы дозы. Статическая характеристика сумматора для этого случая описывается уравнением ( I I I . 5), а

баланс схемы наступает при

торной системы точная установка стрелки на нуле шкалы произ­ водится либо одним из рабочих преобразователей, либо специ­ альным подстроечным преобразователем (рис. 35, а). Однако такой способ установки нуля не позволяет автоматически кон­ тролировать нулевое положение стрелки в процессе работы и требует вмешательства оператора.

Незначительным изменением структуры обычной дифферен­ циально-трансформаторной схемы можно обеспечить не только дистанционное измерение линейных перемещений, но и автома­ тический контроль нулевого положения стрелки вторичного при­ бора (рис. 35, б). Для этого из обычной схемы (рис. 35, а) исключен подстроечный преобразователь и добавлен контур ба­ лансировки нуля, включающий электродвигатель отработки, редуктор и измерительный преобразователь.

На базе приведенных блок-схем разработаны принципиаль­ ные схемы и различные модификации механизмов балансировки нуля с электромеханическим и электромагнитным приводами.

60

Г л а в а IV

ДОЗАТОРЫ В ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССАХ ЛИТЕЙНОГО ПРОИЗВОДСТВА

1. ДОЗАТОРЫ ШИХТЫ ПЛАВИЛЬНЫХ АГРЕГАТОВ

Построение систем комплексной механизации и автоматиза­ ции составления шихты плавильных агрегатов возможно осуще­ ствить при наличии устройств, обеспечивающих автоматическую дозировку компонентов шихты в заданном соотношении и с требуемой точностью.

Создание дозаторов шихтовых материалов, как указывалось выше, связано со значительными трудностями, обусловленными сравнительно большими размерами и весом отдельных кусков, возможностью сводообразования, неблагоприятным соотноше­ нием между весом куска и заданным весом дозы, наличием зна­ чительных ударных, знакопеременных и неосевых нагрузок, действующих на весовую систему.

Процесс порционного дозирования состоит из двух основных операций: подачи материала в грузоприемный ковш взвешиваю­ щего устройства и измерения веса поступающего материала с выдачей сигнала на остановку питателя в момент окончания на­ бора дозы.

Дозаторы состоят из установок подачи материала и взвеши­ вающих устройств и по типу применяемых установок подачи ма­ териала делятся на электромеханические и электромагнитные.

На базе установок подачи материала, описанных в гл. I I , и различных взвешивающих устройств рядом организаций были разработаны электромеханические дозаторы для компонентов шихты плавильных агрегатов.

Дозатор, установленный в цехе серого чугуна завода «Ростсельмаш» (рис. 36) [76], состоит из бункера 1, питателя 2 и ков­ ша 3 емкостью 0,6 м3, шарнирно подвешенного на рычаге 4 и имеющего створчатый затвор 5, открывающийся, при помощи гидроцилиндра 6. В приборном отсеке рычага 4 установлен раз­ работанный ТНИИСА датчик усилия 7, опорная плита которого соприкасается со стальным коническим стержнем 8, передающим датчику рабочее усилие, пропорциональное весу загружаемого материала. Соотношение плеч рычага выбирается в зависимости от максимального веса порции шихты. Принцип дозирования основан на сравнении заданного, пропорционального необходи-

61

мому вес порции напряжения и напряжения, пропорционально­ го весу материала в ковше. В установках подачи завода «Ростсельмаш» применены траковые и вибролотковые питатели для различных компонентов шихты.

Исходя из опыта эксплуатации таких дозаторов можно сде­

вопрос поступления материала из расходного бункера на пита­ тель, в результате чего они не могут быть использованы в систе­ мах автоматического дозирования шихты.

На ленинградском заводе «Русский дизель» работают доза­ торы (рис. 38) [52], включающие установку подачи материала с нестационарно закрепленным расходным бункером /, механиз­ мом встряхивания 2 и траковым питателем 3, разработанную в И П Л АН УССР, тензометрические бункерные весы 4 конструк­ ции ОКБСИМ, изготовленные заводом тяжелого весостроения

ручного труда, однако ненадежная работа тензодатчиков в усло­ виях действия значительных ударных нагрузок снижает эксплуа­ тационную надежность дозатора в целом.

На некоторых заводах в нашей стране и за рубежом для ме­ ханизации процессов набора и дозировки металлических компо­ нентов шихты получили применение подъемные электромагниты (магнитные шайбы). Основным их преимуществом является быстрота захвата и освобождения различных по форме грузов,

62

какими в большинстве случаев являются компоненты ваграноч­

Электромагниты укреплены на плоском жестком основании из не­ магнитного материала и защищены по окружности сталь­ ным бандажом. Магнитная шайба института «Укргипромаш» не получила практического применения, так как ее захватывающая способность в значительной степени зависит от расположения шихтовых материалов. Более рациональная схема секционной магнитной шайбы была предложена в Ченстоховском политехни­ ческом институте (Польша). Согласно этой схеме подъемные электромагниты соединены между собой специальными шарни­ рами, что придает основанию секционной шайбы эластичность и улучшает условия захвата кусков металла.

Разработка электромагнитных дозаторов на базе сплошных

исекционных электромагнитов ведется также в ИП Л АН УССР

[47]. Однако эти дозаторы могут быть применены лишь при определенных условиях и не позволяют комплексно решить во­ прос автоматизации процесса шихтовки плавильных агрегатов ввиду наличия в составе шихты немагнитных компонентов.

Универсальным в этом отношении является электромеханиче­ ский дозатор шихты, разработанный в И П Л АН УССР.

Дозатор (рис. 39) состоит из установки подачи материала,

63

взвешивающего и корректирующего устройств. Установка по­ дачи включает расходный бункер 6, механизм встряхивания 2, 3 и пластинчатый питатель 12 с приводом /, 21. Отличительной осо­ бенностью установки является то, что расходный бункер в ней закреплен не жестко, а установлен на осях 7, относительно кото­ рых он может поворачиваться до удара задней стенки 5 о буфер 4. Бункер снабжен козырьком 8 и заслонкой 10. На конце пла-

Рис. 38. Дозатор завода «Русский дизель».

стинчатого питателя установлен пальцевый затвор 11, представ­ ляющий собой ряд металлических пластин, подвешенных на оси над питателем во всю его ширину. При работе питателя пласти­ ны собственным весом прижимают к нему куски материала и после его отключения предупреждают случайные падения ку­ сков в приемный ковш взвешивающего устройства.

Для управления механизмом встряхивания служит специаль­ ный датчик 9, в качестве которого может быть использован паль­ цевый затвор 11. Этот датчик включает встряхивающее устрой­ ство лишь в случае прекращения поступления материала на пи­ татель.

Взвешивающее устройство 13 дозатора установлено на раме 20. Конструкции взвешивающих устройств подробно описаны выше.

Для уменьшения суммарной погрешности дозирования за несколько циклов в дозаторе применяются аналоговые или циф­ ровые корректирующие устройства. В основу их работы положен принцип запоминания избытка (шщ недостатка) набранного ма-

64

териала по сравнению с заданным его количеством и внесения соответствующей поправки при наборе следующей дозы [63, 68].

Разработанный электромеханический дозатор предусматри­ вает работу в дистанционном режиме, в автоматическом режиме без коррекции и с коррекцией с помощью схемы управления СУ. Выбор режима управления осуществляется с помощью коммута-

тора 1К- При дистанционном управлении оператор контролирует изменение количества материала, поступающего во взвешиваю­ щее устройство, по шкале вторичного прибора и при достижении заданного значения отключает питатель. В автоматическом ре­ жиме работы дозатора функцию оператора выполняет либо программное устройство ПЗ вторичного прибора, либо коррек­ тирующее устройство КУ-

В режиме ручного управления дозатор работает следующим образом. Перед началом дозирования оператор с помощью ком­ мутатора 2К производит балансировку нуля механизмом 15, после чего включает привод 21 питателя и привод 22 встряхива­ ющего устройства. По мере поступления шихтового материала с питателя в приемный ковш 14 взвешивающего устройства уве­ личивается деформация упругих элементов 16 и выходное напря­ жение преобразователя 17. Это напряжение через элемент

сравнения С поступает на усилитель У и затем через коммутатор 2К на компенсационный двигатель КД, который через редуктор и кинематический механизм КМ перемещает сердечник преобра­ зователя КП до баланса схемы. Одновременно поворачивается стрелка вторичного прибора. По достижении стрелкой заданного угла поворота оператор отключает питатель, на этом процесс набора дозы заканчивается и в блоке регистрации БР регистри­ руется ее вес. Выдача дозы производится путем открывания днища 19 приемного ковша с помощью затвора 18.

В автоматическом режиме работы дозатора без коррекции вместе со стрелкой вторичного указательного прибора поворачи­ вается программный диск задатчика ПЗ и по достижении задан­ ной дозы питатель отключается контактом задатчика. Заданное значение дозы в этом случае устанавливается путем поворота контакта задатчика на соответствующий угол. При работе с кор­ рекцией программа устанавливается соответствующим способом в зависимости от типа корректирующего устройства КУ. В этом

ка материала, набранного в предыдущем цикле дозирования и учета его в следующем цикле, можно выполнить специальным построением схем весоизмерительного устройства без примене­ ния корректирующих приставок или специализированных цифро­ вых автоматов. На этом принципе разработан ряд дифференци­ ально-трансформаторных схем с самокоррекцией, выгодно отли­ чающихся своей простотой, надежностью и экономичностью.

В весоизмерительной схеме (рис. 40) использованы три одно­ типных дифференциально-трансформаторных преобразователя с одинаковыми параметрами. Измерительный преобразователь ИП снабжен электрическим устройством для линейного перемещения катушки преобразователя относительно сердечника (электродви­ гатель ДН и редуктор Р). Компенсационный КП и эталонный ЭП преобразователи помещены во вторичном указательном при­ боре дифференциально-трансформаторной системы. Величина эталонного напряжения U3 выбирается равной выходному напря­ жению преобразователя ИП, соответствующему величине дозы.

Чтобы привести схему в исходное положение, необходимо замкнуть тумблер Т и нажать кнопку 2КУ. Во время дозирова­ ния тумблер Т разомкнут. Программный задатчик устанавлива­ ется на угол ан , соответствующий весу дозы материала. При поступлении материала в грузоприемный ковш взвешивающего устройства до момента срабатывания контакта программного за-

66

датчика ПЗ статическая характеристика сумматора имеет вид

После срабатывания контакта ПЗ отключается питатель, включается реле 1Р (либо от кнопки 1КУ, либо от управляющего контакта 1К), в схему подается эталонное напряжение Ug и уравнение статики приобретает вид

Из этого выражения следует, что схема приходит в состояние равновесия при ик=і/и—UH=AUK. Стрелка вторичного указа­ тельного прибора установится соответственно на угол Да, рав­ ный величине перебора. При поступлении сигнала на опорожне­ ние грузоприемного ковша взвешивающего устройства получает питание реле PB, и промежуточное реле РН, которое своими кон­ тактами отключает электродвигатель ДК, преобразователь ЭП и подключает к выходу усилителя вторичного прибора электродви­ гатель ДН, перемещающий через редуктор Р катушку измери­ тельного преобразователя ИП до баланса схемы. Уравнение ста­ тики сумматора приобретает вид

Из этого выражения следует, что в результате работы весо­ измерительной схемы суммарная погрешность дозирования по шкале вторичного прибора за п циклов

В тех случаях, когда масса отдельных кусков материала соиз­ мерима с заданной дозой, при дозировании возникают значитель­ ные погрешности, имеющие случайный характер, но являющиеся положительными. Поэтому, задавая упреждение, которое нахо­ дится по статистическим данным, часть динамической погреш­ ности можно скомпенсировать. Нескомпенсированная часть по­ грешности дозирования запоминается и учитывается при наборе следующей дозы. Для ввода упреждения контакт программного задатчика устанавливается на угол (а н — Аа н ), a эталонное на­ пряжение ÙB выбирается равным напряжению £/и , соответствую­ щему величине дозы.

Описанная выше дифференциально-трансформаторная схема с самокоррекцией погрешностей дозирования может быть исполь­ зована для поочередного дозирования нескольких компонентов шихты, при одном вторичном приборе. При этом для каждой составляющей предусматривается отдельный эталонный преоб­ разователь, задающее устройство и устройство подачи материа­ ла. Положительным качеством приведенной схемы коррекции на дифференциально-трансформаторных преобразователях является ее простота, надежность и малая стоимость. Недостаток данной схемы заключается в том, что с ее помощью можно запоминать и корректировать только положительные ошибки дозирования (пе­ реборы) . Отрицательная погрешность для этой схемы коррекции равносильна набору заданного веса дозы и в следующем цикле дозирования величина памяти будет равна нулю.

Для тех случаев, когда кроме положительных необходимо учитывать и отрицательные погрешности дозирования, разрабо­ таны соответствующие схемы коррекции, описанные ниже.

v.

зирования определяются в данном устройстве путем сравнения выходного напряжения UK компенсационного преобразователя с эталонным напряжением UH, соответствующим дозе. Измеритель­ ный преобразователь ИП при этом отключается. Погрешность дозирования записывается преобразователем памяти и в следу­ ющем цикле вводится в схему в виде напряжения Uu, фаза кото-

Рис. 41. Весоизмерительная схема с коррекцией для дозаторов с присоединением и отсоедине­ нием материала.

рого совпадает с фазой напряжения Un. Принципиальная элек­ трическая схема коррекции, приведенная на рис. 41, основана на применении вторичных дифференциально-трансформаторных приборов типа ЭПИД, Д П Р и др.

В исходном положении реле PI, Р2, РЗ обесточены, сердечни­ ки преобразователей ИП, КП, ПП установлены в нейтральное положение, а стрелка вторичного показывающего прибора на нулевой отметке шкалы. Величина эталонного напряжения уста­ навливается равной величине дозы. По мере увеличения веса материала в грузоприемном ковше взвешивающего устройства сердечник преобразователя ИП перемещается, в связи с чем уве­ личивается его выходное напряжение. Соответственно пропор­ ционально величине выходного напряжения перемещается сер­ дечник преобразователя КП и стрелка. По достижении заданной

69