книги из ГПНТБ / Дозирование литейных материалов

дозы срабатывает контакт программного задатчика и отключает­

и стрелка показывающего вторичного прибора возвращается в нулевое положение, так как в этом случае баланс схемы насту­ пает при Ua=UK — Q. На этом цикл работы дозатора заканчива­ ется. В момент подачи сигнала на набор следующей дозы размы­

Если в предыдущем цикле дозирования погрешность была положительной, стрелка вторичного прибора повернется на угол, соответствующий этой погрешности еще до поступления мате­ риала в грузоприемный ковш. Таким образом, в данном цикле

70

дозирования будет учтена погрешность предыдущего цикла. При отрицательной погрешности дозирования стрелка, наоборот, бу­ дет зашкалена на нуле шкалы при подаче напряжения Un и сойдет с нулевой отметки, когда напряжение ІІИ станет больше Un- Сброс памяти осуществляется посредством кнопки КК и ре­ ле РЗ.

Циклограмма (рис. 42) иллюстрирует процесс дозирования с применением описанной схемы коррекции. Циклограмма пока­ зывает, что при наборе каждой дозы движение стрелки вторич­ ного прибора начинается от нуля шкалы, что облегчает контроль нулевого положения весоизмерительной схемы и визуальный от­ счет показаний.

Для установки упреждения контакт программного задатчика

А а н = ± а н ( і + ^ -

Суммарная погрешность работы по этому алгоритму

Коррекция погрешности дозирования по схеме коррекции без источника эталонного напряжения определяется сравнением на­ пряжения компенсационного преобразователя UK, равного весу дозы, так как в момент срабатывания программного задатчика отключается электродвигатель ДК компенсационного преобразо­ вателя, с напряжением измерительного преобразователя. Вели­ чина ошибки записывается преобразователем памяти ПП. Прин­ ципиальная схема коррекции без эталонного преобразователя (рис. 43) построена на трех однотипных дифференциально-тран­ сформаторных преобразователях: ИП, КП и ПП.

В исходном положении сердечники преобразователей нахо­ дятся на нейтрали, стрелка вторичного прибора — на нулевой отметке. По мере поступления материала в грузоприемный ковш стрелка вторичного прибора поворачивается на угол, пропорци­ ональный весу поступившего материала. Когда вес материала в грузоприемном ковше достигает заданного значения, срабаты­ вает программный задатчик ПЗ и реле PI получает питание, отключает электродвигатель ДК и подключает к выходу усили­ теля электродвигатель ПП. Разность напряжений £/и —UK запи-

71

сывается на ПП. В этом режиме компенсационный преобразо­ ватель КЛ работает в качестве эталона. Через время, необходи­ мое для записи величины ошибки и успокоения системы, реле PI теряет питание и схема переключается в исходное состояние. Преобразователь памяти отключается, и стрелка вторичного при­ бора поворачивается на угол, соответствующий истинному зна-

Рис. 43. Весоизмерительная схема с коррекцией без источника эталонного напряжения.

чению веса материала в грузоприемном ковше. После разгрузки грузоприемного ковша стрелка вторичного прибора возвращается в нулевое положение.

Перед набором следующей дозы материала включается реле Р2 и происходит запись величины ошибки предыдущего цикла дозирования на ИП. После отключения реле Р2 начинается на­ бор очередной порции материала. Если в предыдущем цикле погрешность была положительной, стрелка вторичного прибора поворачивается на угол, соответствующий этой погрешности до поступления материала в грузоприемный ковш. При отрицатель­ ной погрешности дозирования стрелка вторичного прибора за­ шкаливается.

Описанную схему коррекции ошибок дозирования можно использовать в многокомпонентных дозаторах, где для каждой составляющей необходимо иметь элементы памяти и про­ граммный задатчик, что проще и экономичнее существующих цифровых и аналоговых устройств.

72

2. ДОЗАТОРЫ ФОРМОВОЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ

Дозирование исходных материалов в смесеприготовлении является основным вопросом, от решения которого зависит не только качество приготовляемой смеси, но и сложность всей смесеприготовительной системы, экономичность и надежность ее работы. Поэтому дозированию формовочных материалов прида­ ется особое значение.

В настоящее время в смесеприготовительных отделениях ли­ тейных цехов нашли применение многие типы объемных и весо­ вых дозаторов, выпускаемых отечественной промышленностью.

Из объемных дозаторов формовочных материалов следует отметить ленточные, шнековые и барабанные дозаторы для пе­ ска, горелой смеси, шлака, дозаторы конструкции институтов ЦНИИТМАШ, «Укроргстанкинпром» для сыпучих и жидких формовочных материалов, применяемые в смесеприготовительных

размеры, особенно по высоте, что позволяет легко вписывать их в технологические схемы любого цеха. Однако из-за больших погрешностей дозирования, которые недопустимо возрастают при изменении характеристик истечения материала и износе рабочих органов, а также из-за отсутствия контрольно-измерительных приборов для регистрации и учета масс дозируемых материалов эти дозаторы не могут быть рекомендованы для широкого вне­ дрения.

Из весовых дозаторов необходимо упомянуть порционные дозаторы ДАП-750Л, 2ДПЛ-800, ДПЛ-50, АВДП-1200, АВДЦ425 и АВДТК-425/1200, применяемые для дозирования песка, шлака, горелой смеси и других формовочных материалов [15, 39, 61]. Допустимая погрешность этих дозаторов лежит в преде­ лах ±(1-=-3)%. Однако их применение связано с увеличением цикла приготовления смеси, ухудшением условий перемешива­ ния, увеличением веса и габаритов смесеприготовительной уста­ новки, снижением экономичности и надежности ее работы. Поэ­ тому в последние годы в смесеприготовлении начинают приме­ нять дозаторы непрерывного действия, например дозаторы типа С-864, ДН-21У и др.

Дозатор типа С-864 (рис. 44), серийно выпускаемый Киев­ ским заводом цементного машиностроения им. Калинина, применяется для дозирования песка. Он состоит из течки 2, весового транспортера маятникового типа 4, датчика веса 3, при­ вода ленты 1 и приборов системы автоматической стабилизации расхода (регулятора РПИ-К-Ш и дифференциально-трансфор­ маторного прибора ЭИВ2-07). Весовой транспортер подвешен к течке на призменных опорах 5, размещенных по оси выходного

73

отверстия питателя. Второй опорой транспортера служит датчик веса 3.

Датчик веса (рис. 45) состоит из динамометрического коль­ ца 1, которое через рычажную передачу 2 соединено со штоком индуктивного преобразователя 3. Деформация динамометриче­ ского кольца, пропорциональная весу материала на ленте тран-

Рис. 44. Дозатор непрерывного действия типа С-864.

спортера, преобразуется индуктивным преобразователем в про­ порциональное электрическое напряжение, которое поступает на вход прибора ЭИВ2-07 со встроенным реохордом. Запитка рео­ хорда осуществлена напряжением тахогенератора, кинематичес­ ки связанного с выходным валом привода транспортера. Таким образом, напряжение, снимаемое с движка реохорда, пропорцио­ нально фактической производительности дозатора. Это напряже­ ние сравнивается с напряжением задатчика на входе регулятора РПИ-К-Ш, который в зависимости от полярности и величины сигнала рассогласования управляет работой двигателя исполни­ тельного механизма вариатора, поддерживая заданное значение производительности.

Дозатор обеспечивает погрешность дозирования ± 2 % при продолжительности отбора проб не менее 1 мин. Применение в системе регулирования расхода вторичного измерительного при­ бора и регулятора РПИ-К-Ш, а также замыкание ее через маг­ нитный реверсивный пускатель с дополнительным приводом и вариатором приводят к усложнению системы регулирования, по­ нижению ее эксплуатационной надежности. Кроме того, при определении фактического мгновенного расхода материала боль­ шое влияние на погрешность оказывают статические и динамиче­ ские характеристики прибора ЭИВ, в особенности его инерцион­ ность.

74

Дозирование материалов в смесеприготовлении должно осно­ вываться на необходимости непрерывной подачи материала в смеситель, возможности дистанционного управления, регулиро­ вания производительности в широких пределах и обеспечения работы в периодическом и непрерывном режимах. При этом даже при использовании в смесеприготовительной установке смесителя периодического действия матери­ алы также должны подаваться непрерывно, что открывает воз­ можность одновременной подачи материалов по их весовым соот­ ношениям, способствуя более ка­ чественному их перемешиванию.

Этим основным требованиям от­ вечают дозаторы сыпучих и жид­ ких формовочных материалов, разработанные в ИПЛ АН УССР.

пропорциональное электрическое напряжение Рф, которое пода­ ется на один из входов множительного устройства МУ. На вто­ рой вход множительного устройства подается выходное напря­ жение тахогенератора ТГ £/ф, пропорциональное скорости дви­ жения ленты транспортера. Таким образом, сигнал на выходе множительного устройства рф будет пропорционален мгновенно­ му расходу материала, подаваемого в смеситель, причем величи­ на рф зависит от величины Рф и ІІф, являющихся функциями времени. Сигнал рф сравнивается на входе усилителя У с напря­ жением р3 , пропорциональным заданной производительности дозатора, усиливается, преобразуется в постоянное напряжение и подается на обмотку ОУ\ ЭМУ, от которого запитан двигатель ведущего барабана. При изменении веса материала на ленте Рф или скорости движения ленты Ѵф изменяется величина рф и дви­ гатель Д будет соответствующим образом изменять скорость

75

движения ленты, поддерживая подачу материала в приемное

пряжением рф через звено задания соотношения подается сигнал

дозируемыми материалами. Например, для поддержания соотно­ шения между жидкой композицией и кварцевым песком, можно применить для дозирования песка описанный выше дозатор и ограничиться только измерением мгновенного расхода жидкой композиции. При этом значительно уменьшается погрешность поддержания соотношения и упрощается дозировочное оборудо­ вание.

вход усилителя У поступает сигнал р3 от блока задания. Система стабилизации при этом разомкнута. Фактический расход мате­ риала рф измеряется расходомером с интегратором расхода ИР, вход которого подключен на выход множительного устройства МУ. При величине дозы, равной заданному значению, интегратор расхода ИР выдает сигнал отработки дозы, который используется для остановки привода транспортера. Для индикации расхода в режимах стабилизации и поддержания соотношения служит из­ мерительный прибор ИП\. В режиме измерения его величину определяют по прибору расходомера.

Выбор основных элементов системы измерения и регулиро­ вания расхода и параметров механизма дозатора можно осуще­ ствить следующим образом. Расход материала, выдаваемого лен­ точным весовым дозатором, определяется по формуле

р ф Ю ^ ф Ю Ѵ ) .

76

где P$(t) и Ѵф(і) — соответственно вес материала на ленте тран­ спортера и скорость движения ленты, являющиеся в общем слу­ чае функциями времени t.

Таким образом, для получения сигнала, пропорционального расходу материала, дозатор должен содержать датчики веса материала на ленте и скорости ленты, а также устройство, пере­ множающее их выходные сигналы. В качестве датчика веса выбран транспортер маятникового типа, подвешенный к течке на призменных опорах и уравновешиваемый чувствительным эле­ ментом в виде цилиндрической пружины сжатия (см. рис. 46). Цилиндрические пружины сжатия хорошо зарекомендовали себя во многих весоизмерительных устройствах как элементы, обла­ дающие линейной характеристикой в широком диапазоне переме­ щений и стабильными упругими свойствами [5] . Деформация чувствительного элемента, пропорциональная весу материала на ленте, преобразуется измерительным преобразователем в про­ порциональное электрическое напряжение, поступающее на один из входов множительного устройства. Для измерения скорости движения ленты весового транспортера применен тахогенератор, посаженный на вал приводного двигателя ведущего барабана.

Отечественной промышленностью выпускаются тахогенераторы типа ТД и ТГ, а также серводвигатели типа СЛ, работаю­ щие в режиме тахогенератора. Выпускаются также асинхронные тахогенераторы типа AT. Указанные машины нашли широкое применение в различных счетно-решающих устройствах и следя­ щих системах, обеспечивая преобразование скорости вращения в пропорциональное электрическое напряжение с погрешностью, не превышающей ± 0 , 2 % .

Для точных интегрирующих следящих систем разработаны прецизионные асинхронные тахометрические агрегаты типов АДТ и ДГ, однако их применение в качестве измерителей скорости может быть оправдано только в тех случаях, где требуется осо­ бенно высокая точность.

При выборе типа датчика скорости и измерительного преоб­ разователя веса материала на ленте должны учитываться воз­ можности построения множительного устройства с точки зрения его простоты, эксплуатационной надежности и стабильности вы­ ходной характеристики. Учитывая последнее требование, а также принимая во внимание преимущества индуктивных преобразова­ телей перед другими типами при работе в данных условиях [2, 49, 80], целесообразно в качестве преобразователя расхода при­ менить дифференциально-трансформаторный датчик с построе­ нием на его базе множительного устройства (рис. 47).

В качестве преобразователя скорости ленты применен тахоге­ нератор серии СЛ. Выходное напряжение тахогенератора преоб­ разуется модулятором, собранным на кремниевых транзисторах 77 и Т2 в пропорциональное напряжение частотой 50 гц, которое поступает на сетевую обмотку дифференциально-трансформатор-

77

ного преобразователя. Перемещение сердечника индуктивного датчика пропорционально весу материала на ленте Рф. Таким образом, выходное напряжение преобразователя рф пропорци­ онально мгновенному расходу материала.

Самыми распространенными весовыми ленточными дозатора­ ми являются в настоящее время дозаторы с применением весовых транспортеров маятникового типа, что объясняется простотой конструкции маятникового транс­ портера и получением при его применении повышенной точнос­ ти дозирования. В конструкциях этих дозаторов весовой транспор­ тер может служить и подающим устройством либо в качестве по­ дающего устройства применяют отдельный транспортер или виб­

ропитатель.

Из [39] известно, что примене­ ние последней конструкции при­ водит к уменьшению погрешности дозирования. Однако этой кон­ струкции следует отдавать пред­ почтение в тех случаях, где тре­

буется особенно высокая точность дозирования, а требования экономичности и габаритов не являются основными. Примене­ ние данной конструкции связано с усложнением механизма дозатора и, следовательно, приводит к снижению надежности его работы, что особенно может сказаться в трудных условиях эксплуатации смесеприготовительного отделения. Поэтому для систем смесеприготовления следует отдать предпочтение кон­ струкции, в которой подающее устройство и весовой транспортер совмещены в одном агрегате.

Дозаторы, в которых питатель и весовой транспортер совме­ щены, выпускаются отечественной и зарубежной промышленно­ стью [61, 65], однако до настоящего времени не выработаны рекомендации по определению основных параметров механизма дозатора, влияющих на точность дозирования и экономичность работы.

При применении весовых ленточных дозаторов предпочтение отдается дозаторам с замкнутой системой регулирования, осно­ ванным на регулировании расхода (или его стабилизации) изме­ нением скорости ленты транспортера [39]. Однако особенности этого метода дозирования исследованы недостаточно.

Рассмотрим случай работы дозатора в режиме стабилизации расхода, когда нагрузка на ленте остается постоянной, а вели­ чина расхода определяется установкой определенного значения скорости ленты. Процесс дозирования начинается с момента включения приводного двигателя ведущего барабана и заканчи-

78

вается в момент его остановки при отработке заданной дозы. При этом на точность дозирования значительное влияние оказывают время пуска приводного двигателя tu и время его остановки ^о- Эти величины зависят от параметров выбранного приводного двигателя и рабочего механизма (весового транспортера) и мо­ гут быть определены из уравнения движе­ ния механизма дозатора.

На точность дозирования значительное шг~ влияние оказывает также скорость ленты ш весового транспортера ѵт, которая вместе

с величинами tn и А) характеризует путь перемещения весового транспортера при пуске и остановке приводного двигателя. Величина этой скорости при выбранном типе двигателя и весового транспортера целиком определяется передаточным чис­ лом редуктора. Поэтому определение оп­ тимального передаточного числа редукто­ ра с точки зрения его влияния на погреш­

ность дозирования также представляет значительный интерес.

Исходным уравнением для определения времени пуска и остановки приводного двигателя является уравнение движения механизма дозатора

(IV. 11) где M — движущий момент; М с — момент сил статических сопро­

материала на ленте можно пренебречь), то при применении в качестве приводного двигателя постоянного тока параллельного

79