книги из ГПНТБ / Дозирование литейных материалов

возбуждения динамический момент Мя изменяется линейно в функции и (рис. 48), т. е.

где

Из уравнения (IV. 17) могут быть определены основные пара­ метры приводного двигателя ведущего барабана исходя из за­ данного времени пуска или остановки, обеспечивающего необхо­ димую точность дозирования в начальной и конечной фазах. При заданной скорости ведущего барабана и м можно выбрать элек­ тродвигатель с различной скоростью, а минимальное значение времени пуска и остановки определить выбором оптимального передаточного числа і редуктора. Уравнение движения механиз­ ма дозатора при пуске электропривода может быть записано в виде

ливо для механизмов с постоянным моментом сопротивления), из уравнения (IV. 18) определяем время пуска механизма

I і2 + І

80

Рассматривая tBM как явную функцию передаточного числа і, можно найти такое оптимальное передаточное число і, при кото­ ром время пуска механизма будет минимальным. Для этого до-

Аналогичным образом можно определить оптимальное переда­ точное число, обеспечивающее минимальное время остановки электропривода

Зависимости (IV.21) и (ІѴ.22) позволяют определить передаточ­ ное число редуктора, обеспечивающее минимальное время пуска и остановки механизма дозатора, а следовательно, и минималь­ ную динамическую ошибку дозирования в начальной и конечной фазах.

Совмещение датчика веса и подающего устройства в одном агрегате предъявляет дополнительные требования к изготовле­ нию таких элементов весового транспортера, как ведущий и ве­ домый барабаны и лента. Обычно барабаны ленточных кон­ вейеров отливают из чугуна или делают стальными (стальной обод барабана приваривают к стальным ступицам). В обоих слу­ чаях барабаны должны быть сбалансированы, так как их дебаланс может привести к значительным погрешностям при опре­ делении веса материала на ленте. Такие же требования по балан­ сировке должны предъявляться и к ленте, что вызывает необхо­ димость применения лент одинаковой ширины и толщины по всей длине и выполнения поперечной стыковки, обеспечивающей равенство погонных весов ленты в месте стыка и на остальном участке.

Дозатор жидких формовочных материалов (рис. 49) состоит из электромагнитного расходомера, датчик которого встраива­ ется в трубопровод с дозируемой жидкостью, интегратора расхо­ да электромеханического типа повышенной точности с устройст­ вами задания, отработки и регистрации доз и электроклапана, перекрывающего трубопровод при отработке заданной дозы.

В качестве измерителя расхода применен серийно выпуска­ емый расходомер типа ИР-1М, состоящий из датчика, встраива­ емого в трубопровод, и измерительного блока. Отсутствие допол­ нительного сопротивления, вносимого датчиком в трубопровод,

независимость показаний от давления, температуры, плотности, вязкости и засоренности жидкости, малая инерционность и отсут­ ствие подвижных и трущихся элементов являются теми основны­ ми преимуществами электромагнитных датчиков, которые особо проявляются при измерении расхода жидких формовочных мате­ риалов, склонных к налипанию и претерпевающих значительные изменения по температуре, плотности, вязкости и др.

Измерительный блок расходомера имеет выход по постоян­ ному току 0—5 ма, обеспечивающий применение аппаратуры

Рис. 49. Дозатор жидких формовочных материалов.

ГСП и вторичных измерительных приборов типа ЭПД, ППР, ПСР и др. Существенным недостатком измерительной схемы яв­ ляется наличие большой постоянной времени фильтра на выходе фазочувствительного выпрямителя (до 4 сек), что приводит к большим динамическим ошибкам в начальной и конечной фазах измерения расхода. Эти ошибки могут принимать недопустимое значение при работе с большими расходами и малом времени набора дозы. С учетом сказанного авторами внесены изменения в измерительную схему расходомера, заключающиеся в умень­ шении емкости фильтра, что позволило уменьшить постоянную времени до Ю - 3 — Ю - 4 сек. Экспериментальные исследования по­

Интегратор расхода состоит из электронного усилителя с модулятором на входе, исполнительного двигателя, тахогенератора, устройства задания и отработки программы (дозы) со шкальными устройствами и блока питания. В качестве исполни­ тельного двигателя выбран агрегат серии ДТ-І, представляющий собой электрическую машину, в корпусе которой на одном валу

82

смонтированы роторы двигателя и тахогенератора, что исклю­ чает люфт между их валами.

Для условий работающего смесеприготовительного отделения с использованием объемных дозаторов, когда полный демонтаж: заводского оборудования экономически нецелесообразен, в ИП Л АН УССР разработан многокомпонентный весовой дозатор фор­

обходимостью изменения чувствительности системы вследствие большого отношения максимальной дозы к минимальной. Блок задания доз включает источник стабилизированного напряжения ИСН, нуль-индикатор НИ и усилитель У.

Загрузка и дозирование компонентов смеси осуществляются последовательно во времени. При наличии сигналов о заполнен­ ных расходных бункерах, закрытом днище весового бункера и выгруженном смесителе включается привод питателя 1ПП и про­ исходит загрузка первого компонента в весовую грузоприемную систему ВГС.

Перемещение весочувствительного элемента преобразуется индуктивным преобразователем 1ИП (или 2ИП) в пропорцио­ нальное напряжение, которое поступает на вход измерительного прибора 1ВП (или 2ВП). Выходное напряжение реохорда, поса­ женного на вал стрелки измерительного прибора, поступает на один из входов нуль-индикатора НИ. На второй вход нуль-органа

поступает напряжение от источника стабилизированного напря­ жения ИСН, пропорциональное весу задаваемой дозы. При отра­ ботке заданной дозы (т. е. когда напряжения на обоих входах нуль-индикатора будут равны) нуль-орган выдает импульс, кото­ рый усиливается усилителем с включенным на выходе реле. Реле срабатывает и замыкает свои нормально открытые контакты в цепи питания исполнительного элемента 1ИЭ. Исполнительный элемент 1ИЭ выдает сигнал на остановку привода питателя 1ПП. Отсчет величины дозы можно произвести по шкале вторичного измерительного прибора 1ВП (или 2ВП) или на ленте самопи­ шущего прибора 1СП (или 2СП), вход которого подсоединен к выходу реохорда.

По сигналу установки на нуль стрелки измерительного прибо­ ра происходит включение питателя 2ПП и начинается дозирова­ ние второго компонента. Дозирование происходит аналогичным образом.

При отработке заданной дозы пятого компонента выдается сигнал выгрузки набранных материалов из весового бункера в бегуны, где осуществляется их перемешивание. Днище весового бункера закрывается и начинается второй цикл дозирования сыпучих компонентов, который аналогичен описанному выше.

3. ДОЗАТОРЫ РАСПЛАВОВ

Дозаторы расплавов по способу дозирования можно класси­ фицировать по объему, по времени, по уровню и по весу.

Дозирование по объему затрудняется из-за образующихся настылей и разгара футеровки, что приводит к значительным по­ грешностям дозирования. Так, разгар на 10 мм футеровки объем­ ного дозатора расплава емкостью 5; 20 и 50 кг металла вызывает увеличение веса дозы соответственно на 62,5; 37,5 и 27%. Приме­ ром дозирования по времени может служить заливка форм пнев­ матическим ковшом или магнитодинамическим насосом-дозато­ ром. Сигнал на прекращение подачи металла в данных устрой­ ствах поступает от реле времени, настраиваемого на определен­ ную металлоемкость. На точность дозирования дозаторов по времени существенное влияние оказывают нестабильность характеристик реле времени, колебание расхода в процессе за­ ливки, гидравлические сопротивления, зарастание насадки или разгар футеровки. В результате действия указанных факторов погрешность дозирования по времени составляет 5—8% [57].

При дозировании по уровню металла в форме сигнал на пре­ кращение заливки дается либо контактным способом при замы­ кании металлом контактов, установленных в выпоре, либо бесконтактным способом — от фотосопротивления или индуктив­ ного датчика. Институтом НИИСЛ (Одесса) разработана серия дозаторов жидкого металла с контактным уровнемером для ав­ томатизации заливки кокилей [57].

84

В последнее время находят применение контактные датчики, постоянно заделанные в кокиль, которые позволяют получить сигнал на прекращение заливки с упреждением и уменьшить погрешности дозирования. ВНИИТМашем (Волгоград) разрабо­ тан дозатор жидкого металла с применением изотопного или фотоэлектрического уровнемера [57]. Дозатор состоит из тран­ спортного устройства, необходимого для подачи литейных форм под заливку, ковша, установленного на поворотную кассету, электропривода поворота. Слежение за уровнем жидкого металла в литниковой чаше производится радиоизотопным датчиком, со­ стоящим из источника и приемника излучения, установленных на уровне чаши, либо фотоэлектрическим датчиком, расположенным над заливаемой формой.

Аналогичную конструкцию имеет дозатор, разработанный НИИТАвтопромом и МАМИ [57]. Носок ковша дозатора выпол­ нен по некоторому радиусу, что позволяет в два-три раза сокра­ тить диапазон колебаний струи металла и значительно уменьшить высоту ее падения до формы. Следящая система дозатора вклю­ чает фотореле с фотоэлементом типа СЦВ-51, при помощи кото­ рого осуществляется слежение за уровнем металла в чаше. При достижении металлом одного из предельных уровней фотореле через схему управления соответствующим образом изменяет ско­ рость поворота ковша, а следовательно, и величину расхода металла, а также дает команду на прекращение заливки, при которой ковш быстро реверсируется.

В случае заливки форм с выпором могут найти применение дозаторы, разработанные в ИПЛ АН УССР, основанные на использовании индуктивных датчиков, работающих по принципу взаимоиндукции с электроприводным витком жидкого металла, либо с использованием приемника инфракрасного излучения.

Наиболее перспективно при заливке форм весовое дозирова­ ние металла, которое можно осуществлять взвешиванием метал­ ла в форме или в промежуточной емкости, а также по разности веса разливочного ковша с металлом до и после заливки формы. Наиболее рациональным следует считать последний способ, так как он свободен от ряда недостатков (погрешностей дозирова­ ния, вносимых динамикой падающей струи, значительных потерь температуры металла при переливах и др.), присущих другим способам.

Для уменьшения потерь температуры при переливах дозиро­ вание металла в формы целесообразно производить непосред­ ственно из раздаточных ковшей. В этом случае дозатор жидкого металла должен состоять из весов, подающего устройства, вклю­ чающего ковш с механизмом поворота и систему управления.

Украинским научно-исследовательским трубным институтом (Днепропетровск) разработан весовой дозатор для жидкой ста­ ли [38], представляющий тензоэлектронные весы с автокомпен­ сационной измерительной схемой, сблокированные со схемой

85

Г л а в а V

РАСЧЕТ МЕТРОЛОГИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ВЗВЕШИВАЮЩИХ УСТРОЙСТВ ДОЗАТОРОВ

Погрешность взвешивания является составной частью по­ грешности дозирования, а поэтому разработка и конструирова­ ние ЭВУ для систем автоматического дозирования литейных ма­ териалов теснейшим образом связаны с необходимостью исследо­ ваний их метрологических характеристик.

О массе материала на платформе взвешивающего устройства судят по положению стрелки указательного прибора. Зависи­ мость между углом поворота стрелки и массой взвешиваемого материала может быть выражена следующим образом:

Ошибка взвешивания возникает из-за таких основных причин: применения устройств, осуществляющих заданные законы дви­ жения приближенно; погрешностей изготовления и монтажа; температурных и силовых деформаций; динамических воздей­ ствий от вибраций, ударов и реактивных сил движущегося мате­ риала.

Таким образом, первичные ошибки в зависимости от причин их возникновения могут быть схемными, технологическими, экс­ плуатационными и динамическими. Указанные первичные ошиб­

скими и эксплуатационными ошибками. Первый член в квадрат­ ных скобках представляет ошибку от непостоянства ускорения земного тяготения для различных мест (данная составляющая ошибки устраняется настройкой весов на месте эксплуатации). Второе слагаемое квадратных скобок — ошибка, вызванная ди­ намическим воздействием дозируемого материала.

88

Потоки материалов в литейном цехе могут быть непрерывны­ ми и дискретными. Дискретность вызывается наличием в потоках штучных грузов, крупнокусковых материалов, неравномерной работой подающих устройств и пр. При дискретном потоке реак­ тивное воздействие дозируемого материала отсутствует, и если интервал дискретности больше времени переходного процесса, то ошибка взвешивания определяется статическими характери­ стиками устройства, т. е.

где k\, ki, A.ki, Ak2 — коэффициенты передачи звеньев (ГМ и из­ мерительной схемы) и их погрешности.

Остановимся на анализе статической точности ЭВУ. Переходя в выражении (Ѵ.З) к относительной ошибке, получаем

Ak 1

= - г - 5 — относительная статическая ошибка измерительной схемы.

Измерительная схема ЭВУ состоит из стандартных элементов (преобразователя и автокомпенсатора), точность которых извест­ на. Поэтому основное внимание при исследованиях уделено ана­ лизу точности грузоприемных механизмов.

1. ОСНОВНЫЕ МЕТОДЫ РАСЧЕТА

Наиболее подробно исследованы метрологические характе­ ристики простейших однорычажных (коромысловых) весов. В имеющихся по данному вопросу работах [3, 39, 56, 57, 71, 89] исследовано влияние на чувствительность весов упругих сил в месте контакта призмы с подушкой, трения,* радиусов закругле­ ния острий призм, температурных и силовых деформаций и пр. Однако используемые в данных работах методы исследования не дают возможности получить непосредственно величины погреш­ ностей, вызванных непостоянством чувствительности, и мало при­ годны для анализа точности ЭВУ.

Имеющиеся работы по исследованию точности многорычаж­ ных весов касаются в основном анализа погрешностей цифер­ блатных указателей, погрешностей от силовых деформаций и перекосов тяги [60]. Особого внимания заслуживают работы по исследованию погрешностей многорычажных ГМ вследствие тех­ нологических ошибок и трения. В работе [33] показано, что по­ грешность передаточного отношения рычага от ошибок изготов­ ления плеч имеет вид

89