Aktuatorer i støperiautomasjonssystemer
Aktuatorer i automatiske prosesskontrollsystemer er designet for å direkte påvirke det kontrollerte objektet eller dets kontroller.
Krav
Disker må oppfylle følgende krav:
-
ha så lineære statiske egenskaper som mulig;
-
ha tilstrekkelig kraft til å sette kontrollobjektet eller dets organer i bevegelse i alle driftsmoduser;
-
ha den nødvendige ytelsen;
-
å sikre den enkleste og mest økonomiske reguleringen av produksjonsverdien;
-
har lav styrekraft.
Egenskaper ved arbeid i støperier
Automatiseringssystemer for støperiprosesser er preget av tilstedeværelsen av to kontrollmoduser: fjernkontroll og automatisk.
For stasjoner i fjernkontrollsystemer er hovedindikatorene energi, i tillegg kreves operasjonelle, strukturelle og økonomiske egenskaper.
For frekvensomformere i automatiske styresystemer er de viktigste deres statiske og dynamiske egenskaper, som påvirker stabiliteten og kvaliteten på reguleringen. Disse egenskapene ved valg av aktuatorer i automasjonssystemer for støpeprosesser må tas i betraktning i deres design.
De viktigste energiparametrene til frekvensomformere (fjernkontroll) er det nominelle dreiemomentet (kraften som utvikles ved den nominelle kontrollen) og startmomentet (kraften som utvikles i øyeblikket av innkobling under påvirkning av det nominelle kontrollsignalet).
Forholdet mellom startmomentet og det reduserte treghetsmomentet til drivverket bestemmer dens treghet, det vil si tiden fra start av bevegelse til den nominelle bevegelseshastigheten til utgangselementet i stabil tilstand. For å redusere akselerasjonstiden bør startmomentet ikke overstige 2 - 2,5 nominelt dreiemoment.
I posisjonskontrollsystemer hvor kontrollhandlingen har to settpunkter, skal aktuatorene gi mulighet til å endre kontrollhandlingen fra maksimalverdien.
I systemer med konstanthastighetsregulatorer bestemmes kontrollhandlingen på objektet av bevegelsestidspunktet til reguleringsorganet, hvis permutasjonshastighet avhenger av de tekniske dataene til aktuatorene.
I proporsjonale styresystemer er kontrollhandlingen på objektet proporsjonal med parameterens avvik fra den innstilte verdien, og proporsjonalitetsfaktoren avhenger av utformingen av aktuatoren, bremseinnretningene og etter tur etter tur.
I en rekke automatiske kontrollsystemer for støperiprosesser dekkes aktuatorene av tilbakemelding på regulatorens posisjon. En avansert evaluering av de statiske og dynamiske egenskapene til stasjonene utføres med tanke på nøyaktighet og hastighet.
Når du designer aktuatorer, er det nødvendig å stille inn bevegelseshastigheten til utgangsenheten ved nominell belastning og et styresignal som tilsvarer den nominelle bevegelseshastigheten til utgangsenheten.
Et bredt utvalg av aktuatorer brukes i støperiautomatiseringssystemer. Ved design er de delt inn i elektromekaniske, elektromagnetiske, hydrauliske, pneumatiske og kombinert.
Elektromekaniske drev
Elektromekaniske stasjoner brukes til å kontrollere forskjellige stopp- og reguleringsorganer for automasjonssystemer. Settene kan inkludere en elektrisk motor, girkasse, grensebrytere, dreiemomentbegrensende clutch og tilbakemeldingssensor.
Elektromekaniske drev inkluderer enheter for å snu skuffer for automatisk helle, åpning og lukking av beholdere for veiing av dispensere i blande- og blandesystemer, ladesmelteverk, etc.
I disse støpeprosessene gir elektromekaniske drivverk:
-
ekstern eller automatisk start av den elektriske stasjonen ved hjelp av startknappene "Lukk" og "Åpne";
-
stoppe den elektriske stasjonen i en hvilken som helst mellomposisjon ved hjelp av knapper eller kontakter på grensebrytere;
-
nødstans i tilfelle kritiske overbelastninger;
-
fjernlyssignalering av endeposisjonene til arbeidskroppen (heis, bunn av beholderen, helleøse, etc.;
-
elektrisk blokkering av andre mekanismer.
Elektromagnetiske stasjoner
Elektromagnetiske stasjoner er en kombinasjon av en elektromagnet med en mekanisk enhet som beveges av den. De gir foroverbevegelse til driften til det kontrollerte organet.
Elektromagnetiske aktuatorer brukes til å styre ventiler, porter, ventiler og spoler i automasjonssystemer for regulering av tilførsel av kuppelstråler, oppvarming, oksygentilførsel i stålfremstillingsprosessen, i systemer som bruker elektrohydrauliske eller elektropneumatiske enheter, der solenoiden beveger kontrollventilen osv.
Ulempen med magnetventiler og ventiler er at ved nesten øyeblikkelig veksling kan det oppstå vannslag.
Hydrauliske drev
Hydrauliske aktuatorer er mye brukt i automatiske støpelinjer og systemer på grunn av det faktum at de tillater betydelige kortsiktige handlinger på 5 - 7 ganger overbelastning, har store utgangsmomenter (krefter) ved små størrelser og kan gi vinkelakselerasjoner på over 20 000 rad / s .
De mest brukte hydrauliske stempeldrevene, hvor petroleumsoljer, syntetiske væsker, alkohol-glyserinblanding etc. brukes som arbeidsvæske.
I støpesystemer er de mest brukte stempeldrevene enkelt- og dobbeltvirkende.
Ulempene med hydrauliske drev inkluderer deres store masse, betydelige strømforbruk for kontroll og vanskeligheter med å eliminere ulykker.
For å rette opp noen av hovedmanglene er valget av bremsemetode og lov og beregningen av designparametrene til bremseinnretningene til de hydrauliske sylindrene som brukes i støperiet av spesiell betydning.
Valget av visse hydrauliske sylindre og bremseanordninger bestemmes av måten de fungerer på. Ved lave hastigheter er det tillatt å bruke drivende hydrauliske sylindre uten bremseinnretninger med bremsing av bevegelige deler av konstruksjoner eller utstyr mot begrenseren. Når arbeidshastigheten øker til 80 mm / s, er det nødvendig å bruke bremseanordninger.
Pneumatiske drev
Pneumatiske drev konstruksjon på samme måte som hydraulisk. Deres forskjeller ligger i egenskapene til arbeidsmediet (gass og væske).Gassens kompressibilitet har en negativ effekt på driften av systemet, spesielt under betydelige belastninger og akselerasjoner.
Pneumatiske drev er delt inn i stempel og membran. Pneumatiske stempelaktuatorer er vanlige i støperi på grunn av sin enkelhet og lave pris.
Samtidig tvinger det aggressive miljøet i støpeprosesser designere til å utvikle spesielle pneumatiske sylindre for automatiske støpemaskiner. Slike pneumatiske sylindre er produsert i en lukket design der stengene deres ikke kommer i kontakt med miljøet.
De bruker enveis sylindre koblet med et enkelt tannstang til et gir på utgangsakselen. Rotasjonen av akselen omdannes av sveiven til lineær bevegelse, og selv om den doble konverteringen resulterer i tap av kraft, er disse mekanismene holdbare.
Kombinerte aktuatorer
De nye enhetene fra Festo lar deg løse oppgaver med enkle motoriserte bevegelser og intelligent utveksle data fra en kontroller til en PLS via IO-Link. Denne serien med elektriske frekvensomformere kombinerer pneumatikkens enkelhet med fordelene ved elektrisk automatisering.
De elektriske drevene i Simplified Motion-serien er bevegelsesløsninger med integrert motorisering og kontroll for enkle oppgaver. De lar deg betjene og sette i drift uten programvare, etter "plug and play"-prinsippet.
Parametre for mate- og returhastighet, aktiveringskraft, endeposisjonsinnstilling, demping og manuell styring kan stilles inn direkte på frekvensomformeren ved hjelp av fysiske knapper.
Valg
Når du velger aktuatorer for støperiautomatiseringssystemer, må du vurdere hastigheten, effektiviteten og stillegående driften. Hver av disse beregningene, i en eller annen grad, kan være viktige for å løse et bestemt automatiseringsproblem.
Det er imidlertid ett hovedkriterium som bør foretrekkes ved design eller valg av enhver aktuator - det er høy pålitelighet.
I denne forbindelse anbefales det å bruke mer utbredt, når det er mulig, elektromagnetiske og elektromekaniske stasjoner med enkle kinematiske skjemaer.
I tilfeller der hydrauliske eller pneumatiske drev brukes, må det tas hensyn til påliteligheten til tetningsanordningene og til reduksjonen av massen til de bevegelige delene.