Содержание к диссертации
Введение
1. ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ МГД-ПРИВОДОВ ДЛЯ АВТОМАТИЗАЦИИ
ЗАЛИВКИ ЛИТЕЙНЫХ ФОРМ 14
1.1. МГД-привод - основа в новой концепции литейного робота
1.2. Конструкция двухдвигательного МГД-привода с разветвленным металлотрактом * 17
1.3. Особенности действующих и вновь создаваемых литейных производств с применением литейных роботов 28
1.4. Новые принципы построения литейных роботов на основе МГД-приводов 39
1.5. Режимы работы двухдвигательного МГД-привода 40
1.5.1. Пуск, режим ожидания 40
1.5.2. Тарирование М1Д-привода 42
1.5.3. Режим порционного дозирования 52
1.5.4. Режим смены сплава и передвижения 63
1.6. Принципы управления литейным роботом. 65
1.7. Выводы 69
2. РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ДВУХДВИГАТЕЛЬНОГО МГД-ПРИВОДА 70
2.1. Введение 70
2.2. Уравнения элементов М1Д-привода 73
2.3. Уравнения движения двухдвигательного МГД-привода 81
2.4. Решение уравнений движения в режиме ожидания 85
2.5. Решение уравнений движения в установившемся режиме дозирования 88
2.6. Решение уравнений движения в динамических режимах 98
2.7. Выводы 107
3. МЕТОДИКА ПРОЕКТИРОВАНИЯ ДВУХДВИГАТЕЛШОГО МГД-ПРИВОДА 108
3.1. Типизация основных параметров МГД-привода 108
3.2. Проектирование силового канала двухдвигательного МІД-привода 113
3.3. Проектирование канала управления 125
3.3.1. Выбор структуры системы управления МГД-приводом для автоматизации процесса заливки металла 125,
3.3.2. Методика получения математической модели для гибкого управления автоматизированным МГД-приводом
3.3.3. Проектирование модуля тарирования 146
3.3.4. Система измерения высоты подъема металла 152
3.4. Выводы. 155
4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ДВУХДВИГАТЕЛШОГО
МГД-ПРИВОДА 157
4.1. Постановка задачи 157
4.2. Конструкция опытного МГД-привода для дозирования свинца 157
4.3. Результаты экспериментального исследования 159
4.3.1. Исследование систем предварительного подогрева 159
4.3.2. Статические характеристики двухдвигательного МГД-привода для дозирования свинца 165
4.3.3. Динамические характеристики опытного МГД-привода 172
4.4. Выводы. 175
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 177
ЛИТЕРАТУРА 179
Приложение 1б8
- МГД-привод - основа в новой концепции литейного робота
- Уравнения элементов М1Д-привода
- Типизация основных параметров МГД-привода
- Конструкция опытного МГД-привода для дозирования свинца
class1 ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ МГД-ПРИВОДОВ ДЛЯ АВТОМАТИЗАЦИИ
ЗАЛИВКИ ЛИТЕЙНЫХ ФОРМ class1
МГД-привод - основа в новой концепции литейного робота
Экономическая постановка задач при автоматизации производства заключается прежде всего в максимизации результатов хозяйственной деятельности при минимальных затратах производственных фондов /28/.
Появление микропроцессорной электроники и робототехники открыли путь в плане обеспечения экономически целесообразного массового изготовления и применения гибкоперестраиваемых производственных систем, открыли путь для технического решения задачи создания трудосберегающей технологии.
Задача создания комплекса технических средств для гибкопе-рестраиваемого производства достаточно четко разделяется на три крупных подзадачи /29/:
- создание управляющих вычислительных средств совместно с периферийным оборудованием для разных нужд;
- создание технических средств промышленной автоматизации, включая робототехнику и транспортно-складскую технику;
- создание технологического оборудования (станки, линии оборудования) .
Анализ подлежащих роботизации участков металлургического производства позволяет сделать вывод, что для этой цели выпускаемые серийные промышленные роботы малопригодны /29/. То же самое можно сказать и по существующим роботам для литейного производства.
Это вызвано прежде всего несовершенством существующих роботов для этих целей. В существующей технологии многономенклатурного литейного производства жидкий металл в некоторых операциях может выйти из под контроля литейщика.
Применение литейных роботов, продолжающих имитировать работу руки литейщика с ковшом, не позволяет поднять процесс разливки на современный уровень. Как указано, этим уровнем следует считать уровень гибких автоматических производственных систем. Чтобы жидкий металл не вышел из под контроля следует совмещать транспортные и технологические операции воедино в литейном роботе.
Одним из путей решения этой задачи является применение передвижного закрытого металлопровода от плавильного агрегата до воронки литейной формы. Программное управление движением и дозированием металла осуществляется с помощью МЩ-двигателей, устанавливаемых на металлопровод. Согласование сливного конца металлопровода с заливочной воронкой литейной формы и погружение заборного конца металлотракта на нужную глубину в жидкий металл осуществляется приводами робота.
Схема захвата, транспорта и заливки металла с передвижным металлопроводом приведена на рис. I.I. Эти технологические операции происходят одновременно и параллельно. Во время выдачи очередной дозы металл следующей дозы находится уже на пути к литейной форме. Это создает серьезные предпосылки для повышения производительности литейных роботов.
Уравнения элементов М1Д-привода
Meталлотракт, по которому перемещается металл, связывает МГД-привод в единый агрегат. Металлотракт состоит из соединенных в определенной последовательности каналов МГД-двигателей, каналов расходомеров, а также патрубков с разнообразными фасонными и разветвленными частями.
Под гидравлическим сопротивлением в металлотракте или под гидравлическими потерями Ар подразумевается величина, равная безвозвратной потере полного давления на данном участке.
Отношение потерянного полного давления к скоростному (динамическому) давлению в условном сечении называют коэффициентов где Ар - потеря полного давления; СО - скорость потока жидкости; 9 - удельный вес жидкости. В гидравлических расчетах предполагают, что гидравлическое сопротивление элемента состоит из двух ооставлящих: местного сопротивления и сопротивления трения.
Гидравлическое сопротивление какого-либо элемента металло-тракта определяется следующим образом: от шероховатости стенок; Q - объемный расход жидкого металла, м/с; /- - принятая площадь поперечного сечения, рассчитываемого элемента металлотракта. Значения коэффициентов местного сопротивления для разных конфигураций элементов гидротракта определены экспериментально и приводятся в справочниках /56/. Коэффициенты даются при условии равномерного распределения скоростей во входном сечении рассматриваемого элемента гидротракта. Практически в МТД-приводах М не зависит от числа Рейнольдса RP /56/ и определяется, главным образом, геометрическими размерами рассматриваемого элемента металлотракта.
Типизация основных параметров МГД-привода
В двух предыдущих главах приведены принципы построения и создана математическая модель МЩ-привода. Результаты этих разделов носят общий характер и служат основой для проектирования двухдвигательного М1Д привода. Задачи проектирования можно разделить на две группы:
- проектирование силового канала;
- проектирование канала управления.
Для дальнейшего совершенствования МГД-привода, повышения его экономической эффективности в основу алгоритма проектирования заложена типизация, которая охватывает как силовой, так и канал управления.
Создание МГД-приводов по типоразмерам позволяет автоматизировать также технологическую подготовку литейного производства, что является важным при создании новых гибких автоматизированных литейных систем. При этом с учетом типовых технических средств формовки, заливки и т.д. формируется и создается технология изготовления самих отливок.
В начале стадии проектирования серии МГД-приводов для автоматизированного литейного производства конструктор должен получить ряд важнейших исходных условий и данных.
class4 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ДВУХДВИГАТЕЛШОГО
МГД-ПРИВОДА class4
Конструкция опытного МГД-привода для дозирования свинца
Конструкция МГД-привода ориентирована для дозирования металла из открытого тигля. Общий вид двухцвигательного МГД-привода показан на рис. 4.1. МГД-привод прикреплен посредством шарниров к корпусу и перемещается с помощью ручных приводов. На заборном конце разветвленного металлотракта, выполненный из нержавеющей стали, установлен цилиндрический МГД-двигатель ЦИНС-5 с ферромагнитным сердечником. Для защиты МТД-двигателя во время работы от жидкого металла она охвачена кожухом из нержавеющей стали. На сливном конце металлотракта установлен регулирующий МГД-двига-тель ЦШС-9.
Для питания МГД-двигателей применяются трехфазные тирястор-ные преобразователи, которые размещены в шкафу управления, показанные на рис. 4.2. Токи и напряжения МГД-двигателей измерялись с помощью измерительного комплекта К50. Между МГД-двигате-лями на металлотракте расположен двухканальныи электромагнитный коцдукционный расходомер. Для создания стабильного магнитного поля в зоне электродов расходомера применяется электромагнит, который питается от стабилизатора постоянного тока /58/. Все эти элементы системы созданы в ТІШ. Общий вид стабилизатора показан на рис. 4.3. Сигналы расходомера усиливаются с помощью усилителей Ф7024. По вней длине металлотракт охвачен системой подогрева. Система подогрева построена вне каналов МГД-двигателей на базе нихромовых спиралей, которые установлены в полуоткрытые пазы шамотных кирпичей специальной формы. Мощность нихромовых нагревателей 4,8 кВт.
Процесс дозирования управляется от системы управления "по времени" с дискретностью 0,1 с на базе микрокалькулятора Б-І8А. Система управления показана на рис. 4.4.
