Школа для Электрика. Все Секреты Мастерства. Образовательный сайт по электротехнике  
ElectricalSchool.info - большой образовательный проект на тему электричества и его использования. С помощью нашего сайта вы не только поймете, но и полюбите электротехнику, электронику и автоматику!
Электрические и магнитные явления в природе, науке и технике. Современная электроэнергетика, устройство электрических приборов, аппаратов и установок, промышленное электрооборудование и системы электроснабжения, электрический привод, альтернативные источники энергии и многое другое.
 
Школа для электрика | Правила электробезопасности | Электротехника | Электроника | Электрические аппараты | Электрические машины
Автоматизация | Робототехника | Возобновляемая энергетика | Тренды, актуальные вопросы | Научно-популярные статьи | Контакты



 

База знаний | Избранные статьи | Эксплуатация электрооборудования | Электроснабжение
Электрические аппараты | Электрические машины | Электропривод | Электрическое освещение

 Школа для электрика / Автоматизация производственных процессов / Исполнительные механизмы в системах автоматизации литейных процессов


 Школа для электрика в Telegram

Исполнительные механизмы в системах автоматизации литейных процессов


Исполнительные механизмы в системах автоматического управления технологическими процессами предназначены для непосредственного воздействия на управляемый объект или его органы управления.

Требования

Исполнительные механизмы должны удовлетворять следующим требованиям:

  • иметь по возможности линейные статические характеристики;

  • обладать мощностью, достаточной для приведения в движение объекта управления или его органов во всех режимах работы;

  • иметь необходимое быстродействие;

  • обеспечить по возможности простое и экономичное регулирование выходной величины;

  • иметь малую мощность управления.

Особенности при работе в литейных цехах

Цех литейного предприятия

Для систем автоматизации литейных процессов характерно наличие двух режимов управления: дистанционного и автоматического.

Для исполнительных механизмов в системах дистанционного управления основные показатели энергетические, кроме того необходимы эксплуатационные, конструктивные и экономические характеристики.

Для исполнительных механизмов в системах автоматического управления наиболее важными являются их статические и динамические свойства, которые влияют на устойчивость и качество регулирования. Эти особенности выбора исполнительных механизмов в системах автоматизации процессов литья необходимо учитывать при их проектировании.

Главными энергетическими параметрами исполнительных механизмов (дистанционное управление) являются номинальный момент (усилие, развиваемое при номинальном управляющем воздействии) и пусковой момент (усилие, развиваемое в момент включения под действием номинального управляющего сигнала).

Отношение пускового момента к приведенному моменту инерции исполнительного механизма определяет его инерционность, т. е. время от начала движения до установившейся номинальной скорости перемещения выходного органа. Для уменьшения времени разгона пусковой момент не должен превышать 2 — 2,5 номинального момента.

В системах позиционного регулирования, когда регулирующее воздействие имеет два установленных значения, исполнительные механизмы должны обеспечивать возможность изменения управляющего воздействия от максимального значения.

В системах с регуляторами постоянной скорости управляющее воздействие на объект определяется временем перемещения регулирующего органа, скорость перестановки которого зависит от технических данных исполнительных механизмов.

В системах пропорционального регулирования регулирующее воздействие на объект пропорционально отклонению параметра от заданного значения, а коэффициент пропорциональности зависит от конструкции исполнительного механизма, тормозных устройств и выбега после отключения.

В ряде систем автоматического управления литейными процессами исполнительные механизмы охватываются обратными связями по положению регулирующего органа. Укрупненная оценка статических и динамических свойств исполнительных механизмов осуществляется при рассмотрении их точности и быстродействия.

При проектировании исполнительные механизмы необходимо установить скорость перемещения его выходного устройства при номинальной нагрузке и управляющий сигнал, соответствующий номинальной скорости перемещения выходного устройства.

В системах автоматизации литейного производства применяют весьма разнообразные исполнительные механизмы. По конструкции их делят на электромеханические, электромагнитные, гидравлические, пневматические и комбинированные.

Электромеханические исполнительные механизмы

Электромеханические исполнительные механизмы используют для управления разнообразными запорными и регулирующими рабочими органами систем автоматизации. В их комплекты могут входить электродвигатель, редуктор, конечные выключатели, муфта предельного момента для защиты двигателя от перегрузок и датчик обратной связи.

Электромеханические исполнительные механизмы

К электромеханическим исполнительные механизмы относятся устройства поворота ковшей автоматизированной заливки, открывания-закрывания бункеров весовых дозаторов в системах шихтовки и смесеприготовления, загрузки плавильных агрегатов и др.

Автоматизация технологических процессов и производств

В указанных процессах литья электромеханические исполнительные механизмы обеспечивают:

  • дистанционный или автоматический пуск электропривода с помощью пусковых кнопок «Закрыть» и «Открыть»;

  • остановку электропривода в любом промежуточном положении с помощью кнопок или контактов путевых выключателей;

  • аварийный останов при критических перегрузках;

  • дистанционную световую сигнализацию крайних положений рабочего органа (подъемника, днища бункера, литейного ковша и др.;

  • электрическую блокировку с другими механизмами.

Электромагнитные исполнительные механизмы

Электромагнитные исполнительные механизмы представляют собой совокупность электромагнита с перемещаемым им механическим устройством. Они сообщают поступательное движение приводу управляемого органа.

Электромагнитный исполнительный механизм

Электромагнитные исполнительные механизмы используют для управления клапанами, вентилями, задвижками и золотниками в системах автоматизации процессов регулирования подачи ваграночного дутья, подогрева, подачи кислорода в сталеплавильном процессе, в системах с применением электрогидравлических или электропневматических устройств, в которых электромагнит перемещает распределительный золотник и др.

Недостаток электромагнитных клапанов и вентилей заключается в том, что при практически мгновенных переключениях могут возникать гидравлические удары.

Гидравлические исполнительные механизмы

Гидравлические исполнительные механизмы широко применяют в автоматических литейных линиях и системах благодаря тому, что они допускают значительные кратковременные  5 — 7-кратные перегрузки, имеют большие выходные моменты (усилия) при малых размерах и могут обеспечить угловые ускорения свыше 20 000 рад/с.

Шаровой кран с гидравлическим и пневматическим приводом высокого давления

Наиболее широко используют гидравлические поршневые исполнительные механизмы, где в качестве рабочей жидкости применяют нефтяные масла, синтетические жидкости, спирто-глицериновую смесь и др.

В литейных системах чаще других используют поршневые исполнительные механизмы простого и двойного действия.

К недостаткам гидравлических исполнительные механизмы следует отнести их большую массу, значительную мощность, расходуемую на управление и трудности ликвидации аварий.

Для исправления некоторых основных недостатков особое значение имеет выбор способа и закона торможения и расчет конструктивных параметров тормозных устройств гидроцилиндров, используемых в литейном производстве.

Выбор тех или иных гидроцилиндров и тормозных устройств определяется режимом их работы. При небольших скоростях допустимо применение приводных гидроцилиндров без тормозных устройств с остановкой движущихся частей конструкций или оснастки об упор. При увеличении рабочей скорости до 80 мм/с необходимо применение тормозных устройств.

Пневматические исполнительные механизмы

Пневматические исполнительные механизмы

Пневматические исполнительные механизмы строят по такой же схеме, что и гидравлические. Различия их заключаются в свойствах рабочей среды (газа и жидкости). Сжимаемость газа оказывает отрицательное влияние на быстродействие системы, особенно при значительных нагрузках и ускорениях.

Пневматические исполнительные механизмы делят на поршневые и мембранные. В литейном цехе распространен поршневые пневматические исполнительные механизмы благодаря их простоте и низкой стоимости.

Вместе с тем агрессивные среды в процессах литейного производства вынуждают конструкторов разрабатывать специальные пневмоцилиндры для литейных автоматов. Такие пневмоцилиндры изготовляют в закрытом исполнении, при котором их штоки не соприкасаются с окружающей средой.

В них применяют односторонние цилиндры, соединенные одним штоком- рейкой с зубчатым колесом на выходном валу. Вращение вала преобразуется кривошипом в поступательное движение, и, хотя двойное преобразование ведет к потере мощности, эти механизмы долговечны.

Комбинированные исполнительные механизмы

Современные пневматические приводы

Новые приводы от Festo позволяют решать задачи с помощью простых движений с электроприводом и интеллектуально обмениваться данными от контроллера к ПЛК через IO-Link. Эта серия электроприводов сочетает в себе простоту пневматики с преимуществами электрической автоматики.

Электроприводы серии Simplified Motion представляют собой решения по перемещению со встроенной моторизацией и управлением для простых задач. Они позволяют работать и вводить в эксплуатацию без программного обеспечения, по принципу: «подключено и работает».

Параметры для скорости подачи и возврата, силы нажатия, задания для конечного положения, демпфирования и ручного управления могут быть установлены непосредственно на приводе с помощью физических кнопок.

Выбор

При выборе исполнительныж механизмов для систем автоматизации литейного производства учитывают их быстродействие, экономичность, бесшумность в работе. Каждый из этих показателей в той или иной степени может иметь важное значение для решения конкретной задачи автоматизации.

Однако имеется главный критерий, которому необходимо отдавать предпочтение при конструировании или выборе любого исполнительного механизма — это высокая надежность.

В связи с этим целесообразно шире использовать, где возможно, электромагнитные и электромеханические исполнительные механизмы с несложными кинематическими схемами.

В случаях применения гидравлических или пневматических испольнительных механизмов необходимо уделять внимание надежности уплотнительных устройств и понижению массы движущихся деталей.

Смотрите также: Технические средства измерения и контроля в литейном производстве