Aktuatorer i støberiautomationssystemer
Aktuatorer i automatiske processtyringssystemer er designet til direkte at påvirke det kontrollerede objekt eller dets kontroller.
Krav
Drev skal opfylde følgende krav:
-
have så lineære statiske egenskaber som muligt;
-
have tilstrækkelig kraft til at sætte kontrolobjektet eller dets organer i bevægelse i alle driftsformer;
-
have den nødvendige ydeevne;
-
at sikre den enkleste og mest økonomiske regulering af produktionsværdien;
-
har lav styrekraft.
Egenskaber ved arbejde i støberier
Automatiseringssystemer til støbeprocesser er kendetegnet ved tilstedeværelsen af to kontroltilstande: fjernbetjening og automatisk.
For drev i fjernstyringssystemer er hovedindikatorerne energi, derudover kræves driftsmæssige, strukturelle og økonomiske egenskaber.
For drev i automatiske styresystemer er de vigtigste deres statiske og dynamiske egenskaber, som påvirker stabiliteten og kvaliteten af reguleringen. Disse karakteristika ved valget af aktuatorer i automationssystemer til støbeprocesser skal tages i betragtning i deres design.
De vigtigste energiparametre for drev (fjernbetjening) er det nominelle drejningsmoment (kraften udviklet ved den nominelle styring) og startdrejningsmomentet (kraften, der udvikles på tidspunktet for tænding under påvirkning af det nominelle styresignal).
Forholdet mellem startmomentet og drevets reducerede inertimoment bestemmer dets inerti, det vil sige tiden fra bevægelsens start til udgangselementets nominelle bevægelseshastighed i en stabil tilstand. For at reducere accelerationstiden bør startmomentet ikke overstige 2 - 2,5 nominelt drejningsmoment.
I positionsstyringssystemer, hvor styrehandlingen har to sætpunkter, skal aktuatorerne give mulighed for at ændre styrehandlingen fra den maksimale værdi.
I systemer med konstanthastighedsregulatorer bestemmes kontrolhandlingen på objektet af reguleringsorganets bevægelsestidspunkt, hvis permutationshastighed afhænger af aktuatorernes tekniske data.
I proportionale styresystemer er reguleringshandlingen på objektet proportional med parameterens afvigelse fra den indstillede værdi, og proportionalitetsfaktoren afhænger af aktuatorens design, bremseanordningerne og efter tur efter tur.
I en række automatiske styresystemer til støbeprocesser er aktuatorerne dækket af feedback på regulatorens position. En avanceret evaluering af drevenes statiske og dynamiske egenskaber udføres under hensyntagen til deres nøjagtighed og hastighed.
Ved design af aktuatorer er det nødvendigt at indstille bevægelseshastigheden af dens udgangsenhed ved nominel belastning og et styresignal svarende til den nominelle bevægelseshastighed af outputenheden.
En bred vifte af aktuatorer bruges i støberiautomatiseringssystemer. Ved design er de opdelt i elektromekaniske, elektromagnetiske, hydrauliske, pneumatiske og kombinerede.
Elektromekaniske drev
Elektromekaniske drev bruges til at styre forskellige stop- og reguleringsfunktioner i automationssystemer. Sættene kan omfatte en elektrisk motor, gearkasse, endestopkontakter, momentbegrænsende kobling og feedbacksensor.
Elektromekaniske drev omfatter anordninger til drejning af spande til automatisk hældning, åbning og lukning af tragte til vejning af dispensere i blande- og blandesystemer, påfyldning af smelteværker mv.
I disse støbeprocesser giver elektromekaniske drev:
-
fjern- eller automatisk start af det elektriske drev ved hjælp af startknapperne "Luk" og "Åbn";
-
stop af det elektriske drev i enhver mellemposition ved hjælp af knapper eller kontakter på endestop;
-
nødstop i tilfælde af kritiske overbelastninger;
-
fjernlyssignalering af arbejdslegemets endepositioner (elevator, bunden af tragten, hældeske osv.;
-
elektrisk blokering af andre mekanismer.
Elektromagnetiske drev
Elektromagnetiske drev er en kombination af en elektromagnet med en mekanisk enhed, der bevæges af den. De bibringer fremadgående bevægelse til det kontrollerede organs drev.
Elektromagnetiske aktuatorer bruges til at styre ventiler, porte, ventiler og spoler i automationssystemer til regulering af tilførsel af kuppelstråler, opvarmning, iltforsyning i stålfremstillingsprocessen, i systemer vha. elektrohydrauliske eller elektropneumatiske anordninger, hvor magnetventilen bevæger styreventilen mv.
Ulempen ved magnetventiler og ventiler er, at der ved næsten øjeblikkelig omskiftning kan opstå vandslag.
Hydrauliske drev
Hydrauliske aktuatorer er meget udbredt i automatiske støbelinjer og -systemer på grund af det faktum, at de tillader betydelige kortsigtede handlinger på 5 - 7 gange overbelastning, har store udgangsmomenter (kræfter) ved små størrelser og kan give vinkelaccelerationer på over 20.000 rad / s .
De mest udbredte hydrauliske stempeldrev, hvor petroleumsolier, syntetiske væsker, alkohol-glycerinblanding osv. bruges som arbejdsvæske.
I støbesystemer er de mest almindeligt anvendte stempeldrev enkelt- og dobbeltvirkende.
Ulemperne ved hydrauliske drev inkluderer deres store masse, betydelige strømforbrug til kontrol og vanskeligheder med at eliminere ulykker.
For at rette op på nogle af de vigtigste mangler er valget af bremsemetode og -lov og beregningen af designparametrene for bremseanordningerne for de hydrauliske cylindre, der anvendes i støberiet, af særlig betydning.
Valget af visse hydrauliske cylindre og bremseanordninger bestemmes af den måde, de fungerer på. Ved lave hastigheder er det tilladt at bruge drivende hydrauliske cylindre uden bremseanordninger med bremsning af de bevægelige dele af strukturer eller udstyr mod begrænseren. Når arbejdshastigheden stiger til 80 mm / s, er det nødvendigt at bruge bremseanordninger.
Pneumatiske drev
Pneumatiske drev konstruktion på samme måde som hydraulisk. Deres forskelle ligger i arbejdsmediets egenskaber (gas og væske) Gassens kompressibilitet har en negativ effekt på systemets drift, især under betydelige belastninger og accelerationer.
Pneumatiske drev er opdelt i stempel og membran. Pneumatiske stempelaktuatorer er almindelige i støberier på grund af deres enkelhed og lave omkostninger.
Samtidig tvinger det aggressive miljø i støbeprocesser designere til at udvikle specielle pneumatiske cylindre til automatiske støbemaskiner. Sådanne pneumatiske cylindre er fremstillet i et lukket design, hvor deres stænger ikke kommer i kontakt med miljøet.
De bruger envejscylindre forbundet med et enkelt tandstang til et gear på udgangsakslen. Akslens rotation omdannes af krumtappen til lineær bevægelse, og selvom dobbeltkonverteringen resulterer i et krafttab, er disse mekanismer holdbare.
Kombinerede aktuatorer
De nye enheder fra Festo giver dig mulighed for at løse opgaver med enkle motoriserede bevægelser og intelligent udveksle data fra en controller til en PLC via IO-Link. Denne serie af elektriske drev kombinerer enkeltheden ved pneumatik med fordelene ved elektrisk automatisering.
De elektriske drev i Simplified Motion-serien er bevægelsesløsninger med integreret motorisering og styring til simple opgaver. De giver dig mulighed for at betjene og idriftsætte uden software efter "plug and play"-princippet.
Parametre for frem- og returhastighed, aktiveringskraft, slutpositionsindstilling, dæmpning og manuel styring kan indstilles direkte på drevet ved hjælp af fysiske knapper.
Valg
Når du vælger aktuatorer til støbeautomatiseringssystemer, skal du overveje deres hastighed, effektivitet, stille drift. Hver af disse målinger kan i en eller anden grad være vigtige for at løse et bestemt automatiseringsproblem.
Der er dog et hovedkriterium, der bør foretrækkes i designet eller valget af enhver aktuator - det er høj pålidelighed.
I denne forbindelse anbefales det at bruge mere udbredt, når det er muligt, elektromagnetiske og elektromekaniske drev med enkle kinematiske skemaer.
I tilfælde, hvor der anvendes hydrauliske eller pneumatiske drev, skal man være opmærksom på tætningsanordningernes pålidelighed og på reduktionen af massen af de bevægelige dele.