Actuatoren in automatiseringssystemen voor gieterijen
Actuatoren in automatische procesbesturingssystemen zijn ontworpen om rechtstreeks invloed uit te oefenen op het bestuurde object of de bedieningselementen ervan.
Vereisten
Aandrijvingen moeten aan de volgende eisen voldoen:
-
zo lineair mogelijke statische kenmerken hebben;
-
voldoende kracht hebben om het besturingsobject of zijn organen in alle werkingsmodi in beweging te brengen;
-
beschikken over de vereiste prestaties;
-
om de eenvoudigste en meest economische regeling van de productiewaarde te waarborgen;
-
hebben weinig stuurkracht.
Functies bij het werken in gieterijen
Automatiseringssystemen voor gieterijprocessen worden gekenmerkt door de aanwezigheid van twee besturingsmodi: op afstand en automatisch.
Voor aandrijvingen in afstandsbedieningssystemen zijn de belangrijkste indicatoren energie, daarnaast zijn operationele, structurele en economische kenmerken vereist.
Voor aandrijvingen in automatische regelsystemen zijn de belangrijkste hun statische en dynamische eigenschappen, die de stabiliteit en kwaliteit van de regeling beïnvloeden. Met deze kenmerken van de keuze van actuatoren in automatiseringssystemen voor gietprocessen moet bij het ontwerp rekening worden gehouden.
De belangrijkste energieparameters van aandrijvingen (afstandsbediening) zijn het nominale koppel (de kracht ontwikkeld bij de nominale besturing) en het startkoppel (de kracht ontwikkeld op het moment van inschakelen onder invloed van het nominale stuursignaal).
De verhouding van het startkoppel tot het verminderde traagheidsmoment van de aandrijving bepaalt de traagheid, dat wil zeggen de tijd vanaf het begin van de beweging tot de nominale bewegingssnelheid van het uitvoerelement in een stabiele toestand. Om de acceleratietijd te verkorten, mag het startkoppel niet hoger zijn dan 2 - 2,5 nominaal koppel.
In positionele regelsystemen waarbij de regelactie twee instelpunten heeft, moeten de actuatoren de mogelijkheid bieden om de regelactie te wijzigen vanaf de maximale waarde.
In systemen met constante snelheidsregelaars wordt de regelactie op het object bepaald door de bewegingstijd van het regellichaam, waarvan de permutatiesnelheid afhangt van de technische gegevens van de actuatoren.
In proportionele regelsystemen is de regelactie op het object evenredig met de afwijking van de parameter van de ingestelde waarde, en de evenredigheidsfactor hangt af van het ontwerp van de actuator, reminrichtingen en na trip na trip.
In een aantal automatische besturingssystemen voor gieterijprocessen worden de actuatoren afgedekt door feedback over de stand van de regelaar. Een geavanceerde evaluatie van de statische en dynamische eigenschappen van de aandrijvingen wordt uitgevoerd rekening houdend met hun nauwkeurigheid en snelheid.
Bij het ontwerpen van actuatoren is het noodzakelijk om de bewegingssnelheid van het uitvoerapparaat bij nominale belasting in te stellen en een stuursignaal dat overeenkomt met de nominale bewegingssnelheid van het uitvoerapparaat.
In automatiseringssystemen voor gieterijen wordt een grote verscheidenheid aan actuatoren gebruikt. Door hun ontwerp zijn ze onderverdeeld in elektromechanisch, elektromagnetisch, hydraulisch, pneumatisch en gecombineerd.
Elektromechanische aandrijvingen
Elektromechanische aandrijvingen worden gebruikt om verschillende stoppende en regelende werklichamen van automatiseringssystemen te besturen. Kits kunnen een elektromotor, versnellingsbak, eindschakelaars, koppelbegrenzingskoppeling en feedbacksensor bevatten.
Elektromechanische aandrijvingen omvatten apparaten voor het draaien van emmers voor automatisch gieten, openen en sluiten van trechters voor weegdispensers in meng- en mengsystemen, het vullen van smelterijen, enz.
Bij deze gietprocessen zorgen elektromechanische aandrijvingen voor:
-
op afstand of automatisch starten van de elektrische aandrijving met behulp van de startknoppen "Sluiten" en "Openen";
-
het stoppen van de elektrische aandrijving in elke tussenstand door middel van knoppen of contacten van eindschakelaars;
-
noodstop bij kritieke overbelasting;
-
lichtsignalering op afstand van de eindposities van het werklichaam (lift, bodem van de trechter, gietpan, enz.;
-
elektrische blokkering door andere mechanismen.
Elektromagnetische aandrijvingen
Elektromagnetische aandrijvingen zijn een combinatie van een elektromagneet met een mechanisch apparaat dat daardoor wordt bewogen. Ze verlenen voorwaartse beweging aan de aandrijving van het bestuurde orgaan.
Elektromagnetische actuatoren worden gebruikt om kleppen, poorten, kleppen en spoelen in automatiseringssystemen te regelen voor het regelen van de toevoer van dome-jets, verwarming, zuurstoftoevoer in het staalproductieproces, in systemen die gebruikmaken van elektrohydraulische of elektropneumatische apparaten, waarin de solenoïde de regelklep beweegt, enz.
Het nadeel van magneetventielen en ventielen is dat er bij vrijwel ogenblikkelijk schakelen waterslag kan ontstaan.
Hydraulische aandrijvingen
Hydraulische actuatoren worden veel gebruikt in automatische gietlijnen en -systemen vanwege het feit dat ze aanzienlijke kortetermijnacties van 5 - 7 keer overbelasting mogelijk maken, grote uitgangsmomenten (krachten) hebben bij kleine afmetingen en hoekversnellingen kunnen bieden van meer dan 20.000 rad / s.
De meest gebruikte hydraulische zuigeraandrijvingen, waarbij petroleumoliën, synthetische vloeistoffen, alcohol-glycerine-mengsels, enz. Als werkvloeistof worden gebruikt.
In gietsystemen zijn de meest gebruikte zuigeraandrijvingen enkel- en dubbelwerkend.
De nadelen van hydraulische aandrijvingen zijn onder meer hun grote massa, aanzienlijk stroomverbruik voor besturing en moeilijkheden bij het elimineren van ongevallen.
Om enkele van de belangrijkste tekortkomingen te corrigeren, zijn de selectie van de remmethode en -wet en de berekening van de ontwerpparameters van de reminrichtingen van de hydraulische cilinders die in de gieterij worden gebruikt van bijzonder belang.
De keuze van bepaalde hydraulische cilinders en reminrichtingen wordt bepaald door de manier waarop ze werken. Bij lage snelheden is het toegestaan aandrijvende hydraulische cilinders zonder reminrichtingen te gebruiken met het remmen van de bewegende delen van constructies of apparatuur tegen de begrenzer. Wanneer de werksnelheid toeneemt tot 80 mm / s, is het noodzakelijk om reminrichtingen te gebruiken.
Pneumatische aandrijvingen
Pneumatische aandrijvingen constructie op dezelfde manier als hydraulisch. Hun verschillen liggen in de eigenschappen van het werkmedium (gas en vloeistof).De samendrukbaarheid van het gas heeft een negatief effect op de werking van het systeem, vooral bij aanzienlijke belastingen en versnellingen.
Pneumatische aandrijvingen zijn onderverdeeld in zuiger en membraan. Pneumatische zuigeractuatoren zijn gebruikelijk in gieterijen vanwege hun eenvoud en lage kosten.
Tegelijkertijd dwingt de agressieve omgeving in gietprocessen ontwerpers om speciale pneumatische cilinders te ontwikkelen voor automatische gietmachines. Dergelijke pneumatische cilinders worden vervaardigd in een gesloten ontwerp waarbij hun stangen niet in contact komen met de omgeving.
Ze gebruiken eenrichtingscilinders die door een enkele tandheugel zijn verbonden met een tandwiel op de uitgaande as. De rotatie van de as wordt door de kruk omgezet in lineaire beweging, en hoewel de dubbele conversie resulteert in vermogensverlies, zijn deze mechanismen duurzaam.
Gecombineerde actuatoren
Met de nieuwe apparaten van Festo lost u taken op met eenvoudige motorische bewegingen en wisselt u intelligent gegevens uit van een controller naar een PLC via IO-Link. Deze serie elektrische aandrijvingen combineert de eenvoud van pneumatiek met de voordelen van elektrische automatisering.
De elektrische aandrijvingen van de Simplified Motion-serie zijn bewegingsoplossingen met geïntegreerde motorisering en besturing voor eenvoudige taken. Ze stellen u in staat om zonder software te werken en in bedrijf te stellen, volgens het "plug and play"-principe.
Parameters voor aanvoer- en retoursnelheid, bedieningskracht, eindpositie-instelling, demping en handmatige bediening kunnen direct op de aandrijving worden ingesteld met behulp van fysieke knoppen.
Keuze
Houd bij het kiezen van actuatoren voor automatiseringssystemen voor gieterijen rekening met hun snelheid, efficiëntie en stille werking. Elk van deze statistieken kan in meer of mindere mate belangrijk zijn voor het oplossen van een bepaald automatiseringsprobleem.
Er is echter één belangrijk criterium waaraan de voorkeur moet worden gegeven bij het ontwerp of de selectie van een actuator: hoge betrouwbaarheid.
In dit opzicht wordt aanbevolen om waar mogelijk op grotere schaal elektromagnetische en elektromechanische aandrijvingen met eenvoudige kinematische schema's te gebruiken.
In gevallen waarin hydraulische of pneumatische aandrijvingen worden gebruikt, moet aandacht worden besteed aan de betrouwbaarheid van de afdichtingsinrichtingen en aan de vermindering van de massa van de bewegende delen.