Главная Случайная страница Контакты | Мы поможем в написании вашей работы! | ||
|
Силовые параметры в прокатных станах (давление металла на валки; крутящие моменты, передаваемые на валки; натяжение полосы при прокатке) измеряют либо с целью контроля и регулирования технологического процесса, либо для исследования условий работы прокатных станов и его отдельных узлов для интенсификации технологического процесса и создания новых прокатных станов и вспомогательного оборудования.
Схема силоизмерительной установки представляет собой ряд последовательно соединенных преобразователей.
Схема силоизмерительной установки
ИП1 – первый измерительный преобразователь (упругий элемент);
ИП2- второй преобразователь (датчик, тензодатчик);
ИП3 – третий преобразователь (мост или полумост);
ИП4 – усилитель;
ИП5 – указатель (показывающий, регистрирующий прибор).
Первый преобразователь—преобразователь механической силы в упругую деформацию называют упругим элементом и он служит для восприятия силового параметра и преобразования его в линейное перемещение или изменение напряженного состояния.
Второй преобразователь — преобразователь линейного перемещения или изменения напряженного состояния в какую-либо электрическую величину.
Третий преобразователь служит для преобразования, изменения емкости, индуктивности, омического сопротивления, магнитного потока и других электрических параметров во изменение силы тока или напряжения, которые уже можно непосредственно усилить и измерить.
Для количественного увеличения (усиления) изменения силы тока или напряжения, если они малы, применяется усилитель. Для отсчета полученных результатов используют указатели или индикаторы.
С точки зрения целей измерения все силоизмерительные устройства можно разделить на две группы:
1) устройства, используемые кратковременно или периодически только в период исследования энергосиловых параметров процесса прокатки при опробовании новых технологических схем или нового оборудования;
2) устройства, находящиеся в непрерывной эксплуатации на стане.
1. УПРУГИЙ ЭЛЕМЕНТ (ПЕРВЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ)
Основное назначение упругого элемента — это преобразование силового параметра в упругую деформацию. В качестве упругих элементов могут использоваться: детали исследуемой машины (станины рабочих клетей при измерении давления металла на валки и шпиндели прокатных валков при измерении крутящих моментов), упругие элементы специальной конструкции, помещаемые в зону действия измеряемых сил.
Форму и размеры упругих элементов второй группы определяют исходя из требований:
1 Должна быть известна зависимость деформации упругого элемента от измеряемого усилия.
2Стабильность работы упругих элементов во времени.
3Частота собственных колебаний упругого элемента должна быть в несколько раз (7-10) больше частоты колебаний нагрузки.
2. ДАТЧИК (ВТОРОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ)
Для измерения малых линейных перемещений в прокатном производстве в качестве второго преобразователя используют омические, индуктивные, емкостные и некоторые другие датчики.
В качестве элемента, омическое сопротивление которого меняется под влиянием деформации, применяют либо металлическую проволоку (тогда датчики называются проволочными), либо фольгу (фольговыми). По конструктивному выполнению проволочные тензодатчик и можно разделить на наклеиваемые и ненаклеиваемые.
Наклеиваемый проволочный тензодатчик представляет собой тонкую проволоку диаметром 10—60 мкм, уложенную чаще всего зигзагообразно и наклеенную на эластичное тонкое прочное основание. К концам проволоки подпаяны выводные проводники. В фольговых тензодатчиках вместо проволоки применяют фольгу толщиной 0,5—10,0 мкм.
Тензодатчики наклеивают на исследуемую деталь или на упругий элемент, с которым они деформируются, как одно целое. Под действием деформации происходит изменение омического сопротивления проволоки, которое изменяется за счет изменения геометрических размеров (уменьшение поперечного сечения и увеличение длины) и изменения удельного сопротивления.
Наибольшее применение в тензодатчиках нашел константан. Применяются также нихром, манганин, хромель и другие материалы.
В качестве основания применяют бумагу и полимерные пленки, слюду и эпоксидные смолы. Для крепления тензодатчика к деталям используют различные клеи.
Основными параметрами наклеиваемых тензодатчиков являются: номинальное сопротивление, база и коэффициент тензочувствительности.
Базой тензодатчика называют расстояние между точками перегиба проволочной спирали (см. рис. 25, а). Применяемые на практике проволочные тензодатчики имеют базу 1,5-100 мм, а фольговые — от 0,4 мм и больше.
Коэффициент тензочувствительности тензодатчика равен (относительное изменение сопротивления/ отн изменение длины тензодатчика) и в основном зависит от материала проволоки.
Полупроводниковые тензодатчики имеют коэф. тензочувствительности в 2 порядка выше чем у проводниковых, но они имеют нестабильные характеристики во времени.
3.ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ В ЭЛЕКТРИЧЕСКУЮ ВЕЛИЧИНУ(ТРЕТИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ)
Изменения омического сопротивления, емкости, индуктивности и других параметров не могут быть непосредственно измерены приборами. В связи с этим требуется их преобразование в электрическую величину, которую можно усилить и измерить с высокой точностью. Такими величинами являются сила тока и напряжение.
Преобразование изменения омического сопротивления, емкости или индуктивности в изменение силы тока или напряжения производят двумя способами: непосредственным включением их в электрическую цепь измерительного прибора или с помощью мостовой схемы.
Несмотря на простоту схемы, преобразователи с непосредственным включением в электрическую цепь сопротивления, емкости и индуктивности имеют существенные недостатки:
1) при нулевом значении измеряемой величины по цепи протекает ток, что уменьшает точность измерения и делает схему чувствительной к температурным колебаниям;
2) требуются высокостабильные источники питания;
3) нелинейность зависимости изменения силы тока от изменения омического сопротивления и индуктивности.
В связи с этим большое распространение получили мостовые схемы, в основе которых лежит мост Уитстона (рис.б). Для сбалансированного моста ток в измерительной диагонали равен нулю, когда . Наибольшей чувствительностью обладает мост постоянного тока при примерно равных значениях сопротивлений всех плеч:R1=R2=R3=R4=R. Для тока моста с одним рабочим датчиком величина тока в измерительной диагонали
4. УСИЛИТЕЛИ
При измерении силовых параметров на прокатных станах используются электрические методы усиления. Наиболее широкое распространение получили магнитные и электронные усилители. Различают ламповые и полупроводниковые усилители. В зависимости от назначения различают усилители напряжения, тока и мощности. По характеру изменения во времени усиливаемого сигнала усилители делят на усилители переменного тока и усилители постоянного тока.
При измерении силовых параметров усиление сигнала наиболее часто оказывается необходимым при использовании проволочных и фольговых тензодатчиков, собранных в мост.
Блок схема измерительной цепи с тензоусилителем приведена на рисунке 31.
Принцип ее работы следующий. Мост, составленный из тензодатчиков R1—R4, наклеенных на упругом элементе, питается синусоидальным напряжением частотой f (несущая частота) от генератора. Возникающий на выходе моста (в результате разбаланса) сигнал, представляющий собой напряжение, промодулированное по амплитуде измерительным процессом , усиливается усилителем и далее подводится к демодулятору. В результате демодуляции на выходе фильтра возникает ток, изменяющийся по закону измеряемого процесса.
Входную цепь тензоусилителя выполняют в двух вариантах: для работы с выносным полумостом и для работы с выносным мостом. В первом случае на упругий элемент наклеивают два плеча, а другие два помещают в корпус тензоусилителя, во втором – все четыре плеча наклеивают на упругий элемент.
5. УКАЗАТЕЛИ
Последним элементом в структурной схеме измерительной установки является указатель. В качестве указателя (для визуальных отсчетов и записи) при измерении силовых параметров в прокатных станах применяют обычные стандартные стрелочные приборы (вольтметры и амперметры), катодные и светолучевые осциллографы.
В стрелочные указатели входит большая группа приборов, отличающихся по принципу преобразования электрической величины в механическое перемещение стрелки-указателя. К ним относятся магнитоэлектрические, электродинамические, электромагнитные и другие приборы. Общий недостаток всех стрелочных приборов — их большая инерционность. Поэтому их применение ограничено случаями прокатки с большой длительностью цикла.
Для измерения быстропеременных величин в цепях постоянного и переменного тока необходимо, чтобы частота собственных колебаний механической системы указателя была достаточно высокой. Для получения высокой частоты собственных колебаний необходимо иметь большой удельный противодействующий момент и возможно меньший момент инерции. Эта задача решена в светолучевых осциллографах. Отдельные элементы осциллографов можно разделить на четыре группы, выполняющие разные функции: 1) гальванометры; 2) регистрирующие устройства; 3) оптическая часть; 4) вспомогательные устройства.
К вспомогательным устройствам относятся электромеханические отметчики времени; регулируемые дополнительные сопротивления к каждому шлейфу; выключатели и переключатели двигателей, осветителей, электромагнитной муфты и др.(устройства для юстировки и идентификации сигналов, устройство для продольного графления бумаги.
Дата публикования: 2014-12-11; Прочитано: 659 | Нарушение авторского права страницы | Мы поможем в написании вашей работы!