Вимірювання зусилля (моменту) плющення

Методи вимірювання технологічних навантажень.

Показники технологічних навантажень.

Вимірювання технологічних навантажень

Лекція № 28

1 Показники технологічних навантажень.

2 Методи вимірювання технологічних навантажень.

До основних технологічних навантажень при плющенні відносяться:

1) зусилля і моменти плющення;

2) зусилля натягнення прокатуваної смуги.

Вимірювання зусилля (моменту) в пристрої виконується з використанням пружного вимірювального елементу, або пружного перетворювача, яким може бути існуюча деталь пристрою або ж він може спеціально вводитися для проведення вимірювань.

У якості вихідної величини пружного перетворювача може розглядатися його деформація, а також для перетворювачів з магнітопружніх матеріалів - магнітна проникність матеріалу, а з п’єзоелектричних - електричний заряд.

При вимірюванні технологічних навантажень при прокатці в основному застосовують пружні перетворювачі зусилля (моменту) в деформацію і магнітну проникність. При цьому для подальшого перетворення деформації зазвичай використовують тензорезисторні, а магнітної проникністі - індуктивні вимірювальні перетворювачі.

Конструктивно відособлена сукупність пружного перетворювача і тензорезистора, призначена для вимірювання зусилля (моменту), називається тензорезисторним перетворювачем зусилля (моменту).

Індуктівні вимірювальні перетворювачі застосовують для вимірювання зусиль і моментів двох типів, схеми яких показані на мал. 1.

а) Перетворювач з обмотками, розташованими в тілі пружного елементу, призначений для вимірювання зусилля Р, показаний на мал. 1, а. Він складається з первинної 2 і вторинною 3 обмоток, розташованих в крізних отворах пружного перетворювача 1.

б) Перетворювач із зовнішнім розташуванням обмоток, призначений для вимірювання моменту М, показаний на мал. 1, б. Він включає первинну 2 і вторинну 3 обмотки, складені з двох частин і намотані на П-образні сердечники 4 і 5. Обмотки перетворювачів розташовуються під кутом 45° до напрямів двох найбільших по абсолютній величині головних деформацій пружного елементу і під кутом 90° один до одного. Вихідною величиною індуктивних перетворювачів є взаємна індуктивність вторинної і первинної обмоток, а вхідною - різниця значень магнітної проникності матеріалу пружного перетворювача в напрямах головних деформацій.

При навантаженні пружного перетворювача його магнітна проникність в різних напрямках змінюється по-різному: деформація стиснення визиває зменшення, а розтягування - збільшення магнітної проникності. Це приводить до того, що взаємна індуктівність обмоток перетворювача змінюється. В той же час при дії на пружний перетворювач факторів, що однаково змінюють магнітну проникність на всіх напрямках, взаємна індуктивність обмоток залишається незмінною.

Якщо живити первинну обмотку індуктивного перетворювача змінним струмом, то у вторинній обмотці індуктуватиметься е. д. с, залежна від зусилля (момента), що діє на пружний перетворювач. Якщо на первинну обмотку подається постійний струм, то е. д. с, індукована у вторинній обмотці, залежатиме від похідній сприйманого пружним перетворювачем зусилля (моменту) за часом.

Для підвищення потужності вихідного сигналу можна застосовувати декілька сполучених між собою індуктивних перетворювачів.

Конструктивно відособлена сукупність пружного перетворювача і індуктивних перетворювачів розглянутих типів, призначена для вимірювання зусилля (моменту), називається магніто-анізотропним перетворювачем зусилля (моменту).

Малюнок 1 – Схема індуктивних перетворювачів з обмотками, розташованими в тілі пружного перетворювача (а) та із зовнішнім розташуванням (б)

При автоматизації прокатних станів, як правило, зусилля плющення в кліті вимірюється за допомогою двох перетворювачів зусилля - поодинці на кожну станіну кліті. Зусилля плющення визначається як сума зусиль, що сприймаються кожним з перетворювачів.

Перетворювач зусилля може встановлюватися в станіні кліті з горизонтальним розташуванням валків в наступних місцях:

1)між натискним гвинтом і подушкою верхнього валка;

2)між подушкою нижнього валка і нижньою поперечиною станини;

3)між натискною гайкою і верхньою поперечиною станини

При автоматизації прокатних станів знаходить використання непряме вимірювання моменту плющення в кліті на підставі результатів вимірювання показників процесу в двигуні приводу робочих валків кліті.

Момент плющення

Мв = j(Мс-Мт),(3.1)

де Мс - статичний момент двигуна приводу робочих валків кліті;

Мт - момент тертя в приводі, приведений до валу двигуна;

j - передавальне число редуктора приводу валків.

Статичний момент двигуна

Мс = М - Мд (3.2)

де М - повний момент двигуна; Мд - динамічний момент двигуна.

Динамічний момент двигуна

(3.3)

де J-сумарний приведений до валу двигуна момент інерції приводу; m - кутова швидкість двигуна.

Для двигуна постійного струму паралельного збуждення

(3.4)

де k_м - постійний коефіцієнт, що характеризує конструктивні особливості двигуна; Ф - магнітний потік збудження; I- струм якоря. Магнітний потік збудження

де Iв - струм збудження; Ф(Iв) - функція намагнічування.

З урахуванням цього на підставі виразів (3.2) - (3.4) можна записати

(3.5)

Протіво-е. д. с. двигуна визначається виразами

(3.5)

(3.6)

де U - напруга на якорі двигуна; R - опір якоря двигуна; k_e - постійний коефіцієнт, що характеризує конструктивні особливості двігуна. Коефіцієнти kм і ke, що входять у вирази (3.4) і (3.6), в системі СІ зв'язані співвідношенням -

(3.8)

Прирівняємо праві частини рівнянь (3.6) і (3.7) і вирішимо отримане рівняння відносно Ф.

(3.9)

З отриманих виразів виходить, що якщо функція намагнічення двигуна Ф(Iв) і момент тертя МТ відомі, то, вимірюючи струм якоря I, струм збудження Iв і кутове прискорення двигуна dω/dt, можна визначити момент плющення Мв. Якщо відомий момент тертя М_Т, то, вимірюючи напругу на якорі U, струм якоря I, кутову швидкість ω і кутове прискорення dω>/dt двигуна, можна визначити момент плющення Мв з виразів (3.2) і (3.9).

Дата добавления: 2014-01-07