Измеритель внутреннего диаметра обода железнодорожного колеса при прокатке

 

Использование: измерение диаметров круглых изделий, в частности обода железнодорожного колеса. Сущность изобретения: устройство содержит: датчик перемещения каретки (1), два регистра (7, 15). четыре ключа (6, 8, 14, 16), два узла сравнения (2, 12), пять узлов вычитания (3, 13, 21, 24, 26), два узла суммирования (22, 27) два преобразователя (23, 25). узел задания начального; внутреннего Диаметра обода колеса (28). RS-триггер (17). узел ввода сигнала ПУСК (18), узел ввода сигнала Полировка (20), элемент задержки (19),. элемент И (9). узел сравнения с уставкой

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„5U,, 1811577 А3 (я)ю 6 01 8 7/12, 8 21 С 51/00

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВедОмстВО сссР (ГОСПАТЕНТ CCCP) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ

1 (21) 5020269/27 . (57)Использование: измерение диаметров (22) 03.07.91::, круглых изделий, в частности обода желез(46) 23.04.93. Бюл, йк 15 - нодорожного колеса, Сущность изобрете(71) Научно-производственное объединейие - ния: устройство содержит: датчик по автоматизации горнорудных, металлур- перемещения каретки (1). два регистра (7, гических предприятий и энергетических 15), четыре ключа {6, 8, 14, 16), два узла объектов черной металлургии "Днепрчерме- сравнения (2, 12), пять узлов вычитания (3, тавтоматика"...: 13, 21, 24, 26}, два узла суммирования (22, (72) А.А.Конышев, Ю.В.Чернйхов, 27)два преобразователю(23, 25}, узел задаМ,М,Дмитриев, С.А.Королев и К).И.Кузякин ния начального внутреннего диаметра обо{73)Научно-производстаенноеобьединение . да колеса (28), R5-триггер (17), узел ввода. по автоматизации горнорудных, металлур- сигнала "ПУСК" (18), узел ввода сигнала гических предприятий и энергетических "Полировка" (20). элемент задержки (19), объектов черной металлургии "Днепрчерме- элемент И (9), узел сравнения с уставкой тавтоматика" .. (10), блок определения скорости (5), блок (56) Авторское свидетельство СССР ..определения направления перемещения ка- й» 777405, кл. G 01 8 7/12, 1980. ретки (4), узел ввода шаблонов (29), датчик

Авторское свидетельство СССР перемещенйя салазок(11), узел сброса шабМ 1731343, кл, 6 01 В 7/12, 1991. лонов (30). 29-6 — > — 2-3 — 8 — 21 — 23 — 24, (54) ИЗМЕРИТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО ДИА- 29 — 14 — 15- 12 — 13 —.16 — 22 — 26 — 27, 1—

МЕТРА ОБОДА ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО 4 — 5-10 — 9 — 16 — 21 -25 — 26, 11 — 14-15, КОЛЕСА ПРИ ПРОКАТКЕ .. 30 — 15 — 13, 11 — 12 — 9, 18 — 17 — 9, 20 — 19

17- 2 - 9 — S — 22. 1 ил, 1811577

Изобретение относится к измеритель- вход которого соединен с выходом преобранойтехникеиможетбыть использовано при эователя 25. выход узла 26 вычитания поризмерении внутреннего диаметра ободов соединен к одному из входов узла 27 железнодорожных колес в процессе прокат- суммирования, ко второму входу которого ки на колесопрокатном стане. " . " .. 5 подсоединен выход узла 28 задания начальЦелью изобретения является повыше- ного внутреннего диаметра обода колеса, ние точности измерения, выход узла 29 ввода шаблонов каретки и

На чертеже представлена блок-схема . салазок подсоединен к управляющим вхоиэмерителя внутреннего диаметра обода дам ключей 6.и 14, а выход узла 30 сброса . железнодорожного колеса при прокатке на 10 .шаблонов каретки и салазок подсоединен стане, оборудованном механизмами пере- ко входам сброса регистров 7 и 15. мещения каретки коренных и салазок на-. Измеритель работает следующим ображимных валков, . зом, Измеритель содержит датчик 1 переме- Перед началом прокатки партии колес в щения каретки, выход которого соединен со 15 стан. загружается холодная заготовка с развходами узла 2 сравнения, узла 3 вычита- мерами внешнего и внутреннего диаметров ния, блока 4 определения направления дви- обода, равными известным велйчинам соотжения каретки блока 5 определения ветствующих средних диаметров обода госкорости каретки, ключа 6, Выход которого рячей заготовки. На заготовку опускается подсовдинвн ко входу регистра 7, выход ко- 2О верхний наклонный вал стана, затем нажимторого подсоединен ко вторым входам уз- ные валки стана подводят до упора в нее, а . лов сравнения 2 и вычитания 3. Выход узла потом к этой заготовке подводятся корен3 вычитания подсоединен ко входу ключа 8, ные валки, Эти положения механизмов статретий (управляющий) вход узла 3 вычита- на принимаются эа начала отсчетов ния подсоединен к выходу узле 2 сравнения 25 перемещений каретки и салазок стана, т.к. и одному из входов элемента и 9. Второй шаблон каретки Ш» и шаблон салазок LU<. вход которого подсоединен к выходу узла 10 При поступлении сигнала с узла 29 ввосравнения скорости каретки с уставкой, дв шаблона даниые с датчиков перемещевход которого подсоединен к выходу блока ни@ каретки 1 и салазок 11 через ключи 6 и

5 определения скорости каретки, вход кото- Е 14. соответственно, записываются s регистрого подсоединен к выходу блока 4 опреде- ры 7 и 15. Учитывая, что RS-триггер 17 при . ления направления движения каретки, первоначальном включении установлен в выход датчике 11 перемещения салазок tts" исходное состояние, еигнал на выходе элежимных Валков подсоединен ко входам узла мента И 9 равен нулю. при этом данные на 12срввнвиия,уэлв13еычитвиивиклачв14, -35 выходах ключей 8. 16 и на вСех выходах выход которого подсоединен ко входу реги- измерителя Ю, 4а, гг равны нулю. стра15, выходкоторогоподсовдиненжовто- После ввода шаблонов все механизмы рым входам узлов сравнения 12 и узла 13 стана отводятся в исходное положение, s вычитания; выход которого подсоединен ко котором значения на выходе 11 датчика певходу ключа 16, третий (управляющий) вход " ремещения салазок ймеют величину меньузла 13 вычитания подсоединен к выходу еуе, чем Шс, а значения на выходе датчика узла 12 сравнения и третьвве входу элемен- 1 перемещения каретки стана имеют велита И 9; четвертый вход «оторого подсовди- чину большую чем Ш,. нен к прямому выходу RS-триггера 17, к " На второмузле12сравнения сравниваS-входу которого подсоединен выхо@ узла 45 ются данные о.текущем состоянии датчика

18 ввода сигнала "AYCK". а й-входу триггера 11 перемещения салазок стана -Х,:,„и данчереззлемент19 задержки сигнала подузел ные шаблона салазок Ш . Так как в данный

20 ввода сигнала Полировка, ВыхОД элв" момент времени Хс.твк < U3c сигнал на Выхо мента И 9 подсоединен к управляющим axo- де узла 12 равен логическому нулю, Соответдам ключей 8, 16. выход ключа 8 5О ственно, разница между Шслек. и Шс в этом подсоединен к первым входам узлов Вычи- . режиме узлом 13 не вычисляется. Кроме это.Фвиия 21 и суммирования 22, выход ключа го, нулевой сигнал с ВыхОДа узла 12 через

16 подсоединен ко вторым входам узлов элемент 9 дополнительно блокирует ключи вычйтания 21 и суммирования 22, выход уз-:,8 и 16, На первом узле 2 сравнения сравнила 21 вычитания подсоединен к входам пре- 5 ваются между собой данные о текущем сообразователя 23, узла 24 вычитания и стоянии датчика 1 перемещения каретки .преобразователя 25, выход преобраэовате- -Хклек и данные шаблона каретки Ш,. Так лЯ 23 соединей Со втоРым входОм Узла 24 как в данный момент вРемени Хк „к > Ш„, вычитания, выход узла 22 суммирования со- то сигнал на выходе узла 2 равен логической единен со входом узла 26 вычитания, второй единице. Узел 3 при этом вычисляет разницу

1811577 выходе узла 10 сигнал равен логической единице, Таким образом, в процессе прокатки на выходах ключей 8 и 16 формируются сигна5 лы соответственно пропорциональные приращению перемещения каретки стана 6к относительно Ш» и приращению перемещения салазок нажимных валков Лс относительно Шс

10 Определение величины приращения внешнего диаметра обода колеса осуществляется в соответствии с аналитическим выражением

+ (R-r + S2 ) 20 (+ (к,+sr) b где RT — текущая величина внешнего радиу25 са обода колеса;

Ве — известная величина внешнего радиуса обода заготовки перед прокаткой на стане;

S1, S2 — радиусы коренных и нажимных валков соответственно; а, Ь вЂ” расстояние между осью прокатки и осью коренного валка, осью прокатки и осью нажимного валка, соответственно, следующим образом.

35 В узле 21 иэ величины h» вычитается величина Лс в 1 ом преобразовательном элементе 23 эта величина преобразуется в величину

Хс.тек < Шс, Хк.тек < Шк. каретка движется к заготовке.

После того, как значение Хс.т„нажимных валков станет llo величине больше, чем

Шс, сигнал на выходе узла 12 станет равным логической единице и на выходе узла 13 появится сигнал, равный приращению перемещения салазок относительно Шс. Если в этом случае каретка стана ввиду нестабильностей в работе его механизмом еще продолжает движение по направлению к заготовке, то данные с выходов узлов 3 и 13 не обрабатываются, После того, как каретка стана остановится, сигнал на выходе узла 10 станет равным логической единице, При выполнении условия Х . ек Шк собираются 4 все условия необходимые для включения элемента 8 и ключей 8 и 16.

40 а2 +

ЛЭ ((2) (Ro+ S2) b где hD — приращение внешнего диаметра

50 обода колеса, hl3 = (йт — Ro) 2

F > определяется путем построения с исполь55 зованием 3ВМ граничных зависимостей и определения средних значений F> внутри этого сектора.

Одна граничная зависимость этого сектора определяется путем задания в (1) изменемежду Хк.тек и Шк. Однако эти данные не подвергаются дальнейшей обработке, так как ключ 8 находится s закрытом состоянии.

В состоянии, когда каретка и салазки стана находятся в неподвижном состоянии, сигнал и на выходе блока 5 определения скорости равен логическому нулю. Соответственно, .сигнал на выходе узла сравнения скорости каретки с установкой 10 равен логической единице, При появлении сигнала с узла 18 ввода команды "ПУСК" все механизмы стана начинают двигаться к заготовке, à RS-триггер 17 устанавливается в единичное состояние.

При движении каретки стана к заготовке на выходе блока 4 определения направления ее движения появляется сигнал равный логической единице. На выходе блока 5 определения скорости движения каретки сигнал имеет величину равную скорости перемещения каретки, Соответственно, на выходе узла сравнения с уставкой сигнал равен логическому нулю.

Данные с выходов узлов 3 и 13 не обрабатываются при наличии любого из следующих трех условий:

При прокатке заготовки. диаметр которой меньше, чем диаметр эталонной заготовки, в момент времени когда Хс.тек = LUc

Хк.тек < Шк и с выхода узла 2 сигналом логического нуля через элемент 9 обработка данных с выходов узлов 3 и 13 блокируется, Следует отметить, что в процессе раскатки заготовки каретка движется по направлению к своему исходному положению, соответственно, в этом режиме на выходах узлов

4 и 5 сигналы равны логическому нулю, а на

15 Д, — Д = (рт+» )г аг + (1) 1811577

Q + Q = (R> S> )2 2

+ (Rx+s )2 (2 25 где hz — приращение внутреннего радиуса обода.

В узле 22 величины A и ® суммируются. Одновременно во 2-м преобразова- 35 тельном элементе 25, на вход которого подается сигнал с выхода узла 21 формируется сигнал

F2 = г а (4) F2 определяется тем же самым методом, что и Е1..

В узле 26 из величины Лк + 6 вычитается величина F2, в результате чего на выходе этого узла получаем сигнал пропорциональный приращению внутреннего диаметра Жк, Таким образом, предлагаемое устройствО выполняет измерения приращений внутреннего и наружного диаметров колеса с

) нии величины А — А от нуля до максимального значения и получения s каждой точке задания значений RT при полном взаимном переборе значений Si и S2, При подстановке каждого значения R в (2) 5 определяются соответствующие значения

F, из которых в качестве F> выбирается максимальное значение. Другая граничная зависимость этого сектора определяется аналогично, при этом в качестве ее точек 10 выбирается значения F, имеющие минимальную величину, В узле 24 из величины Лк — Ь вычитается величина F>, в результате чего на выходе этого узла получаем сигнал, 15 пропорциональный приращению внешнего диаметра обода колеса hB.

Определение величины приращения внутреннего диаметра обода колеса осуществляется в соответствии с аналитическим 20 выражением учетом меняющих из-за переточек и износа радиусов коренных и нажимных валков.

8 узле 27 выполняется суммирование сигнала приращения внутреннего диаметра

br который поступает на него с выхода узла

26, и сигнала начального внутреннего диаметра, который поступает на другой вход узла 27 с выхода узла 28.

После достижения внутренним диаметром колеса определенной величины с узла ввода "Полировка" 20 через элемент задержка 19 нэ R-вход RS-триггера 17 поступает сигнал, который устанавливает этот RSтриггер в нулевое состояние, блокируя тем самым обработку данных с выхода узлов 3, 13, Элемент задержка сигнала 19 необходим для обеспечения измерений, так как после поступления сигнала "Полировка" еще имеет место некоторый рост измеряемых величин, При этом все механизмы стана возвращаются в исходное состояние и процесс измерений повторяется только после поступления сигнала с узла 18 ввода сигнала "ПУСК".

Перед установкой на стан другой эталонной заготовки сигналов с узла 30 сброса шаблона данные в регистрах 7 и 15 обнуляется.

По отношению к устройству-прототипу предлагаемое устройство обладает повышенной точностью в начальном интервале шкал измерений приращений внутреннего и наружного диаметров за счет исключения влияния указанных вышенестабильностей в работе механизмов стана на процесс измерений.

Формула изобретения

Измеритель внутреннего диаметра обода железнодорожного колеса при прокатке на стане, оборудованном механизмами перемещения каретки коренных и салазок нажимных валков, содержащий датчик перемещения каретки, датчик перемещения салазок, два узла суммирования, три узла вычитания, узел задания начального внутреннего диаметра обода колеса, двэ преобразователя, отличающийся тем, что снабжен двумя регистрами, двумя узлами сравнения, двумя узлами вычитания, четырьмя ключами, блоком определения направления движения каретки. блоком определения скорости каретки, узлом сравнения скорости каретки с уставкой, элементом И, RS-триггером, элементом задержки, узлами ввода сигналов "ПУСК" и "Полировка", узлами ввода и сброса шаблонов каретки и салазок стана, причем выход датчика перемещения каретки подсоединен к входам nepeoro узла сравнения, четвертого уз1811577

Составитель А. Сергеев

Техред М.Моргентал Корректор М.Максимишинец

Редактор

Заказ 1465 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул,Гагарина, 101 ла вычитания. блока определения направления движения каретки, блока определения скорости каретки, первого ключа, выход которого подсоединен к входу первого регист.ра, выход которого подсоединен к вторым входам первого узла сравнения и четвертого узла вычитания, выход которого подсоединен к входу второго ключа, а третий (управляющий) вход которого — к выходу первого узла сравнения и одному из входов элемента И, второй вход которого подсоединен к выходу узла сравнения скорости каретки с уставкой;. вход которого подсоединен к выходу блока определения скорости каретки, вход которого подсоединен к выходу блока определения направления движения. каретки, выход датчика перемещенйя салазок йодсоединен к входам второго узла сравнения; пятого узла вычитания и третьего ключа. выход которого подсоединен к входу второго регистра, выход которого подсоединен к вторым входам второго узла сравнения и пятого узла вычитания, выход которого подсоединен к входу четвертого ключа, третий (управляющий)

5 вход — к выходу второго узла сравнения и третьему входу элемента И, четвертый вход которого подсоединен к прямому выходу

RS-триггера, к S-входу которого подсоеди. йен узел ввода сигнала "ПУСК", а к R-входу

10 через элемент задержка — узел ввода сигна-. ла "Полировка", выход элемента И подсое динен к управляющим входам второго и четвертого ключей, выход второго ключа подсоединен к первым входам первых узлов .

15 вычитания и суммирования, вторые входы которых соединены с выходом четвертого ключа, выход узла ввода шаблонов каретки и салазок подсоединен к управляющим входам . первого и третьего ключей, а выход узла сбро20 са шаблонов каретки и салазок подсоединен к входам сброса первого и второго регистров.