Способ определения массы изделия при пневмотранспортировании

 

Использование: определение массы изделий, перемещаемых при помощи пневмоконтейнеров. Сущность изобретения: создают под транспортируемым изделием воздушную подушку, кратковременным импульсом давления вызывают колебания изделия, и значение массы изделия определяют по результатам серии измерений с последующим усреднением, проводя измерения давления в воздушной подушке и ускорения движения изделия в моменты, когда скорость изделия равна нулю. 3 ил.

Изобретение относится к весоизмерительной технике и может быть использовано для определения массы изделий, перемещаемых при помощи пневмоконвейеров, а также в приборостроении для бесконтактного измерения массы груза с развитой опорной поверхностью.

Известен способ определения массы груза (авт. св. N 1763898 кл. G 01 G 9/00, опубл. 23.09.92), включающий возбуждение вертикальных колебаний упруго подвешенной грузоприемной платформы со свободно размещенным на ней грузом, определение периода колебаний нагруженной платформы и определение по нему величины измеряемой массы, причем, с целью повышения точности определения массы, период колебаний определяют как среднее значение периода свободно затухающих колебаний за данный промежуток времени при устойчивом режиме колебаний, а колебания грузоприемной платформы возбуждают посредством приложения к ней единичного импульса, величина которого выбирается из условия: B = (m_o+ m_x)·η(t)·Δt, где m_o масса грузоприемной платформы; m_x масса груза; η (t) ускорение грузоприемной платформы; Dt время действия импульса силы.

К недостаткам данного способа следует отнести влияние величины массы грузоприемной платформы на точность измерения и наличие механического контакта груза с грузоприемной платформой.

Наиболее близким к предлагаемому является способ определения массы изделия при пневмотранспортировании (авт. св. N 1610303, кл. G 01 G 11/00, опубл. 30. 11. 90), заключающийся в том, что создают под транспортируемым изделием воздушную подушку, кратковременным импульсом давления вызывают колебания изделия и определяют массу изделия по периоду его свободных колебаний.

Недостаток способа, снижающий производительность измерений, - необходимость настройки весоизмерительного устройства перед определением масс изделий данного вида, путем взвешивания изделия этого вида, имеющего эталонную массу.

Технической задачей является повышение производительности и точности измерений путем исключения операции перенастройки при переходе к определению массы другого вида.

Технический результат достигается тем, что способ определения массы изделия при пневмотранспортировании, заключается в том, что создают под транспортируемым изделием воздушную подушку, кратковременным импульсом давления вызывает колебания изделия и определяют массу изделия, при этом значение массы изделия определяют по результатам серии измерений с последующим усреднением, проводя измерения давления в воздушной подушке и ускорения движения изделия в моменты, когда скорость изделия равна нулю, по формуле: где N число измерений давления P_o; M_x масса изделия; t_i моменты времени, когда скорость изделия равна нулю;
P_o среднее давление воздуха в воздушной подушке;
P_a атмосферное давление;
ускорение изделия в момент времени t_i;
g ускорение свободного падения;
S_o площадь опорной поверхности изделия.

Производительность измерений повышается, так как при переходе от одного вида изделий к другому не требуется переналадка измерительного устройства.

Дальнейшее повышение точности можно получить, подавая дополнительные импульсы давления и усредняя результат большего числа измерений.

На фиг. 1 изображено движение изделия, зависшего на воздушной подушке; на фиг. 2 устройство для реализации способа; на фиг. 3 график изменения толщины воздушной подушки.

Способ осуществляется следующим образом.

Изделие с развитой опорной поверхностью располагают на воздушной подушке и в моменты времени, когда вертикальная составляющая мгновенной скорости изделия равна нулю, измеряют величину давления воздуха в подушке и величину вертикальной составляющей ускорения изделия.

Покажем, что указанные величины однозначно определяют значение массы изделия.

Ускорение центра масс изделия пропорционально алгебраической сумме всех действующих сил:

где M_x масса изделия;
h толщина воздушной подушки;
ускорение изделия;
G вес изделия;
F_d равнодействующая сил давления воздуха на поверхность изделия;
F_c сила сопротивления воздуха движению изделия.

Значения указанных сил определяются:
G _x·g, (2)
где g ускорение свободного падения;
Fd (P_o(t)-P_a)·S_o, (3)
где P_a атмосферное давление;
S_o площадь опорной поверхности изделия;
P_o среднее давление воздуха в воздушной подушке.

Среднее давление определяется:
P_o P_k·K,
где P_k абсолютное давление;
К коэффициент геометрического места измерения, зависящий от положения точки измерения давления P_k относительно проекции центра масс изделия на горизонтальную плоскость, проходящую через точку измерения.

где скорость движения изделия.

В моменты времени t_i, когда сила сопротивления F_c также равна нулю, поэтому, формулу 1 можно записать:

Таким образом, измеряя и P_o в моменты времени, когда скорость груза равна нулю, можно определить массу груза по формуле:

где N количество измерений.

Устройство, представляющее собой участок пневмоконвейера, состоит из соединенной с пневмосистемой питающей камеры 1, имеющей перфорированную верхнюю стенку, над которой располагается изделие 2. Датчик давления 3 помещен так, что он измеряет давление в воздушной подушке, образующейся в зазоре между перфорированной стенкой камеры и опорной поверхностью изделия в результате истечения воздуха из питающей камеры. Датчик перемещения 4 определяет изменение толщины воздушной подушки.

Работа устройства происходит следующим образом. Изделие опускают на воздушную подушку, затем подачей импульса давления в питающую камеру, возбуждают его свободные колебания.

Дифференцируя по времени величину перемещения изделия, определяют его скорость и ускорение. В моменты t_i, когда измеряют давление P_o в подушке. Массу изделия вычисляют как среднее арифметическое, по формуле 6.

Для повышения достоверности получаемого результата требуется многократная подача импульсов давления в питающую камеру, причем амплитуда, форма и длительность импульсов практически не влияют на точность определения массы изделия.

Формула изобретения

Способ определения массы изделия при пневмотранспортировании, заключающийся в том, что создают под транспортируемым изделием воздушную подушку, кратковременным импульсом давления вызывают колебания изделия и определяют массу изделия, отличающийся тем, что значение массы изделия определяют по результатам серии измерений с последующим усреднением, проводя измерения давления в воздушной подушке и ускорения движения изделия в момент, когда скорость изделия равна нулю, по формуле

где N число измерений давления Р_о;
M_x масса изделия;
t_i моменты времени, когда скорость изделия равна нулю;
Р_о среднее давление воздуха в воздушной подушке;
Р_а атмосферное давление;
ускорение изделия в момент времени;
g ускорение свободного падения;
S_o площадь опорной поверхности изделия.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3