Устройство программной закалки длинномерных изделий

 

Свюэ Свветснмд

Свцналистическмх

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) ЗаЯвлено 040180 (21) 2882867/22-02 (51)М. КЛ.

3 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

С 21 D 11/00

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий

Опубликовано 230981 Бюллетень № 35

Дата опубликования описания 230981 (53) УДК 621 785 .616(088.8) Ь

Э.С. Заневский, Г.В. Кропачев, T.Ñ. ЛегбтКина, „*

И. N. Лицын и В. А. Раков

I ;t

Пермский политехнический инсти (12) Авторы изобретения (11) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ПРОГРАММНОЙ ЗАКАЛКИ ДЛИННОМЕРНЫХ

ИЗДЕЛИЙ

Изобретение относится к технике закалки длинномерных иэделий, например труб, валов переменных сечений в эакалочном баке, и может быть использовано в металлургической промышленности.

Известно закалочное устройство, позволяющее производить программную закалку длинномерных иэделий с переменным поперечным сечением, если сечение изменяется ступенчато (1).

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство для программной закалки длинномерных изделий, в котором с целью излучения надлежащей,степени закалки по высоте закалинаемого иэделия, имеющего переменную конусность, использован блок датчиков дискретного изменения конусности сечения, подающий соответствующие сигналы на программный блок, который выдает задание на регулятор скорости. Регулятор скорости воздействует на подъемный механизм, изменяя скорость подъема изделия согласно технологическому процессу (2 ).

Однако известные устройства программной закалки длинномерных иэделий не учитывают глубину погружения ЗО закаливающих изделий в эакалочную среду (воду, масло и т.д.). При закалке таких изделий последние должны погружаться в закалочную жидкость так, чтоб их верхний срез находился ниже поверхностного слоя этой жидкости.

Обильное парообраэование, фонтанирование эакалочной жидкости во время закалки не позволяют при визуальном контроле точно определять момент конца погружения иэделий в закалочную среду. В результате этого в каждом конкретном случае закалки изделий одного и того же вида, они погружаются в эакалочную жидкость на различную величину. Неконтролируемая глубина погружения иэделий вносиа значительную ошибку в выполнение эаданнои технологической программы закалки, а следовательно, существенным образом влияет на качество эакаливаемых изделий. Погружение иэделий на большую величину ведет к их переохлаждению, к возможному появлению трещин, недопустимому короблению и т.д., а погружение на недостаточную .величину — к недокалу.

Цель изобретения вЂ,. повышение точности выполнения заданного темпера—

865942 турного режима, т.е. н конечном итоге — качества закалки длинномерных изделий.

Эта цель достигается тем, что в устройство программной закалки длинномерных изделий, содержащее подъемныи механизм, выход которого соединен со входом блока датчиков дискретного изменения конусноети, который через программный блок соединен со входом регулятора скорости, выходом соединенного со входом подъемного механизма, введены блок измерения глубины погружения и датчик перемещения, первый вход которого. соединен с подъемным механизмом, второй вход датчика подключен к выходу программного блока скорости, а выход датчика перемещения соединен с первым входом блока измерения глубины погружения, второй вход которого соединен с выходом блока датчика дискретного измерения конусности, а выход блока изменения глубины погружения подключен к программному блоку скорости.

С помощью введенных блоков осуществляется измерение глубины погружения изделий и соответствующая коррекция режима закалки.

На фиг. 1 привецена структурная схема устройства программной закалки, -на фиг. 2 — структура датчика перемещений; на фиг. 3 — взаимное расположение зуба шестерни и датчика перемещения, на фиг. 4 — структура блока измерения глубины погружения, на фиг. 5 — схема программного блока. устройство содержит подъемный механизм 1, блок 2 датчиков дискретного изменения конусности, датчик 3 перемещения, блок 4 измерения глубины погружения, программный блок 5 скорости, регулятор б скорости.

Подъемный механизм 1 включает лебедку 7 подъема, привод которой осуществляется через редуктор 8 асинхронным двигателем с фазным ротором 9.

Блок 2 датчиков дискретного изменения конусности включает редуктор

10, диамагнитный прерыватель — стрелку 11, бесконтактные датчики 12, установленные на диске 13 согласно программе дискретного изменения конусности. Цатчики представляют собой . электронные генераторы гармонических колебаний с самовозбуждением, срыв генерации которых происходит при наличии в их прорези диамагнитной стрелки 11.

Логика работы блока,2 такова,что в исходном состоянии (перед началом погружения заготовки в закалочную жидкость) на диамагнитную стрелку

11 реагирует, т.е. готов к работе, только один датчик 12 — датчик конца опускания, а все остальные заблоки рованы (исключены иэ работы), После завершения полного погружения срабатывает датчик 12 конца опускания,одновременно заблокируются все остальные датчики 12. Выходы всех датчиков блока 2 подключены к одному иэ входов блока 5. Кроме этого, выход датчика 12 конца опускания подключен к входу блока 4 глубины погружения.

Датчик 3 перемещения — индуктивный датчик. Он устанавливается вблизи выходной шестерни редуктора 8.Датчик генерирует импульсы при наличии возле него каждого зуба шестерни. В итоге датчик преобразует линейное перемещение заготовки в дискретную форму. При известном коэффициенте ре15 дукции редуктора 8 нетрудно определить цену каждого импульса, выдаваемого датчиком 3. Далее, осуществляя счет импульсов датчика 3, легко определять величину перемещения заготовки. Датчик 3 перемещения подключается к блоку 4 по сигналу с датчика

12 конца опускания, а отключается счетчиком времени блока 5.

Блок 4 измерения глубины погружения содержит двоичный счетчик импульсов и перестраивающийся дешифратор.

Вход счетчика подключается к выходу датчика 3 перемещения только при срабатывании датчика 12 конца опускания.

Выход же дешифратора блока 4 постоянно подключен ко входу счетчика времени блока 5. Сам.дешифратор блока 4 настраивается с учетом заданной скорости подъема (сигнал на выходе дешифратора появляется только при условии поступления с датчика 3 перемещения в блок 4 определенного количества импульсов, что должно соответствовать конкретному интервалу времени, например одной секунде). Благодаря

10 этому, в процессе погружения заготовки ниже зеркала эакалочной жидкости измеряется глубина погружения (суммируется количество импульсов, поступающих с датчика 3 перемещения) и по

45 заданной скорости подъема (настройка дешифратора), которая для данного отрезка (глубины погружения) может быть выбрана произвольной, определяется время, необходимое для определения этой..глубины. Это время вычитается из программного времени нахождения заготовок в эакалочной среде. датчик 3 перемещения (фиг. 2 и 3) содержит LC генератор 14 синусоидальных колебаний, работающий в режиме

H прерывистой генерации (при наличии зуба главной шестерни подъемного устройства генерация имеет место,при отсутствии зуба ее нет), выпрямитель

15, сглаживающий фильтр 16 и эмитщо терный повторитель 17, обеспечивающий согласование выходного сопротивления фильтра со входом счетчика блока 4 измерения глубины погружения.

Блок 4 измерения глубины погружен ния (фиг. 4) содержит двоичный 12-и

865942 разрядный счетчик 18 импульсов, перестраиваемый дешифратор 19,например пири.лидального типа.

В программный блок 5 скорости (фиг. 5) входят генератор 20 линейно изменяющегося напряжения, нуль-орган

21, регулируемый источник 22 постоянного напряжения. Выходное напряжение этого элемента определяет угол открывания тиристоров блока 6, т.е. н конечном итоге — скорость двигателя подъемного устройства. Подключение того или иного предварительно выставленного, соответствующего заданным скоростям напряжения осуществляется датчиками блока дискретного изменения конусности.

Кроме того, в блок 5 скорости входят заторможенный блокинг-генератор

23, управляющий тиристорным коммутатором блока 6 регулятора скорости,,.задающий генератор 24 прямоугольных Щ импульсов, подключающийся к двоично .десятичному счетчику датчиком конца опускания, двоично-десятичный счетчик 25 и перестраиваемый дешифратор

26, определенной коммутацией которого задается (реализуется) программа времени, т.е. времени нахождения закаливаемой заготовки под водой.

Для реализации требуемых скоростей .извлечения заготовок блоком 6 мо- ЗО жет быть использован, к примеру,вертикальный метод управления. В этом случае блок 5..скорости должен содержать генератор линейно изменяющегося напРяжения, Регулируемый источник 35 постоянного напряжения, нуль-орган и заторможенный блокинг-генератор.При этом генератор пилообразного напряжения постоянно подключен к одному из входов нуль-органа. На второй вход нуль -органа подключается соот- 40 ветствующей величины напряжение задания при срабатывании очередного датчика 12 блока 2. В момент равенства напряжения "пыли" и напряжения задания с выхода нуль-органа на блокинг- 4 генератор поступает запускающий импульс. Блокинг-генератор 5 открывает на определенный угол тиристор коммутатора блока 6 и двигатель подъемного механизма 1 развивает соответст- О вующую скорость. При срабатывании следующего датчика 12 блока 2 к нульоргану блока 5 подключается напряжение задания другой величины, в ре зультате чего изменяется угол зажигания тиристоров блоков 6, и подъемный 55 механизм 1 переводится на другую скорость.

Для задания временных выдержек эакаливаемых заготовок в воде блок 5 содержит программный счетчик време- 40 ни, который может быть реализован,например, по следующей схеме.

Задающий генератор импульсон частотой 1 Гц подключается датчиком 12 конца опускания к входу дноично-деся- ф5 тичного счетчика, выходы которого соединены с перестраивающимся дешифратором. Ввод требуемой программы временных выдержек для разных заготовок осуществляется .распайкой разъемов, коммутирующих выходы триггерон двоично-десятичного счетчика со входами дешифратора, который через промежуточное реле выдает в блок 6 сигнал на включение подъемного механизма и, кроме того, отключает датчик

3 перемещения от блока 4.

Регулятор 6 скорости состоит иэ нескольких тиристорных коммутаторов, при включении каждого иэ которых шунтируется та или иная часть сопротивлений роторной цепи двигателя 7 подъемного механизма 1.

Устройство программной закалки длинномерных изделий работает следующим образом

Перед началом закалки в блок 2 датчиков дискретного изменения конусности вводится программа скоростей извлечения для каждого участка конусности (датчик 13 соответствующим образом размещается на диске). В блоке 5 скорости программный счетчик времени настраивается на время с (см. фиг. 3, на которой приведен один иэ возможных технологических режимов закалки) устанонкой соответствующего разъема в дешифраторе. В блоке 4 из-:. мерения глубины погружения счетчик и дешифратор настраиваются с учетом известной скорости извлечения на этом отрезке.

Далее заготовка, подлежащая закал.— ке, устанавлинается над баком так, чтобы ее нижний срез находился на уровне нулевой отметки (фиг. 1). Затем включается питание на нсю систему °

Оператор, пользуясь ручным управлением подъемного механизма 1, осуществляет погружение нагретой заго-.. товки в закалочную среду. В процессе опускания диамагнитная стрелка 11, жестко связанная через редуктор 10 с подъемным механизмом 1, перемещается по направлению к датчику 12, задающему точку совпадения среза эаго тонки с поверхностным уровнем закалочной среды (датчик конца опускания)

При достижении стрелкой 11 датчика 12 конца опускания он срабатывает. В результате этого .Разблокируются. нсе датчики 12 блока 2, в блоке

4 измерения глубины погружения Ко входу программного счетчика подключается датчик 3 перемещения, в программном блоке 5 скорости включается счетчик времени (задающий генератор подключается к входу двоично-десятичного счетчика), на пульте управления подъемным механизмом 1 загорается сигнальная лампочка "Конец опускания" и оператор прекращает процесс

865942 погружения (останавливает подъемный механизм).

Таким образом, начиная с момента срабатывания датчика 12 конца опускания и до полной остановки заготовки, в счетчике блока 4 глубины погружения записывается путь, который проходит верхний срез изделия от поверхностного уровня (эеркала) эакалочной жидкости до точки остановки, т.е. практически вся глубина погружения. По мере заполнения счетчика глубины погружения с программного дешифратора блока 4, настроенного со-. ответственно наперед заданной скорости подъема, в программный счетчик времени блока 5 через определенное число импульсов с датчика,3 перемещения блоком 4 выдаются сигналы (им-. пульсы). В итоге программный счетчик времени блока 5 скорости, отсчитывающий время с< (фиг. 3), задает ко- 20 манду на подъем в блок 6 с упреждением во времени на величину, необходимую на преодоления измеренной глубины погружения с заданной ско-. ростью. Поэтому верхний срез изде-. лия достигает, поверхностного уровня эакалочной жидкости точно по окончании времени его нахождения t4 в закалочной среде, заложенного программой.

Дальнейшее функционирование системы осуществляется согласно программе, заложенной в блоке 5 скорости и блоке 2 датчиков дискретного изменения конусности. По мере извлечения первого .участка заготовки диа магнитная стрелка перемещается по направлению к датчику 12, фиксирующему точку перевода подъемного механизма 1 на скорость, с которой должен извлекаться, второй участок заготовки. При срабатывании датчика 12 40 подъемный механизм через блоки 5 и б переводится на другую скорость и т «да

Описанное .устройство программной закалки благодаря введению блока 4 4 измерения глубины погружения и датчика 3 перемещения позволяет за счет коррекции общего .времени нахождения изделия в закалочной среде повысить качество закалки и, кроме того, исключить появление возможных механических поврежцений иэделий (трещин) в процессе закалки, т.е. снизить проценР выхода бракованных заготовок.

Пример. Допустим, известно, что заготовка погрузилась на глубину ®

Н = 100 см, что соответствует, к примеру, 100 импульсам с датчика 3 перемещения (Н = 100 см=ФН = 100 имп), скорость подъема составляет 10 CM/с, что соответствует 10 имп/с. (Чй " . ф0

10 cM/с V< = 10 имп/c) а время с выдержки в закалочной жидкости равно 30 с (фиг. 3).

Требуется составить программу работы дешифратора счетчика погруже- Я ния с учетом заданной скорости подъема (Ч„= 10 имп/с ), составить программу работы счетчика времени блока

5 с учетом заданного времени и определить время упреждения

Поскольку цена входного импульса счетчика времени блока 5 составляет

1 с (частота 1 Гц), то при скорости подъема, равной 10 имп/с, с дешифратора блока 4 в счетчике времени блока 5 сигнал должен поступать с приходом каждого десятичного импульса датчика 3 перемещения. Поэтому разъемы, включаемые между счетчиком глубины погружения и его дешифратором, распаивается так, чтобы через десять импульсов с датчика 3 перемещения в счетчик времени блока 5 поступал первый импульс, через двадцать импульсов — второй, через тридцать третий и т.д.

Счетчик времени и его дешифратор в блоке 5 необходимо настраивать так, чтоб на его выходе сигнал на подъем формировался через 30 с, т.е. при наличии тридцатого импульса с задающего генератора блока 5. Это достигается соответствующей распайкой разъема, включаемого между счетчиком времени и его дешифратором в блоке 5.

Для определения времени упреждения сУ необходимо величину глубины погружения (Н = 100 имп,) поделить на заданную скорость подъема (Vä

10 имп/c) т.е. t 40offO 1б с.

У

При цене импульса счетчика времени блока 5; равного 1 с, для реализации сУ, равного 10 с, с выхода дешифратора блока 4 на вход счетчика времени блока 5 должно поступить десять импульсов. Эти десять импульсов поступают в счетчик времени в процессе опускания при прохождении заготовкой участка глубины прохождения.При рассмотренной настройке блока 4 именно такое количество импульсов он будет выдавать в счетчик времени блока

5. В итоге счетчик времени сформирует сигнал на подъем через время, равное разности t< -t У 30-10=20 с, т.е. раньше на 10 с начала процесса подъема. При скорости подъема, равной 10 см в секунду, в течение 10 с заготовка>преодолевает путь, близкий к 100 см, т.е. практически через 30 с верхний срез заготовки достигает уровня зеркала закалочной жидкости.

Таким образом, блок 4 глубины погружения совместно с датчиком 3 перемещения позволяет выполнить заданный температурный режим (фиг. 3) с большой точностью.

Формула изобретения

Устройство программной закалки длинномерных изделий, содержащее подъемный механизм, блок датчик..зв

865942

10 дискретного изменения конусности изделия, программный блок, регулятор скорости, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения качества закалки изделия, оно содержит блок измерения глубины погружения и датчик перемещения, первый вход которого соединен с подъемным механизмом, второй вход датчика подключен к выходу программного блока скорости, а выход датчика перемещения соединен с первым входом блока измерения глубины погружения, второй вход которого соединен с выходом блока датчиков, дискретного иэменения конусности,а выход блока измерения глубины погружения подключен к программному блоку скорости..

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9 24430, кл. С 21 0 1/62, 1930.

2. Авторское свидетельство СССР

9 553299, кл. С 21 0 11/00, 1975.

865942

Составитель А. Абросимов к о Е, Рошко

Редактор Н. Егорова Техред 3. Фанта Корректор

Заказ 7993/40 Тираж 621 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4