Устройство для определения предела прочности формовочных смесей на разрыв

ССОЗ СОВЕТСНИХщичлмпююащРЕСПУБЛИН эа С О й 3 00 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ;, ИН АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Харьковскии филиал Всесоюзного научно-исследовательского ийститута- литейного машиностроения, литейной технологии и автоматизации литейного производства(56) 1. Авторское свидетельство СССР Мф 972319, кл. С 04. 3/00, В .22. С .19/04.(54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯПРЕДЕЛА ПРОЧНОСТИ 4 ОРИОВОЧНЫХ СМЕСЕЙНА РАЗРЫВ по авт. св 9,972319,.о т л и ч а,ю щ е е с я тем, что,806 1130823 А с целью повышения производительностиустройства, упрощения использованияего н повышения достоверности измерения, оно .снабжено блоком автоматической компенсации начального электрического .сопротивления смеси, содержащим соединенные последовательно триггер, схему И счетчик импульсов ицифроаналоговый преобразователь, причем второй н, третий входы схемы Исоединены соответственно с выходомгенератора тактовой частоты и с соответствукеиим выходом блока управленияциклом, вход триггера соединен с выходом счетчика аналого-цифровогопреобразователя 1 а выход цвроаналогового преобразователя подключен;квходу аналого-цифрового преобразователя через коеееутатор.Изобретение относится к области испытания материалов на прочность, в частности формовочных и стержневых смесей, используемых в литейном производстве., 5По основному авт. св. У 972319 известно устройство для определения предела прочности формовочных смесей на разрыв, в котором образец, из формовочной смеси, заформованной 10 в разъемную гильзу, подвергается нагреву с торца гильзы. При помощи щупа, вводимого.в образец, контролируется электрическое сопротивление слоя смеси на уровне разъема гильзы. 15По мере движения при прогреве переувлажненного слоя от торца гильзы к уровню ее разъема сопротивление смеси уменьшается, что вызывает изменения напряжения, поступающего на 20 входаналого-цифрового преобразователя 1 АЦП). Когда сопротивление достигнет минимальной величины, что соответствует моменту нахождения переувлажненного слоя на уровне разъема гиль зы, срабатывает ахема, содержащая АЦП и дополнительный счетчик, после чего блок управления циклом формирует команду на отвод нагревателя и включе ние силовозбудителя. Последний соз дает линейно-нарастающее усилие разрыва образца, которое воспринимается тензорезисторным.датчиком и преобразуется в цифровую форму с помощью того же АЦП, Поокольку .в устройстве . З 5 используется нереверсивный АЦП следящего уравновешивания, то он обеспечивает,запоминание максимального усилия разрыва (,Ц .Однако это устройство требует пе ренастройки, если начальное электрическое сопротивление смеси 1 которое зависит от влажности. смеси и ве состава) будет изменяться в широких пределах. 45Действительно, напряжение с делителя, состоящего из резистора и сопротивления смеси, поступает на АЦП и преобразуется в числовую формуПри дальнейшем прогреве образца и образовании. переувлажненного слоя число в АЦП будет расти, что может . привести к переполнению АЦПчисловая емкость которого ограничена, т.е. устройство обнаружения экстремума проводимости не срабатывает. Поскольку начальное напряжение с делителя резистор - смесь зачастую больше,чем приращение .напряжения, вызванноеобразованием переувлажненного слоя(а для обнаружения экстремума нужнов АЦП преобразовать именно изменениенапряжения с делителя), то начальноенапряжение с делителя необходимоскомпенсировать. напряжением смещения.Однако это можно сделать для какогото диапазона начальных напряжений,Если же будет испытываться образециз смеси, сопротивление которой зна-чительно отличается от того диапазона, на который настроено устройство(выбором величины напряжения смещения), то возможны два случая. Вопервых, напряжениесс делителя станет значительно меньше напряжениясмещения и даже при переувлажнениислоя смеси оно не превысит напряжения смещения. В этом случае число вАЦП останется нулевым, и схема обнаружения экстремума не сработает.Во-вторых напряжение с делителя намного превысит напряжение, смешения,что приведет к переполнению АЦП приобразовании переувлажненного слоя иувеличении напряжения с делителя, Ив этом случае. устройство обнаруженияэкстремума также.не сработает в нужный момент. Оно может работать правильно, если влажность смеси, например, изменяется в пределах 37. Если же влажность смеси выйдет за тотдиапазон в ЗЕ, на которое настроеноустройство, то следует изменить уставку напряжения смещения, При исследованиях смесей их влажность может изменяться от 2 до 107., т.епотребуется 3-4 уставки напряжения смещения.Таким образом, если сопротивлениесмеси значительно отличается от тогодиапазона, на который настроено данное устройство, то узел автоматического. определения момента прохожденияпереувлажненным слоем уровня разъемагильзы может не сработать, что вызывает необходимость перенастройки уст"ройства снижает егр производительность, уменьшает достоверность результата измерения, усложняет пользованиеустройством.Целью изобретения является повышение производительности и достоверности измерения, упрощение использования устройством,Для достижения этой цели устройство для определения предела прочности формовочных смесей на разрывснабжено блоком .автоматической компенсации начального электрического сопротивления смеси, содержащим соединенные последовательно триггер, схему И, счетчик импульсов и цифроаналоговый преобразователь, причем второй и третий входы схемы И соединены соответственно с выходом генератора тактовой частоты и соответствующим выходом блока управления, цик лом, вход триггера соединен с выходом счетчика аналого-цифрового преобразователя, а выход цифроаналогового преобразователя подключен через коммутатор к входу аналого-циФрового 15 преобразователя.Такое выполнение устройства,позволяет автоматически. компенсировать начальное напряжение с делителя, одним из плеч которого является сопротив ление смеси, благодаря чему обеспечивается. воэможность срабатывания узла автоматического определения момента нахождения переувлажненного слоя. на уровне разъема гильзы при широких 15 колебаниях состава и влажности испытуемых смесей.На Фиг, 1 приведена схема устройства для определения предела прочности Формовочных. смесей; на фиг. 2 - 0 схема блока управления циклом.Устройства содержит электропроводящий щуп.1, закрепленный с электронагревателем 2, имеющим. привод 3 подъема-опускания. Неиэолированный конец щупа 1 находится на уровне разь. ема гильзы 4 и кольца 5. В гильзе 4 с кольцом 5 запрессован стандартный образец 6. К одному полюсу источника 7 питания подсоединена гильза 4, к 40 другому - щупчерез резистор 8. Резистор 8 и сопротивление смеси между щупом 1 и. гильзой 4 образуют делитель напряжения который подключен .на вход коммутатора 9. Второй вход 45 коммутатора 9 соединен с, выходом тенэорезисторного датчика 1 О. Выход коммутатора 9 подключен к входу АЦП.11. Аналого-цифровой преобразователь содержит элемент 12, сравнения, усидитель 13 рассогласования выход которого управляет ключом 14. Генератор 15 тактовой частоты. через ключ 14 подсоединен к входу счетчика 16, кодовый выход. которого соединен с входами цифрового,индикатора 17 и цифро- аналогового преобразователя (ЦАП) 18, выход. которого подан на вход элемента 12 сравнения, второй вход которого является входом АЦП 11.Счетчик 19 имеет счетный вход, подключенный к выходу, генератора так- товой частоты,.и шину сброса, подключенную к.выходу ключа 14 Выход счетчика 19 подключен к входу блока 20, управления циклом управляющие выходы которого соединены.с приводом 3 подьема-опускания. нагревателя, силовозбудителем 21, управляющим входом комму" татора 9, шиной 22 сброса АЦП 1, а также с входом. блока 23 автоматической компенсации начального сопротивления смеси. Последний содержит соединенные последовательно триггер 24, схему И 25, счетчик 26, цифроаналоговьп 3 преобразовательЦАП ) 27.Входы схемы И 25 подключены к выходу блока 20 управления циклом, к выходу генератора 15 тактовой частоты и к выходу счетчика 16.Бпок 20 управления циклом (фиг. 2) содержит, соединенные последовательно конечный выключатель,28 и одновибра-. тор 29. Выход одновибратора 29 соединен с входами, сброса триггера 24,счетчика 26 и счетчика.19 (эти связина Фиг. 1 не показаны, с первым входом запуска одновибратора 30, а также с входом предварительиой установки сдвигового регистра 31. Первый выход регистра 31 соединен с входом формирователя 32 выдержки времени и входом ключа.33, а выход формирователя 32 выдержки. времени соединен с управляющим входом ключа 33. Второй выход регистра 31 соединен .с вторым входом запуска одновибратора 30. Выходы одновибраторов 29 и 30, сдвигового регистра 31, ключа 33 являются управля -ющими выходами блока 20 управления циклом,Устройство .работает. следующим образом.Разъемную гильзу 4,с заформоваииымв нее образцом б устанавливают. в устройство. При этом гильза 4 воздействует на конечный выключатель 28, последний срабатывает и запускает одно- вибратор 29, который формирует импульс сброса триггера 24, счетчика 26счетчика 19, а также осуществляет запуск. одновибратора 30, который сбрасывает. счетчик 16 и осуществляет установку в.исходное состояние сдвигового регистра 31 при котором на егопервом выходе, появляется сигнал, вклю Ф 1130823 6чающий привод 3 опускания нагревателя2. Таким образом, осуществляется автоматическая подготовка всех узлов устройства и запуск цикла измерения.Цикл измерения начинается с опускания 5нагревателя 2 приводом 3 на гильзу 4,При этом щуп.1 внедряется в образец6. По мере лрогрева,образца влага ис паряется из слоев, прилегающих к нагревателюи конденсируется в е 1 це непрогретом лежащем ниже слое. Образуется переувлажненный слой, который стечением времени прогрева перемещается внутрь образца, По мере приближения этого слоя к концу щупа 1 электрическое сопротивление смеси междущупом 1 и гильзой 4 уменьшаетсячтовызывает изменение напряжения на выходе делителя. На данном этапе. циклаизмерения блок 20 управления циклом 20устанавливает коммутатор 9 в такоеположение, что на вход, АЦП 11 поступает напряжение с делителя резистор8 - смесь и напряжение,с выхода блока 23 автоматической компенсации начального сопротивления смеси. В начале цикла измерения счетчик 26 находится в нулевом состоянии и напряжениена выходе ЦАП 27 также нулевое, Врезультате этого разность напряжений на входе блока 12 сравнения, уси.ленная усилителем 13, формирует сигнал, запирающий ключ 14. Через некоторое время, достаточное для внедрения щупа 1 (это время задается форми"З 5рователем 32 выдержки времени), открывается ключ 33, и блок 20 управления циклом формирует открывающий сигнал на схему И 25, и через нее импульсы тактовой частоты от генератора 15 начинают поступать на счетчик26. При этом начинается увеличениенапряжения на выходе ЦАП 27., Такпродолжается до тех пор, пока разность на входе блока 12 сравнения не 45изменит свой знак и после усиленияусилителем 13 несформирует сигнал,открывающий ключ 14. При этом начинают поступать импульсы от генератора 15 на счетчик 16. Появление уже 50первых чисел в счетчике 16 вызываетопрокидывание триггера 24, которыйзакрывает схему И 25, число в счетчике 26 перестает изменяться, соответственно перестает изменяться напряжение на выходе ЦАП 27,Таким образом, на данном этапецикла начальное напряжение делителя резистор 8 - смесь компенсируется напряжением с ЦАП 27. Емкость счетчика 26 и ЦАП 27 невелика, Достаточно обеспечить 3-4 ступени компенсирующего напряжения с выхода ЦАП 27., чтобы обеспечить работу устройства со смесями, имеющими влажность 1-127.При дальнейшем прогреве и образовании переувлажеиного слоя напряжение делителя изменяется.и вновь вызывает изменение знака разности сигналов на входе блока 12,сравнения, которая усиливается усилителем,13 и открывает ключ 14. Очередной импульс от генератора 15 проходит на счетчик 16, увеличивая число в нем на "1". Это вызывает увеличение на определенную ступеньку напряжения на выходе.ЦАП 18, что приводит к изменению знака разности сигналов.на входе блока 12 сравнения и запиранию ключа 14. Таким же образом при дальнейшем прогреве формируется очередной импульс на счетчик 16.Когда проводимость смеси достигнет максимальной величины, т.е. переувлажнеиный слой достигнет уровня разьема гильзы, скорость изменения напряжения с выхода делителя резистор 8 - смесь уменьшается Соответственно уменьшается частота. рабочих импульсов на счетчик 16.С помощью счетчика 19 контролируется период между импульсами рабочей частоты на входе счетчика 16. Каждый такой импульс осуществляет сброс счетчика 19, а в период между. импульсами делитель заполняетая импульсами тактовой частоты,.от генератора 15, Если время между рабочими импульсами на входе счетчика 16 1 и шине Сброс счетчика 19) увеличится настолько, что счетчик 19 успеет переполниться, то будет сформирован выходной. импульс, который поступит на блок 20 управления циклом. В этом блоке 20 импульс поступит на вход сдвигового регистра 31, который перейдет в следующее 1 второе) состояние, при котором исчезает сигнал на первом выходе регистра. 31 а также на выходе ключа 33, и.появляется сигнал на втором выходе регистра 31. Этот момент соответствует заверщению процесса образования переувлаж- . ненного слоя на уровне разъема гильзы. Блок 20 переводит устройство на следующий этап цикла изменения. На этом этапе отводится нагреватель 2 приводомР Ю Фю. Заказ 9606/33 краж 822 Подписное. ая ШП антф, г. Узгород, уя.Проектн 3 от гильзы 4, включается силовозбу" днтель 21, который формирует линейно нарастающее усилие разрыва образца, воздействуя,на отрывное кольцо 5, пе-. реключается коммутатор 9, обеспечивая 5 подключение на вход АЦП 1 сигнала с выхода тензорезисторного датчика 10, воспринимающего усилие разрыва, формируется также блоком 20,импульс сброса показаний АЦП 11,. который поступает на вход 22 сброса с выхода одновибратора 30.Усилие на разрыв, образца преобразуется в электрический сигнал тензорезисторным датчиком 10, а затем в цифровую форму с помощью АЦП 11,. Когда происходит разрыв.образца,. сигнал с тензодатчика 10 резко уменьшается, но поскольку в АЦП 11. используется нереверсивный. счетчик 16, то в нем 2 О остается число, соответствующее максимальной величине, силы, имевшей место .перед разрывом образца. Таким образом, на этапе разрыва образца АЦП 11 используется для запоминания раз рывного усилия. После разрыва образца ключ 14 за- . крыт, импульсы рабочей;:частоты на входе счетчика 6 1 а также на шине "Сброс" счетчика 19) исчезают, счетчик 19 переполняется импульсами тактовой .частоты .и формирует на блок 20 сигнал об окончании, цикла измерения. Этот очередной импульс со .счетчика 19 переводит сдвиговый регистр 31 в, третье состояние., при котором исчезает сигнал с второго выхода .регистра 31. Блок 20 отключает.силовозбуднтель. Показания в АЦП 11 сохраняются до следующего цикла измерение, когда сигнал. "Сброс" от блока 20 установит счетчики .6, .26,и триггер 24 в.исходное;состояние. Показания с АЦПмогут быть переданы. в ЗВИ. дая обработки и регистрации. либо в АСУ авто-, матической линии. Годовой экономический эффект наодно устройство составит 0,50,8 тыс.руб.