Устройство программной закалки длинномерных изделий

Союз Советснмк Свциалистических РесиубпикОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ щ 865942 втоаскомю свидитильств 61 Дополнительное к авт. свид-ву м3 22) Заявлено 0401,80 с присоединением зая 21 2882867/22-0 о С 21 Государственный комите СССР по делам изобретений и открытий3) Приорите Опубликовано 23,0981. Бюллетень Но ЗДата опубликования описания 23.09,81 3) УДК 621 785 616(088 8) 1(7,С. Легбткина,2) Авторыизобретения ч невск ИМ. Рако ий политехнический инст с(54) УСТРОЙСТВО ПРОГРАММНОЙ ЗАКАЛКИ ДЛИННОМЕРНЫ ИЗДЕЛИЙнуюи эадолжны стьднлся жидкос 5 а с 5 и ые устройств длинномерных глубину погр ение точ темпера Изобретение относится к технике закалки длинномерных иэделий, напримертруб, валов переменных сечений в эакалочном баке, и может быть использовано в металлургической промышленности.Известно эакалочное 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 длин- номерных 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 н регулятор скорости, Регулятор скоро ти воздействует на подъемный механизм, изменяя скорость подъема изделия согласно технологическому процессу 2 .Однако иэвестн а программной закалки иэделий не учитывают ужения закаливающих изделий в эакало среду (воду, масло и т.д.). П калке таких изделий последние погружаться в закалочную жидк так, чтоб их верхний срез нах ниже поверхностного слоя этой ти.Обильное парообраэование, Фонтанирование закалочной жидкости во нре мя закалки не позволяют при визуальном контроле точно определять момент конца погружения иэделий в зака лочную среду. В результате этого в каждом конкретном случае закалки изделий одного и того же нида, они погружаются в эакалочную жидкость на различную величину. Неконтролируе мая глубина погружения иэделий вносиа значительную ошибку в выполнение эаданнои технологической программы закалки, а следовательно, существенным образом влияет на качестно эакаливаемых изделий. Погружение иэделий иа большую величину ведет к их переохлаждению, к возможному появлению трещин, недопустимому короблению т.д., а погружение на недостаточную .величину - к недокалу,Цель изобретения в , понышности выполнения заданноготурного режима, т.е. н конечном итоге - качества закалки длинномерныхизделий,Эта цель достигается тем, что нустройстно программной закалки длинномерных изделий, содержащее подъемныи механизм, выход которого соединен со входом блока датчиков дискретного изменения конусноети, которыйчерез программный блок соединен совходом регулятора скорости, выходомсоединенного со входом подъемного механизма, введены блок измерения глубины погружения и датчик перемещения, первый вход которого, соединен сподъемным механизмом, второй входдатчика подключен к выходу программного блока скорости, а выход датчика перемещения соединен с первым входом блока измерения глубины погружения, второй вход которого соединенс выходом блока датчика дискретногоизмерения конусности, а выход блокаизменения 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 структурнаясхема устройства программной закалки;.на фиг. 2 - структура датчика перемещений; на фиг. 3 - взаимное расположение зуба шестерни и датчика перемещения, на фиг. 4 - структура блокаизмерения глубины погружения, на. фиг. 5 - схема программного блока,устройство содержит подъемный механизм 1, блок 2 датчиков дискретного изменения конусности , датчик 3перемещения, блок 4 измерения глубины погружения, программный блок 5скорости, регулятор б скорости.Подъемный механизм 1 включаетлебедку 7 подъема, привод которойосуществляется через редуктор 8асинхронным двигателем с фазным ротором 9,Блок 2 датчиков дискретного изменения конусности нключает редуктор10, диамагнитный прерыватель - стрелку 11, бесконтактные датчики 12, установленные на диске 13 согласно программе дискретного изменения конусности. Датчики представляют собой. электронные генераторы гармоническихколебаний с самовозбуждением, срывгенерации которых происходит при наличии в их прорези диамагнитнойстрелки 11.Логика работы блока,2 такова,чтов исходном состоянии (перед началомпогружения заготовки в закалочнуюжидкость) на диамагнитную стрелку11 реагирует, т,е. готов к работе,только один датчик 12 - датчик концаопускания, а нсе остальные заблокированы (исключены иэ работы), Послезавершения полного погружения срабатынает датчик 12 конца опускания,одновременно заблокируются нсе осталь.ные 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 иэнестном коэффициенте ре дукции редуктора 8 нетрудно определить цену каждого импульса, выдаваемого датчиком 3. Далее, осуществляя счет импульсов датчика 3, легкоопределять величину перемещения загоЩ тонки. Датчик 3 перемещения подключается к блоку 4 по сигналу с датчика12 конца опускания, а отключаетсясчетчиком времени блока 5,Блок 4 измерения глубины погружения содержит двоичный счетчик импульсов и перестраивающийся дешифратор.Вход счетчика подключается к выходудатчика 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 4настраивается 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 соотнетствовать конкретному интервалу времени,например одной секунде). Благодаря 40 этому, в процессе погружения заготовки ниже зеркала эакалочной жидкостиизмеряется глубина погружения (суммируется количество импульсов, поступающих с датчика 3 перемещения) и по 45 заданной скорости подъема (настройка дешифратора), которая для данногоотрезка (глубины погружения) можетбыть 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 С генератор 14 синусоидальных колебаний, работающий в режиме 55 прерывистой генерации (при наличиизуба главной шестерни подъемногоустройства генерация имеет место,приотсутствии зуба ее нет), выпрямитель15, сглаживающий фильтр 16 и эмитщо терный повторитель 17, обеспечивающий согласонание выходного сопротивления фильтра со входом счетчика блока 4 измерения глубины погружения.Блок 4 измерения глубины погружеу 5 ния (фиг. 4) содержит двоичный 12-и(фиг. 5) входят генератор 20 линейноизменяющегося напряжения, нуль-орган21, регулируемый источник 22 постоянного напряжения. Выходное напряжениеэтого элемента определяет угол открывания тиристоров блока 6, т.е. н конечном итоге - скорость двигателяподъемного устройства. Подключениетого или иного предварительно выставленного, соответствующего заданнымскоростям напряжения осуществляетсядатчиками блока дискретного чэмененияконусности.Кроме того, в блок 5 скорости входят заторможенный блокинг-генератор23, управляющий тиристорным коммутатором блока 6 регулятора скорости,,задающий генератор 24 прямоугольных 20импульсов, подключающийся к двоичнодесятичному счетчику датчиком концаопускания, двоично-десятичный счетчик 25 и перестраиваемый дешифратор26, определенной коммутацией которого задается (реализуется) программавремени, т.е. времени нахождения закаливаемой заготовки под водой.Для реализации требуемых скоростей .извлечения заготовок блоком 6 мо- ЗОжет быть использован, к примеру,вертикальный метод управления. В этомслучае блок 5,скорости должен содержать генератор линейно изменяющегосянапряжения, регулируемый источникпостоянного напряжения, нуль-органи заторможенный блокинг-генератор.Приэтом генератор пилообразного напряжения постоянно подключен к одномуиз входов нуль-органа. На второйвход нуль-органа подключается соответствующей величины напряжение задания при срабатывании очередного датчика 12 блока 2. В момент равенстванапряжения "пыли" и напряжения задания с выхода нуль-органа на блокинггенератор поступает запускающий импульс. Блокинг-генератор 5 открываетна определенный угол тиристор коммутатора блока 6 и двигатель подъемного механизма 1 раает соответствующую скорость, При срабатыванииследующего датчика 12 блока 2 к нульоргану блока 5 подкхрочается напряжение задания другой величины, в результате чего изменяется угол зажигания тиристоров блоков 6, и подъемный 55механизм 1 переводится на другую скорость.Для задания временных выдержекэакаливаемых заготовок в воде блок 5содержит программный счетчик време- Яни, который может быть реализован,например, по следующей схеме,Задающий генератор импульсон частотой 1 Гц подключается датчиком 12конца опускания к входу дноично-деся- я тичного счетчика, выходы которогосоединены с перестраивающимся дещифратором. Ввод требуемой программывременных выдержек для разных заготовок осуществляется .распайкой разъемов, коммутирующих выходы трнггерондвоично-десятичного счетчика со входами дешифратора, который через промежуточное реле выдает в блок 6 сигнал на включение подъемного механизма и, кроме того, отключает датчик3 перемещения от блока 4,Регулятор 6 скорости состоит изнескольких тиристорных коммутаторов,при включении каждого иэ которыхшунтируется та или иная часть сопротивлений роторной цепи двигателя 7подъемного механизма 1.Устройство программной закалкидлинномерных изделий работает следующим образом.Перед началом закалки в блок 2датчиков дискретного изменения конусности вводится программа скоростей извлечения для каждого участкаконусности (датчик 13 соответствующим образом размещается на диске). Вблоке 5 скорости программный счетчиквремени настраивается на время с(см. фиг. 3, на которой приведен одиниз возможных технологических режимовзакалки) устанонкой соответствующегоразъема в дешифраторе. В блоке 4 из-:.мерения глубины погружения счетчик идешифратор настраиваются с учетомизвестной скорости извлечения наэтом отрезке,Далее заготовка, подлежащая закал. -ке, Устанавлинается над баком так,чтобы ее нижний срез находился науровне нулевой отметки (фиг. 1). Затем включается питание на всю системуОператор, 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 загс 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 опусканияф и оператор прекращает процесспогружения (останавливает подъемныймеханизм),Таким образом, начиная с моментасрабатывания 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 счетчикаглубины погружения с программного дешифратора блока 4, настроенного со-.ответственно наперед заданной скорости подъема, в программный счетчиквремени блока 5 через определенное 15число импульсов с датчика,3 перемещения блоком 4 выдаются сигналы (им-.пульсы), В итоге программный счетчиквремени блока 5 скорости, отсчитывающий время с 4 (фиг.3), задает команду на подъем в блок 6 с упреждением во времени на величину, необходимую на преодоления измереннойглубины погружения с заданной ско-.ростью. Поэтому верхний срез изделия достигает, поверхностного уровняэакалочной жидкости точно по окончании времени его нахождения с 4 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 диамагнитная стрелкаперемещается понаправлению к датчику 12, фиксирующему точку перевода подъемного механизма 1 на скорость, с которой должен извлекаться, второй участок заготовки, При срабатывании датчика 12 40подъемный механизм через блоки 5 иб переводится на другую скорость иТ ДаОписанное, устройство программнойзакалки благодаря введению блока 4измерения глубины погружения и датчика 3 перемещения позволяет за счеткоррекции общего времени нахожденияизделия в закалочной среде повыситькачество закалки и, кроме того, исключить появление возможных механических поврежцений иэделий (трещин)в прэцессе закалки, т.е. снизить проценР выхода бракованных заготовок.П р и м е р. Допустим, известно,что заготовка погрузилась на глубину ффН = 100 см, что соответствует, к примеру, 100 импульсам с датчика 3 перемещения (Н = 100 смФН = 100 имп),скорость подъема составляет 10 см/с,что соответствует 10 имп/с, (Чй " . е 010 см/с =:Чй = 10 имп/с), а времясвыдержки в закалочной жидкостиравно 30 с (Фиг. 3).Требуется составить программу работы дешифратора счетчика погружения с учетом заданной скорости подъема (Ч = 10 имп/с), составить программу работы счетчика времени блока5 с учетом заданного времени и определить время упрежденияПоскольку цена входного импульсасчетчика времени блока 5 составляет1 с (частота 1 Гц), то при скоростиподъема, равной 10 имп/с, с дешифратора блока 4 в счетчике времени блока 5 сигнал должен поступать с приходом каждого десятичного импульсадатчика 3 перемещения, Поэтому разъемы, включаемые между счетчиком глубины погружения и его дешифратором,распаивается так, чтобы через десятьимпульсов с датчика 3 перемещенияв счетчик времени блока 5 поступалпервый импульс, через двадцать импульсов - второй, через тридцатьтретий и т.д.Счетчик времени и его дешифраторв блоке 5 необходимо настраивать так,чтоб на его выходе сигнал на подъемФормировался через 30 с, т.е. при наличии тридцатого импульса с задающего генератора блока 5. Это достигается соответствующей распайкой разъема,включаемого между счетчиком времении его дешифратором в блоке 5.Для определения времени упреждения сУ необходимо величину глубиныпогружения (Н = 100 имп,) поделить назаданную скорость подъема (Чв10 имп/с) т е. с 4 оо(0 10 с.УПри цене импульса счетчика времени блока 5; равного 1 с, для реализации сУ, равного 10 с, с выходадешифратора блока 4 на вход счетчикавремени блока 5 должно поступить десять импульсов. Эти десять импульсовпоступают в счетчик времени в процессе опускания при прохождении заготовкой участка глубины прохождения.Прирассмотренной настройке блока 4 именно такое количество импульсов он будет выдавать в счетчик времени блока5. В итоге счетчик времени сформирует сигнал на подъем через время, равное разности с 4 -с У30-10=20 с, т.е.раньше на 10 с начала процессаподъема. При скорости подъема, равной 10 см в секунду, в течение 10 сзаготовкапреодолевает путь, близкийк 100 см, т.е, практически через 30 сверхний срез заготовки достигаетуровня зеркала закалочной жидкости.Таким образом, блок 4 глубины погружения совместно с датчиком 3 перемещения позволяет выполнить заданныйтемпературный режим (фиг. 3) с большой точностью,формула изобретенияУстройство программной закалкидлинномерных изделий, содержащееподъемный механизм, блок датчиковдискретного изменения конусности изделия, программный блок, регуляторскорости, о т л и ч а ю щ е е с ятем., что, с целью повышения качествазакалки изделия, оно содержит блокизмерения глубины погружения и датчик перемещения, первый вход которого соединен с подъемным механизмом,второй вход датчика подключен к выходу программного блока скорости, авыход датчика перемещения соединен спервым входом блока измерения глубины погружения, второй вход которогосоединен с выходом блока датчиков,дискретного иэменения конусности,авыход блока измерения глубины погружения подключен к программному блоку скорости5Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Авторское свидетельство СССР9 24430, кл. С 21 0 1/62, 1930.2. Авторское свидетельство СССРо 9 553299, кл. С 21 0 11/00, 1975.865942 Составитель А. Абросимовк о Е, Рошко Редактор Н. Егорова Техред 3. Фанта Корректор Заказ 7993/40 Тираж 621 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4