Устройство для программной закалки длинномерных изделий

(57) Изобравтоматизапромышленнзовано дляцлинномерн СТВО ДЛЯ ПРОГРА 1 И ННОМЕРНЫХ ИЗДЕЛИЙ тение относится к ии в металлургиче сти и может быть разделкой пол массивныхью изобр закалки полос изделий. ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИ(71) Пермский политехнический институт(56) Авторское свидетельство СССРВ 908866, кл. С 21 Э 11/00, 1980,тения является повышение качествазакалки. В устройство, содержащеезакалочный бак, подъемный механчзм,подсоединенный выходом к одному извходов блока 2 датчиксв дискретногоизменения конусности, выход последнего подключен к первому входу программного блока, второй вход которогосоединен с блоком коррекции по температуре, подключенным входом к закалочному баку, а выход программногоблока через блок регулятора скоростисоединен с входом подъемного механиз"ма, блок коррекции по уровню воды вбаке входом соединен с датчиком уровня, а выходом - с блоком датчиковдискретного изменения(конуснсстн,введены средства 10 вращения и блок9 включения вращения. Первый входсредства 10 вращения соединен с вы1548224 ходом лебедки подъемного механизма1, второй - с выходом блока 9 включения вращения, а выход - с длинномерными изделиями 7. Вход блока 9включения вращения соединен с однимиз выходов блока 2 датчиков дискретного изменения конусности изделий,Введение средства. 10 вращения, блока 9 включения вращения позволяет Устройство относится к техникезакалки крупногабаритьх иэделий,например труб и валов переменных сечений в водяном баке и может бытьиспользовано в металлургической пром 1 зшпенности,Цельо изобретения является повышение качества. закалки.На фиг.,1 приведена структурнаясхема устройства; на фиг. 2 - схемаблока датчиков дискретного измененияконусности; на фиг, 3 - схема датчика,цискретного изменения конусности;на фиг, 4 - программный блок заданияскорости: ца фиг. 5 - схема. регулятора скорости," на фиг о - блок включения вращения; на фиг, 7 - "редство 30вращения.чУстройство для прогрдммнои закалки длин 1 омернь 1 х иэделий имеет поцьемный механизм 1 блок 2 цдтчиковдискретного изменения конусностиа Вгпрограммный блок 3, регулятор 4 скорости, бпок 5 коррекции, бак 6, блок7,цлицномерных иэделии, датчик 8уровня, блок 9 включения вращения исредство 10 вращения. 40Подъемный механизм 1 соде.ржитэлектродвигатель 11, силовой реп 1 уктор 12, лебедку 13.Кроме того, устройство содержитгдатч 14 темературь и блок э коррекции.Блок 2 датчиков,цискретного измеЭ 1нения конусности изделия (фиг. .)включает в себя редуктор 16 дидмагнитный прерыватель 1 и бесконтактнье цат 1 ики8 у; тд нов пеццье ца диев1 9 при этом дидма 5 итцый прерьватель 17 связан через редуктор 16с подъемным механизмом 1, а. бесконтаКтцЫЕ датЧИКИ 18 г 111 СКрЕтцОГО ИЗМЕ,нения конусности расположена по окружности диска 19.Датчики 18 (фиг, 3) представляютсобой электронные ге:ераторы гармовыровннть температуру нагрева и температуру охлаждения в процессе термообработки вдоль всей поверхностиэакаливаемых иэделий и получить требуемые физико-механические свойства,исключив при этом появление механических деформаций длинпомерных изделий в виде короблений и трещин,7 иле нических колебаний с самовозбуждением, срыв генераций которых происхо дит при наличии в их прорези диамагнитного прерывателя 17, Требуемый температурный режим с учетом изменения конусцости задается соответствующим расположением датчиков 18 по окружности диска 19,Программный блок 3 задает закон изменения скорости согласно сигналамф с блока 2 датчиков дискретного изменения конусности и блока 15 коррекции по температуре.Для управления регулятором 4 может быть, например, использован синхронный импульсно-фазовь 1 й способ управления. В этом случае блок 3 (фиг, 4) должен включать в себя несколько каналов управления (число каналов определяется количеством коммутаторов регулятора 4), ка 5 кцый из которых должен содержать генератор 20 опорного шилообраэного напряжения (ГОН), нуль-орган 21 (НО), управляемый источник 22 постоянного напряжения (УИПН) и усилитель 23 формирователь отпирающих импульсов (УФ). Выход ГОН подключен к одному из входов НО. Нд второй вход НО при; срабатывании очередного датчика 18 блока 2 подключается соответствующей величины напряжение (задание от УИЛН). В момент равенства напряже 11 11 ция задания и напряжения пилы с выхода НО на вход УФ выдается им- пульс, В итоге УФ открывает на определенный угол тиристоры соответствующего коммутатора 24 регулятора 4 и двигатель 11 подъемного механизма 1 развивает соответствующую скорость. При срабатывании следующего очередного датчика 18 к НО другого канала блока 3 подключается напряжение другой величины. В результате тиристоры другого коммутатора регулятора 4 открываются на другой угол и регуля5 15тор 4 переводит двигатель 11 подъемного механизма 1 на другую скорость.Регулятор 4 скорости (фкг. 5) содержит несколько тиристарных коммутаторов 24, каждый из которых содержит по две па.ы встречно-параллельновключенных тиристоров. При импульснофазовом способе управления послевключения каждого из тиристорных коммутаторов шунтируется соответствующаячасть роторных сопротивлений двига"теля 1 1 подъемного механизма 1, врезультате что изменяется скоростьизвлечения закаливаемых изделий.Блок 5 коррекции по уровню предполагает наличие датчика 8 уровняусилительного элемента и исполнительного механизма. В качестве датчикауровня может быть использован, например, поплавковый реостатный дат-.чик, выходное напряжение которого изменяется пропорционально изменениюуровня воды в баке. В качестве усилительного элемента можно использовать электронный усилитель, а в качестве исполнительного механизма,например, - электродвигатель типаРД,Измерение температуры в закалочном баке может измеряться, например, дискретно. Для этого в качестве датчика 14 температуры используется набор ртутных термометров термостатного типа, особенностью которых является их коммутационная способность. Требуемая температура коммутации задается устайовкой подвижного контакта ртутного столба, При достижении температуры настройки ртуть, замы" каясь с установленным на этом уровне контактом, коммутирует внешнююцепь, подключенную к этому контакту иртуткому столбу. Каждый из термометров датчика 14 настраивается на конкретную температуру с определенным шагом. Шаг настройки определяет точность выполнения программы охлаждения закаливаемого изделия. Блок 15 коррекции преобразует сигналы с датчика 14 в напряжение коррекции для программного блока 3.Блок 15 может быть реализован, на пример, на релейных элементах. Каждое реле блока 15 управляется соответствующим термометром датчика 14. С ростом температуры воды в закалочном баке в установленном порядке сра 48224 ббатывает реле, увеличивая напряг ниезадания НО блока 3.Блок 9 включения вращения( иг. 6)содержит два идентичных усильтельныхкаскада: каскад 25 (ЧТ 1; Р 1, К 1; К 2)и каскад 26 (ЧТ 2; Р 2; К 1; К 2), двапромежуточных реле 27 и 28 и магнитный пускатель 29 (К 1).10 При отсутствии сигналов с датчиков 18 включения и выключеикя средство 10 вращения, реле 27 и 28 и магнитный пускатель 29 обесточены. Напряжение питания в средство 10 к дви гателю вращения не подается,.При подаче питания на все устройство на вход каскада 25 поступаетсигнал "Питание подано", открывающ ,транзистор ЧТ 1. Реле 27 ,Р 1) срабатывает и своими нормальн 1: открытымиконтактами Р 1 замыкает цепь питаниямагнитного пускателя 29 (К 1), Пускатель 29 срабатывает и самоблокируется. В результате трехфазное напря жение через контакты К 1 подается всредство 10 вращения.По завершении закалки изделий навход каскада 26 поступает сигнал"Включить средство 10", открывающий ЗО транзистор ЧТ 2. Срабатывает реле 28(Р 2) и своими нормально закрытымиконтактами размыкает цепь питаниямагнитного пускателя 29(К 1). Пуска- .,тель 29 обесточквается, а его контак ты К 1 рвут цепь питания средства 10вращения.Средство 10 вращения заготовок(фиг. 7) содержит основание 30, вкотором размещены на опорных подшип никах 31 полые шестерни 32 для подвешивания через стержни 33 и пальцы 34закаливаемых изделий. Привод вращенияосуществляется от трехфазного асинхронного двигателя 35 через понижаю щий редуктор 36, Питание приводномудвигателю 35 подается по кабелю 37с тележки подъемного механизма крана через разъем 38. Подвеска всего.средства 10 вращения на крюк 39 подь-, 50 емного механизма производится с помощью треугольной звездочки 40 истроп 41.Устройство функционирует следукицим образом.Перед началом закалки в устройство вводятся следующие программы: вблок 2 датчиков дискретного изменения конусности-программа дискретаконусности (датчики 18 определейнымобразом размещаются на диске 19); в программный блок 3 - скорость подъема (выставляются эталоннь 1 е - спорные напряжения для НО); в блок датчика температуры - коррекцич скорости извлечения иэделий (каждый из термометров датчика 14 настраивается на определенную температуру) .Кроме того, перед началом закалки длинномернь 1 е изделия рормируются ь блОки ( садки ), Для этОГО каждое изделие подвешивается с помощью стержня 33 и пальца 34 к своей шестерне 32 средства 10:вращения В результате получается сборкар включающая в себя средство 10 вращения и подвешенный к нему блок 7 ,"садку ) длинно- мерных изделий Далее эта сборка с ПОМОЩЬЮ МОСТОВОГО КРанс, ОПУСКаЕТСЯ в нагревательную печь и устанавлива,. ется на консолях 42, а затем этсоеГ) р диняются стропы 41 от основания .рО средства 10 вращения.Вертикальная нагревательная печь имеет двустворчатую крышку 43 с прорезями для стержней 335 могущую перемещаться на катках 44 Это позволяет устанавливать сборку так, что после ее опускания: срецство 10 вращения и блок 7 нагреваемых иэделий термоизолируются друг от друга этой крьпокой.Затем стыкуют расзъем 38 и вкпюча 1 от питание. на приводной двигатель 35седства 10 вращения В течение все 35го нахождения в печи 5 локазаготОНОкр двиГатель 35 получает питаниес пульта, рас 1 Оложенно О на рабОчейплощадке нагревательной печи. Длин 40НОМЕРНЫ 8 ИЗДЕЛИЯ НаЧИНЗЮТ ВР сЩс 1 Т Ь СЯТаким образом идет процесс нагревавращающихся заготовок (эаготсвкир начинаЯ с этого мом 811 тар Равном 8 Рно нагревают по всей поверхности),По завершении времени нагрева сначала с пульта рабочей плошадки отключают питание двига 1 еля 35 воащеНис, Э 5 ТЕ 1 Газт Ецт 1 ияшт раэь 811 38Вращени иэделий прекращаетсяДалееподают команд р оператору (крановщику) на подготовку к извлечению сборкииз ичи, Крановщик Опускае 1 крюк 39со звезДОчкой 40. Рабочие сО"диня 10 тстропы 41 звездочки 40 с основанием30 средства 10 вращения, подключаюткабель 37 подъемного механизма 1 через разъем 38, разводят крьшку 43 печи и подают команду ."а подъ 8 м всей сборки. Крановщик включает питание на все устройство программной закалки. В результате в блоке 9 включения вращения срабатывает магнитный пускатель 29 и двигатель 35 через кабель 37 подключается к сети подъем-. ного механизма 1 а через редуктор 36 он приводит во вращение все изделия. Далее крановщик, пользуясь ручньы управлением, начинает извлечение из печи нагретых вращающихся изделий. После этого сборку устанавливают над закалочным баком: 6. Начинается процесс подстуживания изделий на воздухе. Благодаря вращательному движению заготовок охлаждение их осуществляется равномерно со всех сторон. По окончании времени подстуживания сборку вращающихся изделий опускают в бак с водой до полного погружения (должен скрываться в воде верхний срез изделий). В процессе опускания диамагнитный прерыватель 1, жестко связанный через редуктор 16 с подьемным механизмом 1, перемещается по направлению к первому датчику 18 "Конец опускания", При достижении этого датчика. 18 прерывателем 17 датчик 18 "Конец опускания" срабатывает, По сигналу этого датчика разблокируются все остальные датчики, а на пульте кра.новщика загорается сигнальная лампочка "Конец опускания" и он прекращает погружение изделий в бак, При срабатывании датчика 18 "Конец опускания" с блока 2 в блок 3 зацания скорости (фиг. 1) поступает сигнал, в результате чего программный блок 3 задания скорости формирует соответствующий закон изменения скорости, включая определенный тиристорный коммутатор 24 регулятора 4. Осуществляется извлечение блока 7 вращающихся длинномерных изделий.При этом охлаждение (закалка) происходит равномерно со всех сторон беэ возникновения температурных градиентов, приводящих к деформации.В дальнейшем по мере извлечения охлаждаемых иэделий из воды, диамагнитная стрелка, жестко связанная через редуктор 16 с механизмом подьема 1, перемещается по направлению к очередному, второму датчику 18 блока 2, При достижении стрелкой прорези второго датчика 18 с выхода блока 2 выдается сигнал в программныи блок 3. В результате изменяется сиг 9 1548224 1 Онал задания, поступающий в блок регу" лятора 4 скорости, по которому включается соответствующий тиристорный коммутатор и изменяется скорость. Таким образом, осуществляется измене 5 ние скорости при подъеме изделия в местах изменения конусности, которым соответствует расположение датчиков 18 на диске 19.Изменяющийся в процессе закалки уровень воды измеряется датчиком 8. Сигнал с реостатного поплавкового датчика 8 усиливается и поступает в блок 5 коррекции, который осуществля ет поворот диска 19 навстречу перемещающейся диамагнитной стрелке прерывателя 17. В результате диамагнитная стрелка достигает очередного датчика 18 раньше и, следовательно, переход на другую скорость подъемного механизма осуществляется с упреждением.Изменение температуры охлаждающей среды в процессе закалки дискретно 25 фиксируется термометрами датчика 14, каждый из которых при достижении программной температуры коррекции включает определенное реле блока .15 коррекции по температуре, При каждом срабатывании очередного реле его контакты в блоке 3 к входу НО 21 подключается заведомо установленное, увеличенное по величине, постоянное напряжение. В результате этого программный блок 3 выдает управляющий. 35 сигнал для открытия соответствующего тиристорного коммутатора 24 регулятора 4 наменьший угол, что приводит к понижению скорости извлечения заго 40 товки и, следовательно, к более длительному пребыванию этого участка конусности заготовки в воде.Если в процессе дальнейшего извлечения этого участка изделия темпера 45 тура воды возрастает до значения, на которое настроен второй термометр датчика 14, то он выдает сигнал, по которому срабатывает реле, коммутируемое этим термометром, а в блок 3 к НО 21 через контакты этого реле подключается еще большее напряжение. В результате в регуляторе 4 тиристоры коммутатора 24 открьваются на еще меньший угол, и скорость извлечения еще больше уменьшается.55,При достижении стрелкой прерывате ля 17 очередного (второго) датчика 18 с блока 2 в программный блок 3 поступает сигнал о переводе подъемно,го механизма 1 на другую скороссоответствующую второму участк." конусности закаливаемого издели.",. Еслив процессе извлечения этого участказаготовки наблюдаются изме ения температуры воды, датчик 14 реагируетна это срабатывание термометров,настроенных на эту температуру, аблок 15 коррекции по температуре через блок 3 и регулятор 4 по приведенному принципу изменяет скорость подьема до нужной величины. Так, блок 15коррекции осуществляет коррекцию режима охлаждения каждого уча: тка конусности изделия до,полного выполнения программы закалки,После завершения полного извлечения закаливаемых изделий из водыдиамагнитный прерыватель 17 достигает прорези последнего датчика 18"Выключение вращения". По сигналуэтого датчика в блоке 9 включениявращения срабатьвает реле 28, черезконтакты которого магнитный пускатель 29 обеспечивает и отключает двигатель 35 вращения от сети. Вращениезаготовок прекращается. Закалка закончена, Крановщик отключает пчтаниесо всего устройства программной за"калки длинномерных изделий. Схемаприходит в исходное положение.Таким образом, введение в устройство для программной закалки длинномерных изделий средства 10 вращенияи блока 9 включения вращения позволяет выравнять температуру нагрева итемпературу охлаждения в процессетермообработки вдоль всей поверхности закаливаемых изделий и получитьтребуемые физико-механические свойства, исключив при этом появлениемеханических деформаций длинномерныхизделий в виде короблений и трещин,что позволяет значительно повыситькачество и срок службы закаливаемыхизделий.ф о р м у л а и з о б р е т е н и я Устройство для программной закалки длинномерных изделий, содержащее подъемный механизм, подсоединенный выходом к одному из входов блока датчиков дискретного изменейия конус- ности, выход которого подсоединен к первому входу программного блока, второй вход программного блока соединен с блоком коррекции по температу"кпна улрцМсно ре, подсоединенным входом к датчикугемпературы, а выход программногоблока через блок регулятора скоростисоединен с входом подъемного механизма, блок коррекции по уровню воды вбаке входом соединен с датчиком уровНя, а выходом - с блоком датчиковДискретного изменения конусности,о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения качества закалки, вустройство введены средство вращенияи блок включения вращения, которыйвходом подсоединен к выходу блокадатчиков дискретного изменения конусности, а выходом - к одному извходов средства вращения, причемвторой вход средства вращения соединен с подъемным механизмом.роизводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул, Гаг Заказ 114 Тираж 503ВНИИПИ Государственного комитета113035, Москва,Подписноео изобретениям и откры35, Раущская наб д. ям при ГКНТ СС5