自动装料

自动装料（通用7篇）

自动装料 篇1

自古以来,人们就对称重技术非常重视,当时为了对货物交换,人们采用木头或者陶土作的容器来作为交换货物的计量,之后又用简单的秤来测量质量。随着社会的不断进步和贸易的需要,罗马人发明了比等比天平更具有优点的游砣秤,这种秤只需要一个游砣就能根据杠杆臂比的大小来称量出比游砣质量大几倍的物体,但这种秤只能用于准确度要求不高的场合。到了近代,欧洲人又制造了带提升机的面粉秤,这种秤的制造不仅减少了人力劳动,也提高了称量的效率。

1 重力式自动装料衡器的组成部分

定量秤由给料装置、承载装置、灌装装置和机架组成。因为装载的物料材质和物理性质的不同,给料装置之间也会有很大区别,为了保证衡器的准确性和提高工作效率,一般有快速给料装置和慢速给料装置2种送料方式。承载装置的作用是承载物料,原理简单,一般为了方便下料用锥形或者倒梯形装置,连接传感器。灌装装置在称重结束后,将物料装入容器[1]。

2 误差的计算

使用闪变店砝码的方法确定数字指示衡器的化整误差的方法:对于分度值为e的秤,记下某一载荷m在显示器的示值x,连续加1.0e的附加砝码,直到衡器的示值增加一个分度值,变成x+e。此时加到承载器上的附加载荷为△m。化整前的示值p为p=x+e/2-△m,化整前的误差公式是E=p-m。

例如,某精细化工厂用于企业内部商品净含量检验的一台分度值为1g的衡器,在承载器上加放500g载荷,显示器示值显示500g。然后在承载器上依次加放0.1g的附加砝码,当附加载荷为0.6g时,显示器上的示值由500g变化成501g。将这些测量数据代入公式p=499.9g,化整前的实际示值是499.9g,误差代入公式为E=499.9-500=-0.1g[2]。

3 不确定度来源

本文用对实验结果有直接影响的几个重要因素引入的不确定度进行分析。

3.1 测量设备重复性引入的不确定度分度u1

在重复性条件下,用质量为1t的标准砝码,对被测对象在1t的设定值处进行重复测量10次,测得结果如表1所示。

单次测量结果xk的标准偏差S(x)为:

测量结果平均值的标准不确定度:

3.2 自动称量的偏差引入的不确定度u

用该配料秤在11tt的设定值下输出1100次装料,测的数据如表22所示。

合成不确定度

3.5扩展不确定度

3.6 计量标准的稳定性考核

在重复性测量条件下,用质量为1t(25kg×40个)的砝码,在1台性能稳定的天平上(测量范围0~50kg、准确度I⑤级)每间隔30d进行一组6次重复测量,其测量结果如下:24、20、18、18、20和20;18、16、18、20、18和18;22、20、18、18、16和16;18、14、16、16、18和22。Xmax=24g,Xmin=14g,Xmax-Xmin=10g。

3.7 结果的验证

选用25kg一块的砝码共计40个(M1)测量一台性能稳定(0~2t)的配料秤,然后用质量为1t的砝码(1t/块M2)的砝码在预设值为1t处,重复测量10次。测量结果分别如表3和表4所示。M1=25×40=1 000kg,M2=1×1=1t。

经过台同等级计量标准测量结果与合成不确定度相比0.1<0.2,检定结果得到验证[4]。

摘要：通过阐述重力式自动装料衡器的分类、结构、组成部分的作用与性能要求,为达到相应的测量准确度,结合工作实际列出数据,用不同的测量方法对同一台配料秤进行测量结果的验证。

关键词：重力式自动装料衡器,不确定度,测量方法

参考文献

[1]JJG555-1996.非自动秤通用检定规程[S].

[2]JJG564-2002.重力式自动装料衡器(定量自动衡器)检定规程[S].

[3]JJF1059.1-2012.测量不确定度评定与表示[S].

[4]JJF1094-2002.测量仪器特性评定[S].

自动装料 篇2

1 概述

计算机通过RS232接口与被检设备连接, 将采集到的数据传送给检测系统, 检测系统根据检测方法的不同自动读取相关参数, 对数据进行处理, 自动将处理结果与检定规程的要求进行比对, 判定结果是否合格, 对不合格的数据进行标记, 并对不合格的项目给出提示。检测结果保存到数据库中, 并生成原始记。原始记录打印后, 除非经过授权否则不能进行修改和删除, 以保证记录的安全可靠。

2 开发工具简介

VB是一种可视化的, 面向对象和采用事件驱动方式的结构化高级程序设计语言, 用于开发Windows环境下的各类应用程序。它具有高级程序设计语言的语句结构, 接近于自然语言, 简单易懂。VB还具有很强的数据管理功能, 它提供的开放式数据连接, 即ODBC功能, 可以通过直接访问或建立连接的方式使用并操作后台大型网络数据库, 例如SQL Server、Oracle等。除上述特点之外, VB还具有其他一些特色功能, 例如, 动态数据交换、对象的链接于嵌入、动态链接库等, 所有这些都使得VB成为最实用、最简便的32位Windows应用程序开发工具。

3 结构框图

系统结构框图如图1所示。

4 系统功能

4.1 系统管理:主要包括用户管理、标准器管理、参数设置、修改授权等功能

(1) 用户管理:包括修改密码、添加新用户, 更改用户信息权限等。 (2) 标准器管理:每个周期需更新标准器的信息, 便于检定记录调用。 (3) 参数示值:根据检定规程要求录入各等级仪器计算过程及判定结果的相关参数, 用于检测过程的计算和结果判定。 (4) 修改授权:记录打印后未经授权不能修改。

4.2 计量检验

本系统的核心部分, 主要分为检定、校准两类和集成检定法、分离检定法两种检测方法。只需选择所要使用的检测方法, 并输入原始数据, 就可实现数据处理、结果分析判定、输出检验结论等功能。下面以分离检定法为例说明本软件的使用方法和实现的功能。

主要操作界面如图2所示, 在界面左上方输入准确度等级、控制器预设值、皮重值、示值有效位数的信息, 点击“确认”按钮后会根据检定规程要求得出装料次数、最大允许平均偏差、最大预设值误差等参数, 将每次检测数据读入界面右方相应的数据输入框, 然后点击“确定”就可以自动计算出平均装料质量、最大平均偏差、预设值误差等用以判定结果的数据, 并根据所得的数据分析判断出该仪器是否合格。在判断结果的同时, 本系统还能对不合格的数据做出不同颜色的标识, 结果直观明了。

4.3 记录查询

通过各种条件对已检仪器的相关信息进行模糊查询。

5 结语

运用VB开发出重力式装料衡器检测系统, 简化了检测过程中繁琐的数据处理和复杂结果判断, 在判定过程中可对输入的数据进行修改, 模拟出不同数值对总体判定结果的影响, 有助于客户识别仪器存在的问题, 并对生产过程有针对性的进行优化, 本系统在日常检定工作中取得了预期的效果, 不仅大大提高了工作效率, 而且使得结果及时、准确。

摘要：运用VB开发出重力式装料衡器检测系统, 简化检测过程中繁琐的数据处理和复杂结果判断, 提高技术水平和工作效率。

装料加盖单元的设计 篇3

从机械手送到的工件到达传送带, 传感器检测工件是否在正确位置, 当工位一处的传感器检测到有工件时, 将球状物件从料仓中放入该工件中, 球状物件要保证单个逐一放入。放料完毕后将工件传送到工位2。工位2处的传感器将信号从A气缸将盖子推出。吸盘吸取盖子置于工位二后, 盖好盖子工件至结束工位, 如此循环, 进行动作。其机械结构如图1所示。

二、整体设计思路

本设计是从机械、电气、气动等几部分设计开始, 围绕围绕这几个部分进行分析和研究。

(一) 机械方面。首先考虑外观样式图, 然后设计摇臂、放工件支架、盖子料仓、单注料仓等机械部件以及之间的配合关系并绘制相关的CAD图纸, 通过Solidwork进行模拟组装。

(二) 电气方面。考虑电气器材的选择, 灯、传感器、直流电机和PLC外部连接及之间的接线;磁性开关和按钮等保护措施的连线等。

(三) 气动方面。气缸的选择及根据需要选择何种电磁换向阀, 气缸和电磁阀之间的连接以及布局摆放。

(四) 电子方面。七段码的电子线路及相关知识。

三、机械方面的设计安装

(一) 材料的选择。考虑到本设计的功能要求、工艺、组装、运行以及对部件的强度等方面, 所以本设计以铝件为主。铝件质材轻, 工艺及美观性好, 价格也算合理。对于钣金件的采用, 用钣金件制造的工件结构简单, 工艺美观, 强度硬度较高。铝型材外形美观, 易加工, 对于机械拼接较好。

(二) 弹珠料仓及盖子料仓加工及设计。

1.弹珠料仓。当初设计弹珠料仓的时候有几个方案, 由于课题中要求弹珠必须逐一单独掉入盒子里。所以设计成此料仓 (如图2所示) 用2个笔型气缸控制弹珠的掉入。设计成簸箕型的弹珠料仓思路是:尾部可以相当于一个储备箱, 可以放多个弹珠, 通过轨道让不规则摆放的弹珠有序地逐一单独掉入盒子里。这样要比同长度的直型弹珠料仓要的弹珠要多些, 而且不需要事先排列好。

2.盖子料仓。盖子料仓是根据盖子的形状大小而决定的。如果在放盖子的时候盖子在中间卡住时, 这时可以通过调整盖子轻松解决被卡住的问题。而且这样设计的盖子料仓外形比较美观。如图3所示。

(三) 放工件的支架。由于支架高度高于加工中心的加工高度, 先用铣床加工外形, 然后将里面方形反过来铣一定的深度, 最后再用数控床加工。如图4所示。

(四) 传感器支架的设计。根据设计的需要和空间的大小必须将传感器装在料仓平台的下方来检测物体的有无, 所以传感器的支架可设计为Z形, 其固定简单, 加工方便。选择钣金件是因为其强度硬度较高, 比较稳定。如图5所示。对于先前所设计的U型支架而言, Z型更符合于本课题的设计, U型支架相当于Z型来讲, 加工复杂, 因固定在料仓平台下方, 工作环境较稳定, 只需单向固定即可。

(五) 电机支架的设计。根据所需购买电机外形尺寸以及固定方式、配合尺寸来确定电机支架尺寸, 根据需要的强度和硬度来选者加工的材料。从电机及其带轮和带的配合来确定安装孔的大小和位置, 使其便于安装和拆卸。

四、电气部分

(一) 直流电机的选择。当初选择此型号电机是为了要带动传送带, 考虑的因素有出轴的直径, 转速, 转矩和负载能力。经各方面的考虑最终选择了此型号电机。相关参数为:额定电压24V, 空载转速3, 000r/min, 空载电流50mA, 额定转速2, 300r/min, 额定转矩80g.cm, 输出功率2.1W, 额定电流210mA, 堵转转矩385g.com, 堵转电流1.5A。

(二) 传感器的选择。由于吸盘需要吸取盖子, 所以需要在盖子下方安装传感器, 感应工位上是否有盖子, 当传感器检测到有盖子给信号给汽缸, 汽缸动作。考虑到课题的美观性和模拟性, 该传感器件应尽可能地与其他部件相匹配, 所以不能选择的太大且检测距离及检测物必须满足使用要求, 由于要传感器检测前方而非周围所以选择电容埋入式传感器。 (型号:CAO1-BNZ1) 。用于检测有无物件选择了对射式光电传感器:在结构上相互分离且光轴相对放置的发射器和接收器, 发射器发出的光线直接进入接收器, 当被检测物体经过发射器和接收器之间且阻断光线时, 光电传感器就产生了开关信号。当检测物体为不透明时, 对射式光电开关是最可靠的检测装置。由于位置空间问题所以选择了较小巧的神视的光电传感器。 (型号:EX-11EBD)

五、气动部分的选择及安装

(一) 笔型汽缸的选择及安装。为了使工位1的弹珠能顺利地单个逐一掉入盒子里, 根据配合的尺寸, 选择其行程以及所附感应器。通过其样式、出力、行程、长度、固定方式以及经济性等方面来选择笔型气缸。

(二) 回转缸的选择及安装。旋转气缸则用于进行吸盘的旋转吸取。选择RTB回转缸, 因其端面有二只调整螺系 (或缓冲器) 可作为角度调整用、且兼具有防止漏气的功用, 旋转平台有角度刻度, 定位键槽, 固定精度高, 换装快速, 本身具有齿间隙消除功能。

(三) 滑块治具缸的选择及安装。利用治具缸进行吸盘的上升与下降, 选择JTD系列主要其系列避免气缸主轴旋转的缺点, 并增加了其稳定型。且气缸前端加装滑块, 可方便治具的安装及固定, 且固定方式多样。

六、电子部分的设计

本设计的计数显示部分采用的是74LS48系列, 共阴极的七段码。输出是低电平有效, 电气控制部分采用PLC扩展模块时要注意型号。计数显示电路焊接时不能虚焊, 要注意光耦开关的4个角。

七、调试及测试

(一) 机械调试。对整个系统机械部分的连接处进行检查, 看是否存在连接不牢固。如有连接不紧固, 传动不正常等状况, 对其进行校正并紧固。调整推块在汽缸杆上的位置, 使得推出和退回时不被卡住。调整滚珠料仓的倾斜角度, 笔型气缸1、2上的挡板抽条的角度, 使挡板抽条不卡住滚珠, 而且能流畅动作。调整吸盘与料仓平台、皮带之间的距离。调整光电开关的位置, 使盒子所在的位置是滚珠掉入的最佳位置。

(二) 电器调试。对电气部分的控制按钮、光电开关、气缸、传感器等部分进行检查, 并用万用表对个接线处检查, 看电气部分是否运行正常。通气控制电磁阀, 看系统中是否有漏气现象, 如出现故障, 查找故障原因, 并进行调试, 直到运行正常。

(三) 程序调试。程序调试主要包含PLC程序。首先, 看PLC是否能够正运行, 如运行正常, 在查看系统是否按PLC的程序正常运行。如不能满足上述要求, 检查出现的故障原因, 并对其进行修正、调试, 直到运行正常。第一步, 按样式做好表格, 注意表头以下是要错位合并的。

参考文献

[1].张仁刚, 赵世玺, 周振平, 夏君磊, 刘韩星.锂离子电池电解质的最新研究进展[J].高分子科学与工程, 2002

[2].唐致远, 王占良, 薛建军.塑料锂离子电池用聚合物电解质性能表征[J].高分子材料科学与工程, 2002 电机和 PLC外部连接及之间的接线;磁性开关和按钮等保护措施的连线等。 (三) 气动方面。气缸的选择及根据需要选择何种电磁换向阀, 气缸和电磁阀之间的连接以及布局摆放。 (四) 电子方面。七段码的电子线路及相关知识。三、机械方面的设计安装 (一) 材料的选择。考虑到本设计的功能要求、工艺、组装、运行以及对部件的强度等方面, 所以本设计以铝件为主。铝件质材轻, 工艺及美观性好, 价格也算合理。对于钣金件的采用, 用钣金件制造的工件结构简单, 工艺美观, 强度硬度较高。铝型材外形美观, 易加工, 对于机械拼接较好。 (二) 弹珠料仓及盖子料仓加工及设计。

[1].弹珠料仓。当初设计弹珠料仓的时候有几个方案, 由于课题中要求弹珠必须逐一单独掉入盒子里。所以设计成此料仓 (如图2所示) 用2个笔型气缸控制弹珠的掉入。设计成簸箕型的弹珠料仓思路是:尾部可以相当于一个储备箱, 可以放多个弹珠, 通过轨道让不规则摆放的弹珠有序地逐一单独掉入盒子里。这样要比同长度的直型弹珠料仓要的弹珠要多些, 而且不需要事先排列好。

营养钵装料机设计 篇4

我国对机械制钵机研究始于20世纪70年代, 至今已研制了多种型号的制钵机。 “机械化制钵机的研制”课题被国家科委列入“九五”攻关项目, 已研制出2ZBJ-50机械化制钵机, 能实现制钵过程机械化操作, 满足玉米、棉花等经济作物的移栽要求。

制钵机的研制要从生产实践着手, 根据不同农作物的生物特性, 不仅能实现制造钵体的工厂化和机械化, 也要使得钵体能满足不同作物秧苗的农艺要求。完成营养钵的制造和精密播种两大功能, 减少劳动力和劳动时间, 提高农民的经济效益。

笔者设计的这个营养钵装料机就是为家庭型企业使用的, 以小巧方便为主, 要求实用, 该营养钵装料机便于操作、使用方便、体积小、占地小、安全可靠。

1 营养钵装料机的设计方案选择

1.1 总言

一个好的营养钵装料机, 它做出来的营养钵要可靠, 钵体松紧适度, 适合盆花育苗定向移栽的要求, 而且效率高、成本低。该机应每小时可装钵3 000～3 600个。

制钵机从钵的运送方式上, 可以将制钵机分为两类:一是带式输送的;二是转盘式输送的。其中, 带式输送的机型自动化程度高、生产率高, 但是体积庞大、专用设备需要的较多, 增加了维修和维护量, 适应大中型厂房, 便于栽培季节性要求不高的花苗, 利于市场占有。转盘式输送的机型机械化程度高, 生产率因受机型限制一般较低, 整体体积较小, 但是所需的机构比较特殊和复杂, 设计比较麻烦, 其适应小型厂房, 尤其是家庭式的小厂房, 该机型可以栽培市场急需的花卉, 可以反季节栽培花卉, 从而增加市场的可调性, 增加市场的占有率。

1.2 主要设计要求与参数

1.2.1 设计要求

1) 适于小型厂房, 尤其是家庭式厂房的生产;

2) 体积要尽量得小;

3) 价钱应尽量得低;

4) 设计要宜人, 便于操作;

5) 设计要安全, 运行可靠, 有一定的使用时间;

6) 达到技术要求。

1.2.2 设计参数

1) 传动方式:机械;

2) 所需人力:1～2人;

3) 电动机功率:1.5kW;

4) 工作能力:3 000～3 600个/h;

5) 营养钵的尺寸:7cm×7cm (下口径×高度) ;

6) 营养土的粒度:肥料和土混合均匀, 而且肥料和土的混合比例要适中。

1.3 营养钵的大小

为了满足农艺的要求和机械的适应性, 并且要尽量节约用土, 达到利润最大化, 所以要根据钵中所带的营养成份能保证幼苗在育苗期间生长需要的最低要求, 来确定营养钵的体积。根据要满足营养钵中的养分能够维持幼苗的在育苗期间生长需求的原则, 在苗龄期开始移栽花苗, 观察花苗在苗龄期的生长情况。结果表明, 营养钵的体积应大于20cm3, 从而选择营养钵的上口直径在6～8cm为最好。

1.4 营养钵的形状

营养钵的形状主要是满足移栽机的作业要求, 该设计采用梯形钵。由于梯形钵重心低, 钵苗能够平稳地从倾斜输送带翻至开沟器开出的沟底, 因而移栽时直立度高;而且因为盆花的根系多为须根系, 所以下部为大口也可以使根得到充分的发育, 从而提高育苗的成活率。

1.5 其它因素

营养钵的成分、含水率及压实强度也应同时满足农艺和机械的要求。营养土在湿度为13%时, 压缩量为35%的钵体硬度最适宜。

1.6 营养钵制作工艺

根据花苗的生物生长特性和本次要完成的设计要求, 采用这样的工序:装土→压实→铺土→再压实→下一步工序, 如图1所示。

1.7 总体方案选择

根据工作的要求, 和市场所卖的营养钵的尺寸, 选择6.5cm×6.5cm (口径×高度) 白色营养钵、7cm×7cm白色营养钵和8cm×8cm白色营养钵3种, 并根据生产工艺要求, 有两种可供选择的方案:圆盘式和直线式。圆盘式制钵机结构紧凑, 占地面积小, 模板不用回收, 但回转圆盘加工精度要求高, 各工位调整比较困难;直线式制钵机, 传送机构加工简单, 各工位安装调整比较容易, 但占地面积大, 模板需及时回收, 自动化程度较高。经比较, 并结合设计要求和使用对象, 最后选用圆盘型作为样机设计方案, 其中各工位的动作由机械传动来实现。

1.8 总体要求

1) 合适的营养土含水量为17%～22%, 纤维与土质量比为1∶ (2～3) , 压制力为100～130N, 此时钵体强度可达25～35N。

2) 营养土压缩比为1.8～2.2时, 制出的钵体强度适宜机械化移栽。

3) 营养土搅拌均匀, 播种单粒率应达到95%以上。育苗的钵体上部覆土应严密, 厚度应一致, 喷水应适中、均匀。

2 总体构成和工作原理

2.1 钵体运送机构

钵体运送机构的功用是通过槽轮机构定时、精确地将模板运送到装土、压实、铺土、再压实和退出工位。槽轮机构不断来回运动, 推动钵体一个工位一个工位地前进。

2.2 装土机构

装土机构由料斗、送土器和机架等组成。将配制好的营养土加入料斗, 料斗中的送土器可以定容地控制供土量。送土器的运行, 由带轮带动, 给带轮一定的转速, 从而实现装土机构的定时性。

2.3 压实机构

压实机构由压头、压体、四杆机构和机架等组成。压头根据营养钵形状的不同可设计成多种型式。当模板被运送至压实工位时, 压头和压体在四杆机构的作用下向下运动, 运动至规定的高度 (其高度可根据需要调节) , 压头将模板中的营养土压实 (如梯形等) , 完成压实作业。

3 专用零部件的设计

3.1 原始技术参数

1) 营养土含水量为20%;

2) 纤维与土质量比为1:2.5;

3) 压制力为125N;

4) 营养土压缩比为1:2。

3.2 定量填料装置

定量填料装置如图2所示。通过所选的营养钵 (7cm×7cm白色营养钵) 的体积, 经过计算为V=602×103mm3。因此, 确定该定量填料装置的尺寸:D=130mm, D1=208mm, D2=42mm, D3=60mm, L=261mm, L1=90mm, d=50mm, δ=5mm。

3.3 钵体运送机构

营养钵的运送是通过槽轮机构来实现的, 如图3所示。该结构的主要参数如下:槽数Z=6, 中心距L=200mm, 从动轮运动角2β=60°, 主动轮运动角α=120°, 从动轮直径D2=346.412mm, 主动曲柄长度r=100mm, 主动圆销数Z=1, 主动圆销直径r=17mm, 主动轮轴孔直径d1=50mm, 从动轮轴孔直径d2=40mm, 槽深h=95mm, 所止弧半径R1=79mm。

3.4 压实机构

料土的压实是通过曲柄导杆机构来实现的。该机构的主要参数如下:曲柄长L1=20mm, 连杆长L2=60mm, 导杆长L3=336mm。

4 减速器的设计

4.1 传动方案的拟定

电动机的动力分3路传出:一路通过联轴器与Ⅰ轴相连传入减速器, 然后将动力传给减速器, 通过Ⅱ轴将动力传给槽轮机构和Ⅲ轴, 并且Ⅲ轴将动力输出, 使转盘间歇转动, 实现一个工位一个工位的进给;一路通过带轮传动将动力传到Ⅳ轴, 然后再通过带轮传动将动力送到Ⅴ轴和Ⅵ轴, Ⅴ轴带动使装料可以定时地完成, Ⅵ轴带动曲柄连杆机构, 使压实料土可以定时、准确完成。

4.2 原始技术参数

1) 工作转速为60r/min;

2) 电动机类型为Y90-4型三相一步电动机;

3) 工作情况分为两班制, 间歇单向运转, 载荷冲击小。

4.3 传动装置的确定

该育苗机械的传动装置如图4所示, 运行效率较高 (蜗杆采用2线头的) 。

5 结论

本文分析了目前国内的营养钵制钵机的发展状况、机构原理和工作原理, 通过对比、计算, 设计出了更加合理的结构。此装置满足营养钵装料的一般要求, 机器启动后, 便可以进行装料, 该营养钵装料机构能满足不同作物秧苗的农艺要求。

参考文献

[1]宋景玲, 闸建文, 郭志东, 等.机械化玉米、棉花营养钵机具的研究[J].农业机械学报, 2000, 3 (5) :42-44.

[2]尹国洪, 闸建文, 宋景玲, 等.2ZBJ-50机械化制钵机的研制[J].农机与食品机械, 1998 (4) :77-79.

[3]杨文珍, 赵匀, 李革, 等.播种制钵机的研究与展望[J].农机化研究, 2003 (3) :31-33.

自动装料 篇5

1 集成法衡器在线检测装置工作原理

集成法衡器在线检测装置是通过外部接口连接在被测装料衡器的称重传感器输出端, 引出称重传感器测量物料质量的电信号, 通过该装置内部系统对信号进行一系列处理, 最终得到物料质量约定真值, 从而与被测装料衡器测量的物料质量比较, 实现以集成检定法进行物料试验, 完成对装料衡器的在线检定。该装置具有实时测量方式 (实时采集信号) 和分时测量方式 (分时采集信号) , 实时在线测量方式能满足绝大多数大型装料衡器物料试验的检测要求, 分时测量方式可满足所有大型装料衡器物料试验的检测要求, 两种方式可通过切换开关随时切换。

2 集成法衡器在线检测装置的硬件设计

集成法衡器在线检测装置由微处理器控制模块、AD数据采集模块、触摸屏模块、低噪声电源模块、微型打印机、串行通讯接口及数据存储单元等组成, 其硬件组成框图如图1所示。该装置具有在不影响被测衡器正常工作的情况下, 与被测衡器配接的能力, 实现与被测衡器仪表同步或异步比较测量值。

2.1 微处理器的选择

主控芯片采用美国Silab公司的高性能单片机C8051F020, 该款芯片为工业级芯片, 是完全集成的混合信号系统级MCU芯片, 具有64个数字I/O引脚, 高速、流水线结构的8051兼容的CIP-51内核 (可达25MIPS) , 全速、非侵入式的在系统调试接口 (片内) , 具有可编程数据更新方式, 64K字节可编程的FLASH存储器, 使用温度为-40~85℃, 系统内部资源丰富, 抗干扰能力强。

2.2 AD芯片的选择

模拟-数字转换芯片选用美国德州仪器 (Texus In-strument) 公司的高端产品ADS1282, 该芯片为31位无失码AD转换芯片, 集成低噪声可编程增益放大器, 低噪声高输入阻抗, 差分非线性为满量程的0.000 05%, 能够满足比较苛刻的需求。

2.3 触摸屏的选择

采用MCGS5触摸屏, 其通讯协议为国际通用的Mod Bus RTU协议, 功能强大, 界面直观方便, 拥有800×480高清分辨力, 65535色数字真彩, LED背光, 丰富的图形库, 抗干扰性能达到工业III级标准, ARM9内核、400 MHz主频、64MB内存、128MB存储空间、MCGS全功能组态软件。

3 集成法衡器在线检测装置软件设计

系统软件采用模块化设计, 主要包括:主菜单管理、系统初始化、系数标定、参数设定、打印、通讯和测量等模块组成。系统软件结构框图如图2所示。

4 系统设计难点及解决方案

4.1 集成法衡器在线检测装置实现预期功能指标的设计难点

(1) 良好的线性度;

(2) 较低的噪声, 至少要优于被测衡器的10倍;

(3) 足够高的输入阻抗。

4.2 解决方案

4.2.1 改善线性度

(1) 选用线性度优异的器件。信号放大部分的线性度是关键, 要以AD转换器的线性度作为重要参数来选择AD转换器, 本设计中选用TI公司的ADS1282, 其性能远优于通用的称重显示仪表采用的AD转换器;另外放大器、滤波电路的电阻、电容的性能也要充分考虑;

(2) 利用软件来修正线性度。通过采用适当的算法计算相应的修正参数, 用以改善软件的线性度。

4.2.2 处理噪声

(1) 按照噪声来源, 对系统影响较大的主要是电源噪声和传感器信号噪声。硬件设计时, 选用多级低噪声线性稳压器件, 而且在各级中间加入滤波电路;

(2) 合理设计模拟电路结构, 确保滤波电路有效处理噪声信号;注意布局布线, 减少电路器件干扰;

(3) 采用软件滤波, 使噪声得以改善。

4.2.3 处理输入阻抗问题

为使该检测装置工作时, 对被测装料衡器测量系统不造成影响, 要选择合适的输入阻抗。本设计方案选用高端仪表放大器AD620, 通过多次实验验证, 对于绝大多数大型装料衡器均能很好的匹配。

5 在线检测实例

集成法衡器在线检测装置具有较好的适用性和实用性, 其检测能力在实际测量应用中得到了验证。下面以实际测量的一台大型配料衡器来说明其检测能力。被测配料衡器是一台最大称量为1 500 kg、检定分度值为5kg的混凝土配料秤。将集成法衡器在线检测装置配接在混凝土配料秤上, 集成法衡器在线检测装置与混凝土配料秤的称重传感器组合形成控制衡器, 其检定分度值设定为0.5 kg, 最大称量仍为1 500 kg。利用标准砝码进行标定, 之后对控制衡器和混凝土配料秤进行静态检定, 在静态检定合格后进行物料检定, 物料检定试验采用集成检定法进行。物料检定测量结果如表1。

kg

注:md为自动称量的装料偏差[5];se为自动称量的装料预设值误差 (设定误差) 。

在测量过程中, 装料过程顺畅, 无异常状况。装料质量约定真值由控制衡器得到。由物料检定结果可判定该混凝土配料秤满足X (1) 等级要求。由于采用了集成法衡器在线检测装置形成控制衡器, 避免了截取物料环节, 节省了大量人力、物力和时间, 从而大大提高了检定效率。

6 结论

集成法衡器在线检测装置采用高性能的单片机微处理器和高精度的AD转换器, 并采取多种降噪音、抗干扰设计, 使其测量准确度大幅提高, 得到优于被测衡器数十倍的准确度;同时具有存储、打印和标定等丰富功能, 能够在不影响原衡器正常工作的前提下, 进行物料试验的在线检测, 减少了大量人工劳动, 提高了工作效率, 实现了物料试验的集成检定法在线检定。集成法衡器在线检测装置准确度高, 显示直观、可操作性强, 完全能够满足检定大型装料衡器物料试验的检测要求。

摘要：介绍一种基于高性能单片机的大型装料衡器在线检测装置 (集成法衡器在线检测装置) 的设计方案, 该装置应用集成检定法可对大型装料衡器[1]进行在线检测。简述了该装置的工作原理、硬件组成及软件框图和设计方案难点问题。该设计方案采用德州仪器 (Texus Instrument) 公司的高端产品ADS1282和MCGS5触摸屏等关键器件, 使装置具有测量准确度高和实用性强等特点。

关键词：C8051F020单片机,大型装料衡器[2],集成检定法,在线检定

参考文献

[1]OIML R61国际建议《重力式自动装料衡器》[S].2004年 (E) 版.

[2]Q/BT 2501—2000重力式自动装料衡器[S].北京:中国轻工业出版社.

[3]JJG 564—2002重力式自动装料衡器[S].北京:中国计量出版社, 2002.

[4]JJF 1181—2007衡器计量名词术语及定义[S].北京:中国计量出版社, 2007.

加热炉装料推钢机的改造 篇6

目前步进梁式加热炉是冶金行业广泛应用的钢坯加热炉, 钢坯加热炉车间经常采用侧进料侧出料的步进梁式加热炉, 侧进料步进炉的钢坯一般通过装料推钢机在炉内装料悬臂辊上推正或推一个步距到步进梁上的形式进行装料。在装料推钢机的推杆穿过炉墙处用压缩空气对推杆进行冷却, 同时炉墙处用耐热纤维毯密封, 以防止炉内热量的散失及炉外出料端设备温度过高。

2 常用装料推钢机使用情况分析

以前设计的加热炉装料推钢机常用结构如图1所示。支架贴紧侧立柱吊挂在炉顶大梁上, 于安装后与之者焊牢, 支承底座与平台及侧立柱相互之间固定, 推杆与推杆摆臂用耳环直接连接, 支承底座上焊有安装极限保护开关的接近开关支架。

推钢机的支架贴紧侧立柱吊挂在炉顶大梁上, 不但给炉顶大梁带来额外的负荷, 而且安装后的焊接容易引起炉顶大梁及炉侧立柱发生变形。推杆摆臂通过轴承座固定在支架上。推杆与推杆摆臂用耳环直接连接, 由于摆臂的工作轨迹是弧线, 会导致推杆在前进过程中推头的轨迹也是弧线, 不利于对正钢坯。推杆前进后退时的定位通过安装在支承底座里的一组导向轮实现, 由于支承底座与侧立柱之间紧贴, 离炉门口较近, 容易引起导向轮变形, 进而影响对推杆的导向作用。由于推杆的运行轨迹是弧线, 作为极限保护作用的接近开关安装时也要跟进, 于是接近开关支架也相应地做成了弧线形, 不利于加工制造。

这种结构的推钢机不利于制造、安装, 而且生产过程中经常需要维护, 严重影响车间的正常生产, 造成重大的人力、物力浪费及经济损失。

3 改造方案

基于上述情况, 在以后的设计中我们对此设备进行了改造, 改造后的装料推钢机如图2所示。

3.1 支架的改造

支架由原来吊挂在炉顶大梁上改为直接贴在炉侧立柱上焊接, 大大减轻了对炉顶大梁的负荷, 而且在炉侧立柱上进行焊接操作也比在炉顶时简便。由于支架形式的改造, 安装摆臂固定轴承座时比在炉顶时方便得多。此外, 该种支架小巧、轻便, 大大降低了设备重量。

3.2 摆臂与推杆的联接、支承底座的改造

改造后的推钢机在摆臂与推杆之间增加了连杆, 同时将支承底座的导向轮由1组改为2组, 支承底座直接固定在炉侧平台上, 不再与炉侧立柱相连。这一改变, 推杆与摆臂之间增加了连杆装置使得推杆更换起来比较方便。导向轮数量的改变使推杆的运行变成了直线轨迹。这样, 就将推杆摆臂的弧线运动转化成了推杆的直线运动, 大大提高了推杆的运行质量, 使推杆轨迹准确、易测, 从而使极限保护接近开关的支架也做成规则的形状, 大大节约了制造安装成本。而且支承底座位置的改变, 不再与炉侧立柱相连, 极大地减轻了炉侧立柱的负担。此种结构在运行时推杆基本不会发生卡死的现象, 生产维护也很少, 能够极大地满足生产的要求。

4 实施效果

在近几年的生产中, 此种类型的推钢机结构在我公司得到了极大的推广, 在应用中也得到了用户的一致好评。

参考文献

[1]钢铁厂工业炉设计参考资料编写组.钢铁厂工业炉设计参考资料[M].北京:冶金工业出版社, 1979

秦冶大型智能无料钟炉顶装料设备 篇7

关键词：无料钟炉顶,布料器,布料溜槽,料溜调节阀,双动作阀

继第一代料钟式高炉炉顶及第二代料钟加活动炉喉挡板炉顶装料设备之后, 无料钟炉顶装料设备成为高炉的第三代装料系统。无料钟炉顶是唯一能够将原料布置到炉喉料线表面任意点的装料系统。无论是什么样的炉料, 无料钟炉顶都能布出任意的料面形状。近二十年来, 高炉炉容一直向着大型化的方向发展, 同时各种强化冶炼的手段不断涌现, 对高炉炉顶装料设备也提出了更高、更严格的要求, 无料钟炉顶装料设备逐步替代了有料钟炉顶装料设备。自1972年卢森堡PW公司发明无料钟炉顶设备以来, 它以和钟式炉顶相比较具有结构简单、布料灵活、密封性好、维护检修方便和投资省等优点, 很快遍布全世界, 并且在大高炉上一直占据统治地位。卢森堡PW公司的炉顶核心部件布料器采用了行星差速传动机构, 来实现溜槽的旋转与摆动。我国自1979年由冶金部僧全松教授首次提出了“直线运动与旋转的合成运动”。并据此传动原理设计制造了包钢1号高炉布料器, 于1985年3月26日投产, 此布料器溜槽摆动采用三缸传动, 溜槽旋转先是采用液压马达驱动, 后改为摆线针轮减速机 (电机直联型) 驱动。秦冶无料钟炉顶装料设备从2002年开始研发, 并先后在2003年7月与北京僧氏冶金设备技术有限公司和2007年初与包钢炼铁厂合作, 总结过去使用上的经验, 改进设备不足之处, 共同研发并推出了具有国内自主知识产权的WZ型列智能化无料钟炉顶装料设备。该设备以更好的布料工艺性能和可靠性迎合了广大炼铁用户。

1 设备特点

WZ系列无料钟炉顶装料设备和其他无料钟炉顶装料设备相比具有以下特点:

1) 不但能满足单环、多环、螺旋、定点、扇形布料, 还能实现中心加焦布料。

2) 布料器结构简单, 机构精巧, α角和β角传动独立, 易于检查和维修。

3) β角传动仅一对齿轮, 且远离高温区, 炉顶高温时齿轮不易涨死。

4) α角传动靠油缸驱动, 传动速度可调, 摆动速度最大达6°/s。更能满足多环布料工艺要求。

5) α角检测装置通过一根和α角传动装置等长的曲柄随托圈上下摆动, 其摆动角度与传动装置曲柄完全相同, 而传动曲柄摆动的角度就是溜槽的摆动角度, 故检测完全真实可靠。

6) 布料器采用了开式水冷系统和氮气密封系统, 冷却和密封效果好。

7) 布料器排水系统采用了中国特色的U形管水封系统, 排水管路简单可靠, 不易堵塞, 不用定期反冲洗。

2 WZ型无料钟炉顶装料设备的组成、传动形式

2.1 布料流槽

卡挂在溜槽托架上, 借助于旋转和倾斜运动, 把高炉炉料均匀连续分布到炉喉内需要的部位, 以获得较好的炉料分布效果, 减少炉料偏析。

布料溜槽使用寿命最关键的就是耐磨衬板, 我公司生产的布料溜槽衬板有两种, 一种为铸造衬板, 一种为硬质合金镶嵌衬板。小型高炉溜槽衬板落料点处用硬质合金衬板, 其他地方用铸造衬板, 大型高炉整体都用硬质合金衬板。小高炉衬板寿命为8~12个月, 大高炉用硬质合金衬板寿命12个月到18个月。

2.2 炉顶钢圈

有两种, 一种是无水冷的炉顶钢圈, 一种是带水冷的炉顶钢圈。

带水冷的炉顶钢圈采用双层结构, 内部通水冷却, 一是炉顶钢圈焊接时通水冷却减小变形量, 二是炉顶钢圈炉役后期由于有水冷焊缝不会开裂。

2.3 布料器

主要由α角驱动装置、α角检测装置、β角驱动装置、β角检测装置、布料器本体等组成。

α角驱动:采用普通三缸 (或两缸) 加比例阀驱动, 同过模糊控制和闭环控制精确定位溜槽角度。

β角驱动:SEW减速电机经小齿轮带动上回转支撑和旋转套筒, 完成溜槽旋转。

α角检测:采用与托圈相关联的两组等长曲柄来实现溜槽角度的检测。

β角检测:设计时人为让β角指针与溜槽旋转一致, 即指针在哪个方向, 溜槽就在哪个方向。

布料器采用水冷, 任何与高炉炉气接触的表面, 靠箱体内部的表面都有冷却水流过, 冷却水由顶盖上部流入, 最后收集到水冷底盘, 由水冷炉顶钢圈或水冷盘排入U形管水封系统。冷却水为开路循环, 水质为普通工业水。

布料器采用了氮气密封, 水冷底盘和旋转套筒之间, 中心喉管和旋转套筒之间各有一道环逢间隙, 氮气从此间隙进入高炉炉内, 挡住炉内气体, 起到密封作用。

布料器参数:

中心喉管通径 (根据高炉炉容确定)

布料溜槽摆动速度0~6°/s;

布料器额定旋转速度:8r/min;

溜槽摆动定位精度:±0.1°;

溜槽摆动范围:5°~55°;

溜槽工作摆动范围:5°~52°;

溜槽更换角度:30°~45°;

2.4 波纹补偿器

由波纹管本体和耐磨衬套组成。波纹管用于安装和开炉后吸收由于温度影响以及装料时无料钟炉顶设备所承受的反复载荷等造成的布料器与料罐之间的相对位移。

2.5 插板阀

插板阀由带密封圈的阀板、上下阀座、压紧装置等组成。

插板阀用于高炉休风时, 把无料钟炉顶设备部分从布料器上表面与高炉内侧隔开, 以确保在安全状态下对炉顶设备检修和维护。

2.6 上、下密封阀

有两种结构形式:一种是单动作翻板阀, 一种是摆动旋转密封阀 (即双动作阀) 。

单动作翻板阀由焊接钢结构阀箱、阀板驱动机构、密封组件、带密封圈的阀板等组成。这种阀一般在阀通径小于1000mm的规格上使用。

双动作阀由驱动机构、阀板、阀座、曲臂支撑、曲臂等组成。密封阀的开启和关闭动作, 分别由两个液压缸来完成。当密封阀由关闭状态转为开放状态时, 首先压紧、分离缸动作 (直线缸) , 使阀板近似垂直离开阀座, 以避免阀板离开阀座时其接触面间发生摩擦, 延长胶圈的使用寿命;垂直离开后, 旋转液压缸立即工作, 使阀板旋转至排料口一侧料流冲刷不到的位置等待, 至此开阀动作完毕。关阀与开阀正好相反。这种阀在阀板上用硅橡胶, 阀座上面堆焊耐磨合金, 提高了密封圈的使用寿命, 密封可靠。这种阀一般在大高炉使用。当炉顶高度受限制时, 也在小高炉上使用。

上下密封阀的参数:公称通径大小 (根据高炉炉容确定) 。

2.7 料流调节阀

料流调节阀是无料钟炉顶装料系统中可以调节排料速度和排料时间的唯一手段。

我公司生产的料流调节阀有两种形式:一种是滚筒给料机式调节阀, 一种是球型调节阀。

1) 滚筒给料机式调节阀。滚筒给料机式调节阀由焊接箱体、滚筒及滚筒驱动装置、扇形阀及扇形阀驱动装置、扇形阀检测装置、密封组件, 轴承组件等组成。扇形阀驱动可采用伺服电机加减速机驱动, 也可采用数字油缸 (或普通油缸加比例阀) 驱动。滚筒驱动采用普通电机加减速机驱动。

工作原理:料流调节阀开启时, 先打开扇形阀, 一般设定启动1秒后或打开到设定角度, 再启动滚筒。滚筒只有一个转向, 即朝着排料方向转动, 不可逆转。关闭时, 先停滚筒, 再关闭扇形阀。这种阀的特点是能均匀给料, 又避免卡料, 缺点是给料有偏置, 对下衬套的磨损不均匀, 对于1000立方米的小高炉有优势。

2) 球形调节阀。球形调节阀由焊接钢结构箱体、两个同心的球形闸板、中心排料管、闸板驱动四连杆机构、油缸 (数字油缸或普通油缸加比例阀) 、密封组件、轴承组件等组成。

球形调节阀的两闸板组成的开口时刻保持着方形, 这种结构的特点是不论闸门开度大小, 料流总是对中的。实现了绝对中心排料。这种料流调节阀特别适合2000立方米以上的大高炉。

球形调节阀的主要参数:排料口尺寸 (根据高炉炉容确定) , 闸板启闭定位精度±0.1°, 闸板最高开启速度15°/s。

2.8 料罐

有两种形式:串罐式和并罐式。

料罐由以下几部分组成:

焊接钢结构罐体:上部锥体、中部筒体、下部锥体。

串罐式为了炉料分配均匀, 内部设置导料器。

可更换的耐磨衬板、称量装置和防扭装置及检修人孔等。

料罐的主要参数:有效容积 (根据高炉炉容确定) 。

2.9 上料闸

上料闸起受料斗装料时挡料的作用。

上料闸由焊接钢结构箱体、对开球形闸板、油缸及四连杆驱动机构组成。

上料闸的主要参数:排料口通径 (根据高炉炉容确定) 。

2.1 0 受料斗

承接上料主皮带或料车送来的炉料, 并使之均匀分布。

受料斗有两种形式:一种是方形受料口, 主要是料车上料时用, 一种是圆形受料口, 主要是皮带上料时用。

受料斗由焊接钢结构壳体、耐磨衬板、导料器等组成。

受料斗的主要参数:有效容积 (根据高炉炉容确定) 。

3 WZ型无料钟炉顶辅助系统

由于篇幅所限, 以下仅列出炉顶各辅助系统名称, 不再赘述。

1) 水冷系统;

2) 氮气系统;

3) 液压系统;

4) 润滑系统;

5) 仪表自动化;

6) 电控系统;

7) 蒸汽加热系统。

4 WZ型无料钟炉顶智能控制系统

为实现WZ型无料钟炉顶设备精确布料工艺, 所有加料和均压操作, 料流调节阀的驱动和控制, 布料溜槽旋转和倾动角度选择的控制均采用PLC顺序控制, 各阀门之间电器连锁, 料溜调节阀可根据料的批重和料种以及布料圈数, 自动计算阀门开度。还有自学习功能, 可根据上一次布料的结果, 调整本次布料时料溜调节阀的开度。

5 WZ型无料钟炉顶部分业绩

1) 承德钢铁公司高炉有效炉容:2500m 3, 2座;

2) 天铁集团高炉有效容积:2800m 3, 1座;

3) 水城钢铁公司高炉有效炉容:2380m 3, 1座;

4) 达州钢铁公司高炉有效炉容:1760m 3, 1座;

5) 浦项印尼卡拉卡托高炉有效炉容:3800m 3, 1座;

6) 河北平山敬业高炉有效炉容:1260m 3, 6座;

7) 福建三安钢铁公司高炉有效炉容:1080m 3, 1座;

8) 福建三安钢铁公司高炉有效炉容:530m 3, 2座;

9) 福建三宝钢铁公司高炉有效炉容:1080m 3, 1座;

10) 福建三宝钢铁公司高炉有效炉容:450m 3, 1座;

11) 陕西龙门钢铁公司高炉有效容积:1280m 3, 2座;

12) 河南林州钢铁有限公司高炉有效容积:380m 3, 1座;

13) 洛阳钢铁有限公司高炉有效容积:450m 3, 1座;

14) 西林钢铁有限公司高炉有效容积:450m 3, 1座;

15) 土耳其卡特米尔高炉有效容积:450m 3, 2座;

16) 印尼苏钢高炉有效容积:450m 3, 1座;

17) 山西忻州钢铁公司高炉有效容积:450m 3, 1座;

18) 黑龙江双建龙高炉有效容积:530m 3, 1座。

6 结语

WZ型无料钟炉顶设备经过多年的发展, 已具备成套供货能力, 可以覆盖从300立方米到5800立方米的所有高炉, 目前, 该成套设备已成功的应用到2800立方米高炉上, 并于2011年12月15日成功签订了浦项印尼3800立方米高炉炉顶成套供货合同。由于该项无料钟炉顶技术是成熟的, 可以预测, 在不久的将来, 以该技术为基的无料钟炉顶设备将在世界范围内得到成功的应用。

参考文献