Схемы работы станка совместно с прибором активного контроля 4 страница

Учитывая, что производство манометров — массовое, с различ­ными диапазонами измерения, шкалами и классами точности, рас­смотренный принцип построения показывающих приборов позволяет наиболее гибко решать различные метрологические задачи. Для по­строения дискретных пневматических преобразователей, предназна­ченных для выдачи команд, можно также использовать элементы УСЭППА.

Рассмотрим построение дискретного преобразователя на базе элемента сравнения ЭС-3 (рис. 54, а), камеры которого подключаются к измерительной ветви с давлением Лик ветви противодавления с да­влением Л_п.

Величина давления h зависит от величины контролируемого раз­мера детали, а величина противодавления h_a в процессе измерения постоянна. При h > h_n выход элемента ЭС-3 связан с каналом высокого давления. Появляется дискретный сигнал. В случае h <Z h_n давление в выходном канале равно нулю.

Характеристика дискретного преобразователя Р_рых — f (h — /г_п)= — f (А/г) на базе элемента ЭС-3 представлена на рис. 54, а. Величина A {Ah) характеризует погрешность обратного хода. Для средств, кон­тролирующих детали в процессе обработки, эта погрешность практи­ческого значения не имеет, так как изменение размера детали идет и одном направлении (размер детали уменьшается или увеличивается).

Для повышения быстродействия выдачи команды элемент ЭС-3 дополняется пневматическим усилителем (рис. 54, б), который одно­временно усиливает выходной сигнал по мощности (по расходу). В ка­честве усилителей можно использовать реле Р-ЗН, Р-ЗФ, работающие в режиме повторения.

Дискретные преобразователи на базе элемента ЭС-3 обеспечивают следующие показатели.

1. Погрешность срабатывания только при прямом ходе измерителя составляет ±40 Па.

2. Погрешность обратного хода составляет 200—250 Па.

3. Время срабатывания при объеме измерительной камеры 20 см* и входных соплах сечением 0,8—1,2 мм составляет 0,6—0,2 с.

Рис. S4. Дискретные преобразователи на базе элемента сравнения ЭС-3: а — простейшая схемз дискретного преобразователя и его характеристика; б — схема быстродействующего дискрет­ного преобразователя

 

Для построения особо точных дискретных преобразователей при­меняют специально разработанные элементы, у которых мембраны выполняют без жесткого центра и дополняют их усилителями.

Во многих случаях при автоматизации линейных измерений в ма­шиностроении сложные командные устройства приборов можно более просто построить иа стандартных элементах УСЭППА [2], чем на тра­диционно применяемых электромагнитных реле. Элементы УСЭППА обеспечивают высокую надежность схем. Рассмотрим принципы по­строения командно-показывающих устройств подналадчиков, прове­ренных в производственных условиях на третьем ГПЗ (г. Саратов).

На рис. 55, а приведена принципиальная схема подналадчика к бесцентрово-шлифовальиому станку, которая собрана на стандартных пневматических элементах, кроме первого дискретного пневматического преобразователя (ДПП). Данный элемент обладает повышенной точ­ностью (погрешность срабатывания не более ±15 Па) и высоким бы­стродействием.

Высокая точность обеспечивается за счет применения на первич­ном звене преобразования мембраны без жесткого центра. Сигнал по мощности и давлению усиливается двухкаскадным мембранным уси­лителем. Оба элемента собраны в единый блок. Однако во многих случаях дискретные преобразователи, построенные на базе элемента ЭС-3 система УСЭППА (погрешность срабатывания при прямом ходе не более ±40 Па), можно успешно применять для автоматизации кон­троля в машиностроении.

По мере увеличения размеров деталей 1 от износа шлифовального круга зазор Z пневматического преобразователя, образованного соп­лами d_t и d₂> также будет увеличиваться, что вызовет уменьшение изме­рительного давления h.

Когда измерительное давление h становится меньше настроечного противодавления h_n, заданного с помощью дросселя До/, винта противо­давления 2 и повторителя П-1, ДПП выдает дискретный пневматиче­ский сигнал р_д, который через генератор и нмпульсатор подается на исполнительную схему станка. График работы последовательно соеди­ненных генератора и импульсатора, собранных на базе пневмореле Р-ЗН, приведен на рис. 55, б. При такой логической схеме генератор позво­ляет построить любой период колебаний т, а импульсатор — требуемую величину длительности подналадочного импульса т_г. Повторные ко­манды иа подналадку р_пнл подаются через каждый промежуток вре­мени т при наличии сигнала р_А, т. е. пока на позицию измерения по­ступают детали с подналадочиым размером.

В качестве показывающего прибора используется образцовый манометр М с пятимембранным элементом сравнения ЭС-5. Обратный клапан ОК-3 служит для устранения резких скачков стрелки мано­метра при проваливании измерительного наконечника 3 в разрывы, образованные фасками деталей. При резком уменьшении измеритель­ного давления обратный клапан ОК-3 закрывается, но давление в ка­мере манометра будет понижаться за счет связи этой камеры с атмо­сферой через дроссель Др2.

Погрешность подналадчика в основном определяется погреш­ностью срабатывания дискретного преобразователя и не превышает 2=1 мкм. Для исключения выдачи ложной подналадочной команды из-за грубых случайных ошибок, вызванных, например, неправильным

выдачи сигналов по времени t элементами схемы (б)

 

базированием детали на измерительной позиции или другими подоб­ными обстоятельствами, команду на подналадку можно выдать, когда две или три подряд идущие детали достигли подиаладочного размера.

Рис. 66. Схема дискретного преобразователя подналадчнка, работа­ющего по повторной команде (а), и график выдачи сигналов во вре­мени t элементами подналадчнка (б)

<rj

На рис. 56 приведена схема подналадчнка, который выдает команду на подналадку, когда получены сигналы о достижении соответству­ющего размера от двух подряд идущих деталей.

Реле времени РЛ

 

ппппп пг.
	!	г' ■
1;
1 1	[ 1 » 1 1 | 1 |
1 1 ----- 1-	i	- t
1 1 1 1	и i. Tt '

Р* "зад

 

л

5)

Рис. 57. Схема дискретного преобразователя подиаладчика, работающего с задержкой последующей команды (а), и график выдачи сигналов во времена t элементами подиаладчика (б)

Измерительная схема и отсчетное устройство аналогичны под- наладчику, приведенному на рис. 55, а. Логическая часть схемы строится на базе двух триггеров Тг! и Тг2 и двух импульсаторов Имп1 и Имп2. Как показано на графике (рис. 56, б), команда на подналадку Рпял подается только в случае, если дискретный пневматический преобра­зователь ДПП выдает подряд два сигнала р_д, т. е. две детали подряд достигли подналадочного размера. Если после первого сигнала второго не последует, триггер Тг1 выключается через время x_lt и счет начинается сначала. При настройке схемы нужно учитывать, что время задержки %i должно быть меньше времени обработки двух деталей т и больше вре­мени задержки т₂.

Для задержки команды на подналадку с момента подачи преды­дущей команды до момента прохождения всех деталей, находящихся в это время между зоной обработки и позицией измерения, можно ис­пользовать пневматическое реле времени. Принципиальная схема под- наладчика с реле времени и график его работы приведены на рис. 57, а.

Измерительная и отсчетная части схемы аналогичны схемам под- наладчиков, рассмотренным выше. Рассмотрим только механизм за­держки. Сигнал дискретного первичного преобразователя р_л поступает через нормально открытый пневматический клапан К.1 на импульса- тор Имп, и на выходе подналадчнка появится подналадочный сигнал Рияп (рис. 57, б).

Через определенное время сигнал р_л включает также триг­

гер Тг, выход которого р_т закрывают клапаны К1 и К2. Задержки Tf и т_г настраивают с помощью регулируемых дросселей РДр! и РДр2. Закрытием клапана Д7 исключается возможность прохождения сиг­нала р_д иа выход подналадчнка, а при закрытии клапана К2 включается пневматическое реле времени, его объем V отсоединяется от атмосферы, и давление в нем начинает повышаться через регулируемый дрос­сель РДрЗ и задающее устройство по линейному закону. В момент, когда давление р_р в емкости V и связанной с ним верхней камере эле­мента сравнения ЭС-3 несколько превысит заданное давление р_зад, элемент ЭС-3 сработает и выдаст команду р_х, которая выключает триг­гер Тг и реле времени. Выдержку времени т₃ регулируют дросселем РДрЗ так, чтобы она была больше времени прохождения всех деталей, находившихся между зонами обработки и измерения в момент подачи подналадочной команды.

Во всех рассмотренных выше схемах путем включения на выходе стандартных пневматических электропреобразователей можно преоб­разовать пневматические выходные сигналы в электрические. Это позволяет использовать их на станках как с пневматической, так и с электрической схемой управления.

Функциональные возможности элементов настолько широки, что позволяют просто решать еще многие другие задачи контрольно-изме­рительной техники.

ВРЕМЯ СРАБАТЫВАНИЯ ПНЕВМАТИЧЕСКИХ ПРИБОРОВ

Основными динамическими характеристиками пневматических прибо­ров являются время срабатывания и амплитудно-частотная характе­ристика.

Время срабатывания — интервал времени, необхо­димый для стабилизации измерительного давления, расхода воздуха в приборе, стабилизации положения чувствительного элемента и ука- аателя прибора с момента установления определенного измеритель- «ого зазора.

Амплитудно-частотная характеристика представляет собой зависимость амплитуды колебаний чувствитель­ного элемента и указателя прибора от частоты изменения синусоидально изменяющегося размера.

В существующих приборах изменение давления в измерительной камере происходит в течение длительного времени (не менее 0,3—0,5 с). С другой стороны, инерционность механических преобразователей давления, электромагнитных реле не превышает нескольких сотых секунды. Поэтому основным показателем времени срабатывания пнев­матических приборов является время изменения давления в измери­тельной камере, т. е. время заполнения или опустошения ее, зависящее от объема камеры и от изменения этого объема в процессе работы, от диаметра входного сопла, измерительного зазора и давления питания. В табл. 21 приведены экспериментальные данные времени срабатывания сильфонных приборов с дроссельными преобразователями.

При непрерывном автоматическом контроле овальности или огранки изменение можно начинать только по истечении времени срабатывания, а для назначения угловой скорости необходимо учитывать амплитудно- частотную характеристику прибора.

При контроле овальной детали в процессе ее вращения динами­ческая амплитуда движения чувствительного элемента прибора Л_дин меньше статической Л_ст- Разность А_ст — Л_дин тем меньше, чем больше частота колебания контролируемого размера. Систематическую погреш-

21. Время срабатывания сильфонных приборов Диаметр входного сопла d„ мм Давление питания Н, 10» Па Время срабаты­вания, с Диаметр входного сопла du мм Давление питания Н, 10» Па Время срабаты­вания, с   0,5 5,0   0,5 1.7 0,6 1,0 6,5 1.0 1.0 2,6 1,5 9,4   1,5 2,9   2,0 11,0   2,0 3,4   0,5 3,6   0,5 1,2 0,6 1,0 4,9 1.2 1,0 1,7 1,5 6,8   1,6 2,2   2,0 7.5   2,0 2,4   0,5 3,2   0,5 0,8 0,7 1.0 4,4 1.Б 1,0 1,1   1,5 5,4   1.5 1,6   2,0 6,3   2,0 1,7   0,5 2,8       0,8 1,0 4,1       1,5 4.4         2,0 4.8 !

}- Примечание. Время срабатывания указано для приборов с объемом измерительной камеры 106 см9 при диаметре измерительного сопла d, = 2 мм) для измерительных систем, имеющих другой объем (см'), необходимо приве­денное значение умножить на коэффициент 1/106.

 

яость, определяемую величиной Лет — Лдин» исключают путем на­стройки прибора при тех же числах оборотов, которые будут при кон­троле, или используя специальные устройства. Если стремиться к по­вышению производительности контроля за счет увеличения числа оборотов детали, то относительная погрешность прибора при умень­шении Лди^/Лст возрастает обратно пропорционально этой величине.

Для контроля отклонений от правильной геометрической формы рекомендуется выбирать параметры пневматического преобразователя

А

и числа оборотов детали такими, чтобы произведение kz—-f¹™-

Лст

было максимально (kz — чувствительность преобразователя). Это усло­вие получается при ■ = 0,6н-0,7, Лет

^дин_______________ 1_________

Л_ст / V \ 3/2 '

где п — число периодов синусоидального изменяющегося размера в минуту (приведенное уравнение справедливо при n<j 300); V — объем измерительной камеры преобразователя, см³; а — коэффициент, зависящий от параметров первичного преобразователя [(пер/мин)^-3''² X X см~^9/2] (табл. 22).

22. Экспериментальные значения коэффициента а Диаметр входного сопла dLI мм Давление питания Н, 10' Па а■ 10» Диаметр входного сопла dt, мм Давление питания Н, 10s Па a. 10s 0,7 0,5 1,0 1,5 2,0 393 551 618 686 1,2 0,5 1.0 1,5 2.0 67 108 131 151         0,8 0,5 1,0 1,5 2,0 212 375 442 502         0,5 1.0 1,5 2,0   1,0 0,5 1,0 1.5 2,0 133 195 258 320 1,5 64 75

Примечание. Диаметр измерительного сопла дроссельного преоб­разователя 2 мм.

 

СТАБИЛИЗАТОРЫ ДАВЛЕНИЯ ВОЗДУХА

В приборах, выпускаемых в СССР, применяют два типа ста­билизаторов давления: стабили­затор обратного действия без усилителя и высокоточный ста­билизатор с усилителем.

Действие стабилизатора обратного действия без усили­теля (рис. 58) основано на изме­нении площади минимального проходного сечения канала ста­билизатора (клапан 4) при изме­нении давления в пневматиче­ской сети или изменении расхода воздуха через пневматический прибор с целью поддержания постоянства давления на выходе стабилизатора. Так, например, при уменьшении давления в ка­мере 6, что может быть вызвано уменьшением сетевого давления или увеличением расхода воздуха через прибор, мембрана 3 опустится под действием пружин 2, увлекая за собой клапан 4, а это увеличит проходное сечение потока воздуха и обеспечит выравнивание давле­ния в камере 6 до заданного. Увеличение давления в камере 6 вызо­вет обратное действие указанных частей стабилизатора. Установка необходимого давления питания осуществляется с помощью винта 1.

По этой схеме построен стабилизатор мод. 338 (выпускаемый за­водом «Калибр»), имеющий следующие технические характеристики:

Расход воздуха, л/мин................................................................................................................. 0,5 — 20

Допускаемое давление на входе, МПа............................................................................................. 0,3—0,6

Диапазон регулирования давления иа выходе, МПа....................................................... 0,05—0,2

Погрешность стабилизатора прн изменении давления на входе

от 0,3 до 0,6 МПа, МПа.......................................................................................................... 0,0015

Погрешность стабилизатора от изменения расхода воздуха от

наименьшей до наибольшей величины, МПа................................................................. 0,007

Масса, кг............................................................................................................................................................... 0,5

Г абаритные размеры, мм........................................................................................................... 68X 150

Основные неисправности стабилизатора мод. 338 и рекомендации по их устранению приведены в табл. 23.

Стабилизатор с усилителем мод. 335 (рис. 59) выпускается заводом «Калибр». Действие стабилизатора основано на измененни минималь­ного проходного сечения канала стабилизатора (клапан 8) при изменении давления в сети и расхода воздуха через измерительный прибор. Однако перемещение клапана 8 осуществляется не мембраной, на которую опи­рается силовая пружина, как это имело место в стабилизаторе (см. рис. 58), а мембранами 11 и 12 усилительной камеры при изменении в ней давления.

| и""»

Рис. 68. Схема стабилизатора мод. 338

Давление в усилительной камере (над мембраной 12) с помощью пневматического усилителя (сопло 10 с малым проходным сечением и сопло 7 большого диаметра с заслонкой-шаром 6) может изменятьвя

Кпцидорц

От фильтра

Рис. 59. Принципиальная схема стабилизатора давле­ния с усилителем мод. 335! 1 — винт для установки вадаиного рабочего давле­ния; 2 — контргайка для фиксации регулировочного винта; Я — пружина сжа­тия; 4 — мембрана; 5 —• пятка мембраны; в — шаро­вая заслонка сопла 7 пнев­матического усилителя; 8 — сферический клапаи; 9 —• камера постоянного давле­ния; 10 — входное сопло пневматического усилителя с проходным сечением 0,34 мм; II, 12 — мембра­ны, перемещающие клапан 8

 

е*. Основные неисправности стабилизатора мод. 338 ■ рекомендации по их устранению (см. рис. 58)

 

Неисправность

Причина

Способ устранения неисправности

 

Давление на выходе невозможно увеличить

Давление не выходе не­возможно уменьшить

Падение давления при увеличении расхода воздуха

Повышение давления ври уменьшении расхо­да воздуха

Плохое уплотнение ме­жду мембраной и кор­пусом

Пружина ограничивает перемещение клапана

Падение давления в се­ти

Сфера клапана и отвер­стие под клапан аа- грязаены

Сфера клапана и отвер­стие под клапаи за­грязнены

Падение давления в се­ти

Плохое уплотнение ме­жду мембраной и кор­пусом <

Устранить утечку возду­ха между мембраной и корпусом

Удалить грязь, выпра­вить пружину или ваме- нить ее новой

Устранить причину, вы­зывающую падение дав­ления

Промыть сферу и отвер­стие

Промыть сферу и отвер­стие

Устранить причину, ны-

зкавшую падение давле­ния

Устранить утечку воз­духа между мембраной и корпусом

в значительных пределах при крайне малых перемещениях шара и мембраны с пружиной 3. Таким образом, любому положению кла­пана 8 соответствует практически постоянное положение мембраны 4, а следовательно, постоянное усилие пружины 3, чем и обеспечивается стабильность выходного давления в широком диапазоне расходов.

При резких колебаниях расхода воздуха через стабилизатор происходит удаление его излишков в атмосферу через коническое седло клапана 8 и свободное пространство между мембранами 11 и 12.

Техническая характеристика стабилизатора с усилителем мод. 335

Расход» л/мва.................................................................................................................................. О—100

Допускаемое давление на входе, МПа............................................................................................ 0,3—0,6

Диапазон регулирования давления на выходе, МПа......................................................... 0,02—0,i

Погрешность стабилизатора при изменении давления на входе

от 0,3 до 0,6 МПа, МПа.................................................................................................................... 0,0015

Погрешность стабилизатора от изменения расхода воздуха от

наименьшее до наибольшей величины, МПа............................................................................ 0,005

Масса,»г.,....................................................................................................................................... 0,35

Габаритные размеры, ми...................................................................................................................... 52X 96

Основные неисправности стабилизатора с усилителем мод. 335 и способы их устранения приведены в табл. 24.

24. Основные неисправности стабилизатора с усилителен мод. 335 и способы их устранения (рис. 59)

 

Причина

Неисправность

Способ устранения неисправности

 

Невозможно увеличить давление на выходе

Невозможно уменьшить давление иа выходе

Падение давления прн увеличении расхода воздуха

Повышение давленая при уменьшении расхо­да воздуха

Происходит срабатыва­ние предохранительно­го клапана

Засорено сопло 10 Плохое уплотнение ме­жду мембранами 11, 12 я корпусными деталями Падение давления в се­ти ниже нормального

Недостаточная герме­тичность сопла

Засорено сопло 7

Засорено сопло 10 Сфера клапана 8 и от­верстие под клапан за­грязнены

Падение давления в се­ти ннже нормального

Засорено сопло 10 Недостаточная герме­тичность сопла

Конус клапана 8 недо­статочно перекрывает отверстие

Разрыв мембраны IJ

Прочистить сопло Устранить утечку воз­духа

Устранить причину, вы­звавшую падение давле­ния

Устранить утечку воз­духа между соплом и де­талями, его уплотнить Прочистить сопло

Прочистить сопло Промыть сферу и отвер­стие

Устранить причину, вы­звавшую падение давле­ния

Прочистить сопло Устранить утечку воа- духа между соплом я уплотняющими его дета­лями

Прочистить отверстие еелн нужно, притер его по клапану Заменить мембрану но­вой

Обычно для приборов активного контроля применяют универсаль­ные блоки фильтра со стабилизатором, выпускаемые заводом «Калибр». Блоки собраны из рассмотренных выше стабилизаторов и фильтра: мод. 337 (стабилизатор мод. 335 и фильтр мод. 336); мод. 339 (стаби­лизатор мод. 338 и фильтр мод. 336);

Присоединение стабилизатора к пневматической сети производится штуцерами с резьбой К 1/8" по ГОСТ 6111—52* и проходным отверстием диаметром 6 мм для максимальных расходов. Стабилизатор может работать в любом положении, однако блок стабилизатора с фильтром монтируют только в вертикальном положении. В пневматические сети стабилизаторы монтируют только после фильтров в непосредственной близости к ним, чтобы избежать дополнительного засорения воздуха из соединительных труб.

Рассмотренные выше погрешности измерительных пневматических схем от колебаний давления питания, а также приведенные точностные характеристики стабилизаторов позволят правильно выбрать необ­ходимый стабилизатор и измерительную схему, исходя из допустимой погрешности измерений.

УСТРОЙСТВА ДЛЯ ОЧИСТКИ ВОЗДУХА

Необходимым условием точной и стабильной работы пневматических приборов активного контроля является высококачественная очистка сжатого воздуха от масла и механических примесей, а также удаление влаги из воздуха. Степень загрязнения воздуха непосредственно влияет на результаты измерения. Особенно сильно это влияние проявляется при контактном способе измерения, когда воздух, выходящий из изме­рительного сопла, непрерывно обдувает доведенную поверхность пло­ской заслонки. Налет масла и пыли на внутренних стенках входных и измерительных сопл изменяет характеристику прибора и приводит к погрешностям измерения. Загрязненный воздух приводит также к ненормальной работе стабилизаторов давления, что, в свою очередь, вносит дополнительные погрешности в результаты измерения.

Схема устройств для подготовки сжатого воздуха, питающего несколько приборов активного контроля, показана на рис. 60.

Сжатый воздух от компрессорной станции 1 поступает в установку 2, предназначенную для централизованного удаления влаги и сбора кон-

7 8

9

Рис. ВВ. Схема устройств для подготовки сжатого воздуха для питания группы приборов

 

Рис. 61. Конструктивная схема группового фильтра БВ-3101

денсата. Затем через проходной кран 3, влагоотделитель 4 и групповой фильтр 5 воздух через блоки фильтров со стабилизато­рами давления 7 подается к вход­ным соплам отсчетно-командных приборов 8 и далее к измери­тельной оснастке 9. Сетевое да­вление фиксируется манометром, установленным на групповом фильтре 5, а рабочее давление — манометрами, присоединенными к блокам фильтров со стабили­заторами давления. Для сигна­лизации при падении сетевого давления в схему встроено реле давления 6.

Для работы одного прибора активного контроля используют упрощенную схему без приме­нения группового фильтра.

Требования к воздуху, пита­ющему пневматические устрой­ства для линейных измерений, изложены в ГОСТ 11882—73 «Воздух для питания пневмати­ческих приборов и средств авто­матизации^.

Рекомендуется следующая последовательность и аппаратура для осушки и очистки воздуха. Для централизованного удаления влаги воздуха на компрессорной станции или в цехе, где много потребителей сжатого воздуха, следует применять установки типа УОВ-Ш, УОВ-20, УОВ-ЗО с автоматической регенерацией влагопоглотителя и произво­дительностью соответственно 10, 20 и 30 м³/мин, выпускаемые Курган­ским заводом химического машиностроения.

Для одновременного обслуживания нескольких измерительных систем с суммарным расходом сжатого воздуха до 250 л/мин приме­няют установку, состоящую из влагомаслоотделителя типа БВ-3206, и групповой фильтр типа БВ-3101.