Atuadores em sistemas de automação de fundição

Atuadores em sistemas de controle de processo automático são projetados para afetar diretamente o objeto controlado ou seus controles.

Requisitos

As unidades devem atender aos seguintes requisitos:

• ter características estáticas tão lineares quanto possível;

• ter poder suficiente para colocar o objeto de controle ou seus órgãos em movimento em todos os modos de operação;

• ter o desempenho exigido;

• garantir a regulação mais simples e econômica do valor da produção;

• têm baixo poder de direção.

Características ao trabalhar em fundições

Os sistemas de automação para processos de fundição são caracterizados pela presença de dois modos de controle: remoto e automático.

Para acionamentos em sistemas de controle remoto, os principais indicadores são energia, além disso, são necessárias características operacionais, estruturais e econômicas.

Para acionamentos em sistemas de controle automático, o mais importante são suas propriedades estáticas e dinâmicas, que afetam a estabilidade e a qualidade da regulagem. Essas características da escolha de atuadores em sistemas de automação para processos de fundição devem ser levadas em consideração em seu projeto.

Os principais parâmetros de energia dos drives (controle remoto) são o torque nominal (a força desenvolvida no controle nominal) e o torque de partida (a força desenvolvida no momento da ligação sob a ação do sinal de controle nominal).

A relação entre o torque de partida e o momento de inércia reduzido do acionamento determina sua inércia, ou seja, o tempo desde o início do movimento até a velocidade nominal de movimento do elemento de saída em estado estacionário. Para reduzir o tempo de aceleração, o torque de partida não deve exceder 2 — 2,5 torque nominal.

Em sistemas de controle posicional em que a ação de controle tem dois pontos de ajuste, os atuadores devem fornecer a capacidade de alterar a ação de controle do valor máximo.

Em sistemas com reguladores de velocidade constante, a ação de controle sobre o objeto é determinada pelo tempo de movimento do corpo regulador, cuja velocidade de permutação depende dos dados técnicos dos atuadores.

Em sistemas de controle proporcional, a ação de controle no objeto é proporcional ao desvio do parâmetro do valor definido, e o fator de proporcionalidade depende do projeto do atuador, dos dispositivos de frenagem e após o disparo após o disparo.

Em vários sistemas de controle automático para processos de fundição, os atuadores são cobertos por feedback sobre a posição do regulador. Uma avaliação avançada das propriedades estáticas e dinâmicas dos drives é realizada considerando sua precisão e velocidade.

Ao projetar atuadores, é necessário definir a velocidade de movimento de seu dispositivo de saída em carga nominal e um sinal de controle correspondente à velocidade nominal de movimento do dispositivo de saída.

Uma ampla variedade de atuadores é usada em sistemas de automação de fundição. Por projeto, eles são divididos em eletromecânicos, eletromagnéticos, hidráulicos, pneumáticos e combinados.

Acionamentos eletromecânicos

Acionamentos eletromecânicos são usados ​​para controlar vários corpos de trabalho de parada e regulação de sistemas de automação. Os kits podem incluir um motor elétrico, caixa de engrenagens, interruptores de limite, embreagem limitadora de torque e sensor de feedback.

Os acionamentos eletromecânicos incluem dispositivos para girar baldes para despejar automaticamente, abrir e fechar funis para pesagem de dispensadores em sistemas de mistura e mistura, carregamento de fundições, etc.

Nesses processos de fundição, os acionamentos eletromecânicos fornecem:

• partida remota ou automática do acionamento elétrico usando os botões de partida "Fechar" e "Abrir";

• parar o acionamento elétrico em qualquer posição intermediária por meio de botões ou contatos de interruptores de limite;

• desligamento de emergência em caso de sobrecargas críticas;

• sinalização luminosa remota das posições finais do corpo de trabalho (elevador, fundo da tremonha, concha de vazamento, etc.;

• bloqueio elétrico por outros mecanismos.

Acionamentos eletromagnéticos

Acionamentos eletromagnéticos são uma combinação de um eletroímã com um dispositivo mecânico movido por ele. Eles transmitem movimento para frente ao impulso do órgão controlado.

Atuadores eletromagnéticos são utilizados para controle de válvulas, comportas, válvulas e spools em sistemas de automação para regulagem de alimentação de jatos cúpula, aquecimento, alimentação de oxigênio no processo siderúrgico, em sistemas que utilizam dispositivos eletro-hidráulicos ou eletropneumáticos, em que o solenóide move a válvula de controle, etc.

A desvantagem das válvulas e válvulas solenóides é que, com a comutação quase instantânea, pode ocorrer golpe de aríete.

acionamentos hidráulicos

Os atuadores hidráulicos são amplamente utilizados em linhas e sistemas de fundição automática devido ao fato de permitirem ações significativas de curto prazo de sobrecargas de 5 a 7 vezes, possuem grandes momentos de saída (forças) em tamanhos pequenos e podem fornecer acelerações angulares superiores a 20.000 rad /s .

Os acionamentos de pistão hidráulico mais amplamente utilizados, onde óleos de petróleo, fluidos sintéticos, mistura de álcool-glicerina, etc. são usados ​​como fluido de trabalho.

Em sistemas de fundição, os acionadores de pistão mais comumente usados ​​são de ação simples e dupla.

As desvantagens dos acionamentos hidráulicos incluem sua grande massa, consumo significativo de energia para controle e dificuldades na eliminação de acidentes.

Para corrigir algumas das principais deficiências, a seleção do método e lei de frenagem e o cálculo dos parâmetros de projeto dos dispositivos de frenagem dos cilindros hidráulicos usados ​​na fundição são de particular importância.

A escolha de certos cilindros hidráulicos e dispositivos de freio é determinada pela forma como eles funcionam. Em baixas velocidades, é permitido o uso de cilindros hidráulicos de acionamento sem dispositivos de frenagem com frenagem das partes móveis de estruturas ou equipamentos contra o limitador. Quando a velocidade de trabalho aumenta para 80 mm / s, é necessário usar dispositivos de frenagem.

Acionamentos pneumáticos

Acionamentos pneumáticos construção da mesma forma que hidráulica. Suas diferenças residem nas propriedades do meio de trabalho (gás e líquido) A compressibilidade do gás tem um efeito negativo na operação do sistema, especialmente sob cargas e acelerações significativas.

Os acionamentos pneumáticos são divididos em pistão e diafragma. Os atuadores de pistão pneumático são comuns na fundição devido à sua simplicidade e baixo custo.

Ao mesmo tempo, o ambiente agressivo nos processos de fundição obriga os projetistas a desenvolver cilindros pneumáticos especiais para máquinas de fundição automáticas. Esses cilindros pneumáticos são fabricados em um projeto fechado onde suas hastes não entram em contato com o meio ambiente.

Eles usam cilindros unidirecionais conectados por uma única cremalheira a uma engrenagem no eixo de saída. A rotação do eixo é convertida pela manivela em movimento linear e, embora a dupla conversão resulte em perda de potência, esses mecanismos são duráveis.

Atuadores combinados

Os novos dispositivos da Festo permitem que você resolva tarefas com movimentos motorizados simples e troque dados de forma inteligente de um controlador para um PLC via IO-Link. Esta série de acionamentos elétricos combina a simplicidade da pneumática com as vantagens da automação elétrica.

Os acionamentos elétricos da série Simplified Motion são soluções de movimento com motorização e controle integrados para tarefas simples. Eles permitem que você opere e comissione sem software, no princípio "plug and play".

Parâmetros para velocidade de avanço e retorno, força de atuação, configuração de posição final, amortecimento e controle manual podem ser configurados diretamente no drive usando botões físicos.

Escolha

Ao escolher atuadores para sistemas de automação de fundição, considere sua velocidade, eficiência e operação silenciosa. Cada uma dessas métricas, em um grau ou outro, pode ser importante para resolver um determinado problema de automação.

No entanto, há um critério principal que deve ser preferido no projeto ou na seleção de qualquer atuador: a alta confiabilidade.

Nesse sentido, recomenda-se o uso mais amplo, sempre que possível, de acionamentos eletromecânicos e eletromecânicos com esquemas cinemáticos simples.

Nos casos em que são utilizados acionamentos hidráulicos ou pneumáticos, deve-se atentar para a confiabilidade dos dispositivos de vedação e para a redução da massa das partes móveis.

Veja também: Meios técnicos de medição e controle em fundição