<<
>>

Описание экспериментальной установки

Для проведения экспериментов был разработана экспериментальная установка планетарного смесителя. Конструкция этой установки позволяет изменять исследуемые параметры и режимы работы смесителя в пределах, достаточных для решения поставленных задач.

Конструкция экспериментальной установки представлен на рис. 3.2.

Рисунок 3.2. Конструкция планетарного смесителя

1 - загрузочное устройство; 2 - крышка корпуса; 3 -двигатель; 4 - выходной вал; 5 - поводок; 6 - шестерня; 7 - противовес; 8 - зубчатый венец; 9 - корпус; 10 - емкость; 11 - мешалка; 12 - разгрузочное устройство.

Планетарный смеситель содержит загрузочное устройство 1, крышку 2, электродвигатель 3, соединенный выходным валом 4, на котором закреплён поводок 5. Шестерня 6 закреплена подвижно с помощью подшипника на оси закреплённой на поводке и находится в зацеплении с зубчатым венцом 8, установленного с помощью сварки в корпусе 9. С противоположной стороны от

шестерни установлен противовес 7. На шестерне по спиралевидной кривой жестко закреплены мешалки 11. Выгрузка материала осуществляется из ёмкости 10 через разгрузочное устройство 12.

Компоненты для перемешивания поступают в ёмкость 10 через загрузочное устройство 1. Одновременно с подачей материала включают электродвигатель 3. Вращение от электродвигателя 3 через выходной вал 4 передается поводку 5. При этом шестерня 6 перекатывается по зубчатому венцу 8, закрепленному на корпусе 9 смесителя. За счет этого мешалки 11 совершают сложное циклоидальное движение, обеспечивая циркуляцию материала в перемешиваемой среде. После перемешивания смеси производится разгрузка смесителя через устройство 1 2.

Процесс разработки конструкции включал в себя создание электронно - цифровой модели смесителя, конструкторской документации [49] и изготовление лабораторной установки, представленной на рисунке 3.3.

Рисунок 3.3. Общий вид планетарного смесителя

1-рама, 2-корпус, 3-емкость, 4-подшипниковый узел, 5-муфта, 6-электродвигатель;

Основу конструкции смесителя составляет рама. Для простоты монтажа и дальнейших экспериментов основание рамы соединено болтовым соединением [6], в котором применяются упругие уплотнители для гашения вибрации и повышения устойчивости конструкции [118]. Также на раме имеются устройства регулировки угла наклона для обеспечения возможности откидывать корпус и производить монтажные работы внутри установки.

На основании рамы с помощью дополнительной опоры установлен асинхронный электродвигатель [48], соединенный с центральным валом с помощью муфты [121]. Центральный вал смесителя опирается на подшипниковый узел [5], установленный на верхней части корпуса.

Рисунок 3.4. Общий вид лабораторной установки

1-рама, 2-корпус, 3-емкость, 4-подшипниковый узел, 5-муфта, 6-электродвигатель.

Корпус смесителя закреплен на раме с помощью болтового соединения. Он представляет собой цилиндр, внутри которого установлена неподвижная венцовая шестерня, по которой перекатывается подвижное зубчатое колесо. Также по краям корпуса установлены дополнительные крепежи, служащие для фиксации емкости (рис.

3.5). Центральный вал, опираясь на подшипниковый узел, соединяется с поводком через специальный крепеж, размещенный в центре поводка. На расстоянии от центрального вала размещено крепление дополнительного вала, на котором установлено подвижное зубчатое колесо. Зубчатое колесо посажено на подшипник, размещенный на дополнительном валу, для чего в нем предусмотрены специальные проточки. В основании зубчатого колеса выполнены отверстия, в которые вкручиваются крепежные штифты.

Рисунок 3.5. Корпус смесителя.

1-корпус, 2-венцовая шестерня, 3-крепление емкости.

С помощью штифтов на шестерню устанавливается специальный крепежный диск со стержнями. С противоположной стороны от зубчатого колеса на поводке имеется противовес. Крепление противовеса позволяет регулировать его массу в зависимости от возникающих вибрационных нагрузок [43].

Рисунок 3.6. Подвижная часть смесителя

1-центральный вал, 2-вспомогательный вал, 3-зубчатое колесо,4-кремежный диск,5-рабочие органы,6-противовес.

Основным рабочим органом планетарного смесителя являются цилиндрические стержни диаметром 0,008 м, закрепленные на специальном диске. Диск для крепления стержней выполнен в виде цилиндра диаметром 0,208м, на поверхности которого выполнен вырез в виде спирали. Параметры спиралевидного выреза подобраны таким образом, чтобы установленные в нем стержни в ходе работы смесителя воздействовали на смесь по всему объему корпуса.

Также к корпусу смесителя снизу крепится емкость, в которую подаются смешиваемые компоненты.

Для проведения экспериментов использовалось две емкости: 1) металлическая

- для получения проб смеси с целью их последующего анализа; 2) прозрачная из

оргстекла - для визуального исследования процесса смешивания.

Рисунок 3.7. Общий вид рабочих органов смесителя.

1-крепежный диск, 2-набор стержней d =0,008 м.

Рисунок 3.8. Емкости смесителя: а) металлическая, б) прозрачная.

Для приведения в движения рабочих органов используется электродвигатель, подключенный к сети питания через шкаф управления (рис. 3.9). Шкаф состоит из:

частотного преобразователя, переходника, предохранительных автоматов, и пускового выключателя.

Рисунок 3.9. Шкаф управления

1-частотный преобразователь, 2-предохранительный автомат, 3-пусковой выключатель.

Шкаф управления является частью системы управления (рис. 3.10), в которую так же входит непосредственно сам смеситель и счетчик для снятия показаний потребляемой электродвигателем мощности.

Рисунок 3.10. Общий вид подключения планетарного смесителя к сети питания

1-планетарный смеситель, 2-шкаф управления, 3-счетчик для измерения.

Регулировки вращения числа оборотов центрального вала планетарного смесителя осуществлялась при помощи частотного преобразователя марки Delta.

Привод центрального вала смесителя представляет собой асинхронный электродвигатель АИР 09L4 У2 с мощностью равной 2,2 кВт и частотой вращения выходного вала 1420 мин-1.

Для управления электродвигателем смесителя через частотный преобразователь была разработана автоматизированная система, предусматривающая возможность удаленного управления и мониторинга работы смесителя [24]. Структура этой системы представлена на рисунке 3.11.

Рисунок 3.11. Структура системы управления электроприводом смесителя

Управление ПЧ можно осуществить с помощью промышленного протокола Modbus RTU и персонального компьютера. Стоит отметить, что управление приводом смесителя можно осуществлять удаленно через локальную сеть[127], а контроль за процессом будет осуществляться через веб-камеру, установленную в лаборатории. В рамках промышленного внедрения данная возможность позволит осуществить автоматизацию процесса смешивания с удаленным контролем как визуальным (используя камеры), так и качественным (анализ контрольных образцов смеси на выходе). Такая автоматизация предоставляет возможность корректировки режимов работы смесителя на основе выходных результатов визуального и качественного контроля.

Расход электроэнергии смесителя и управление смесителем осуществляется с персонального компьютера с использованием программного обеспечения SCADATRACEMODE 6.09 фирмы ADASTRA [116]. Для организации передачи и получения данных по средствам протокола связи Modbus-RTU используется

преобразователь интерфейсов ICPDASI-7520. Он позволяет выполнять преобразование сигналов RS232 в сигналы RS485 и наоборот. На рис.3.12

представлен рабочий экран оператора по управлению смесителем.

Рисунок 3.12. Рабочий экран SCADA-системы.

1-8-параметры управления отслеживания численных значений,9-13-управление параметрами двигателя,14-блок управления параметрами экрана,15-блок управления параметрами частотного преобразователя,16-блок управления разгоном и торможением,17-блок управления пуском, торможением и реверсом,18-19-мониторинг частоты и температуры,20-21-графики

изменения тока и напряжения.

Описание функциональных возможностей SCADA-системы для управления смесителем: Таблица с параметрами 1-8 на экране оператора позволяет отслеживать численные значения: заданной частоты, фактической частоты, выходного тока, напряжение на шине DC, выходного напряжения, температуры IGBT-модуля, мощность и момент. Параметры 9-13 позволяют задавать требуемые значения для: частоты, максимальной частоты и напряжения, времени разгона и торможения; 14 - блок управления вывода значения на экран позволяет изменять значение, отображаемое на экране частотного преобразователя; 15 - блок управления законом управления частотным преобразователем; 16 - блок управления разгоном и торможением позволяет выбрать вид разгона и торможения; 17 - блок управления пуск, реверс и торможение обеспечивает пуск,

реверс и торможение электродвигателя. Приборы 18-19 наглядно отображают значение частоты и температуры IGBT-модуля. На графиках 20-21 видно изменения тока и напряжения во времени. С помощью панели оператора можно отследить основные параметры смесителя, а также осуществить пуск, реверс и остановку электродвигателя.

3.3.

<< | >>
Источник: АНЦИФЕРОВ СЕРГЕЙ ИГОРЕВИЧ. ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРОЦЕССА СМЕШИВАНИЯ ЗА СЧЕТ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ КОНСТРУКЦИИ ПЛАНЕТАРНОГО СМЕСИТЕЛЯ. ДИССЕРТАЦИЯ на соискание ученой степени. Белгород - 2017. 2017

Еще по теме Описание экспериментальной установки:

  1. § 6.2. Экспериментальный поиск анизотропных набивок.
  2. 4.3. Экспериментальное исследование личностных качеств учителя, способствующих развитию его профессиональной рефлексии
  3. 4.2. Статистическая обработка экспериментальных данных, идентификация моделей
  4. 2.2. Статистическая обработка экспериментальных данных, идентификация моделей 
  5. Анализ экспериментальных данных по С.Я. Рубинштейну.
  6. Реальный эксперимент. Виды экспериментов по цели, уровню исследования, типа экспериментальной ситуации и др.
  7. Экспериментальные планы
  8. ОГЛАВЛЕНИЕ
  9. Описание экспериментальной установки и средств контроля
  10. 3.1Выводы
  11. Описание экспериментальной пневмотранспортной установки
  12. Оглавление
  13. Описание натурной модели смесителя для визуального анализа характера движения компонентов смеси
  14. Описание экспериментальной установки и оборудования для контроля и регистрации параметров
  15. Содержание
  16. Описание экспериментальной установки
  17. ГЛАВА 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ВЛИЯНИЯ КОНСТРУКТИВНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ПЛАНЕТАРНОГО СМЕСИТЕЛЯ НА ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРОЦЕССА СМЕШИВАНИЯ
  18. Описание экспериментальной смесительной установки, средств и оборудования для контроля и регистрации параметров её работы
  19. Содержание
  20. Описание экспериментальной установки и измерительного оборудования