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全自动数控离心铸造机简介_全自动数控离心铸造机个人资料_全自动数控离心铸造机微博

2017-08-17 15:32:52 科学百科 阅读 14 次

前言

主要介绍离心铸造机的电气控制部分,从离心铸造机的设备种类来看,因为涵盖面较多,不能一一涉及,将有侧重点的只对轧辊离心铸造机、钢管离心铸造机等相应铸造设备的电气部分予以较为详细的阐述,特别是在离心轧辊制造的自动化控制方面,所述及的技术功能,在国内具有领先的创新意义。

1.设备总体概述

离心铸造,是将液态金属浇入旋转的铸型里,在离心力作用下充型并凝固成铸件的铸造方法。离心铸造用的机器称为离心铸造机。

按照铸型的旋转轴方向不同,离心铸造机分为卧式、立式和倾斜式3种。

卧式离心铸造机主要用于浇注各种管状铸件,如轧辊制造过程中的前期管型结构,灰铸铁、球墨铸铁的水管和煤气管,管径最小75毫米,最大可达3000毫米,此外可浇注造纸机用大口径铜辊筒,各种碳钢、合金钢管以及要求内外层有不同成分的双层材质钢轧辊。

立式离心铸造机则主要用以生产各种环形铸件和较小的非圆形铸件。 

离心铸造所用的铸型,根据铸件形状、尺寸和生产批量不同,可选用非金属型(如砂型、壳型或熔模壳型)、金属型或在金属型内敷以涂料层或树脂砂层的铸型。铸型的转数是离心铸造的重要参数,既要有足够的离心力以增加铸件金属的致密性,离心力又不能太大,以免阻碍金属的收缩。尤其是对于铅青铜,过大的离心力会在铸件内外壁间产生成分偏析。根据产品对于重力系数要求的不同,工艺设计要求作出的转速要求不同,一般需要达到在每分钟几十转到1500转左右。 

性能特点
  离心铸造的特点是金属液在离心力作用下充型和凝固,金属补缩效果好,铸件组织致密,机械性能好;铸造空心铸件不需浇冒口,金属利用率可大大提高。因此对某些特定形状的铸件来说,离心铸造是一种节省材料、节省能耗、高效益的工艺,但须特别注意采取有效的安全措施。 
结构简述
  离心铸造机由主机、浇注小车、取件机构、喷涂机构、电气控制与监测系统、冷型(冷型(管模))预热装置、水冷系统、安全防护罩等部分组成。  
  1、主机  
  主机是离心铸造机的核心部分,完成冷型(管模)的旋转动作。冷型(管模)转速可无级调节,以满足不同管径的工艺要求。主机由大底座、电机底座、调速电机、轴承座、轴、皮带传动等部分组成。 
  2、喷涂机构  
  喷涂机构完成冷型(管模)的喷涂料动作,主要由气动元件、涂料罐、喷涂移动小车等组成。 
  3、电气控制与监测系统 
  冷型或者冷型(管模)的旋转由调速主电机提供动力,调速平稳,且调速范围宽,以适应不同冷型管径的生产要求。  
       本文主要讲述的就是设备的电气控制和监测部分。所涉及内容,将会贯通到整机的各个部分。
  4、辅助部分 
       安全防护罩、水冷却系统及浇注槽、支架等。 

2.离心铸造机的电气控制与监测方式概述
简而言之,离心铸造机的电气控制系统由主电机调速控制器、控制柜、低压电气元件、按钮、指示灯等组成,控制系统具有完善的动作互锁、过流、过载等安全保护措施。 
监测系统,是指对于设备的运行状态进行监测的系统,包括对振动,温度,转速等实际运行指标实时加以检测的装置,是设备系统运行的状态反馈点,是对于电气系统控制的校正部分。
根据电气的不同配置,其控制方式主要分为以下几种:
1、 电磁调速;
2、 直流调速;
3、 交流变频调速;
4、 数控交流变频调速。
以上几种方式各有利弊长短,下面分别加以简略叙述。
电磁调速的基本原理是,主电机采用电磁电机,配以电磁调速器的模式,对电气运行部分加以控制。主要优点是,造价低廉,速度控制基本满足要求;突出缺点是,在制动过程中,不能很好地响应升降速要求,速度随负载的波动而波动,尤其是在轧辊离心制作过程中,需要外力干预;在很多轧辊厂的实际使用时,往往采用人工撬杠的模式实现人工降速,不能很好的保障人身安全。
直流调速模式的基本结构是,主动力来源为直流电机,采用直流调速器控制,优点是速度响应好,过载能力强,制动效果好;但是,与交流变频控制相比,缺点是造价相对稍高,速度响应能力在同等条件下,变频模式更好,全反馈模式下的变频调速将更加精确、更好的响应速度变化要求。
交流变频调速模式,是主动力电机采用变频电机,用变频器作为驱动电源。其优点是:操作简单,调试方便。对于输入过压、电路浪涌等不敏感,可以极大的方便现场生产使用。
数控化交流变频调速方式,是以交流变频调速控制方式为基础,加上自动化控制的配套部分,形成的完整的自动化控制模式,本文将对此展开介绍。

3.数控离心浇铸机的基本硬件结构

全自动数控离心铸造机

离心铸造机运转示意图

 

 全自动数控离心铸造机

数控离心浇铸机电气配置硬件布局图


4.数控离心浇铸机的基本电气配置与功能介绍
1、 离心机专用数控系统。数控系统具备的功能是,接收目标任务,发出各种控制指令,采集运行状态反馈信息,实现产品的完全加工过程。
(1)通过系统,调用或者编辑某一个产品加工程序,启动加工指令;

(2)系统具备自动加工和人工干预的功能;

(3)系统能够完整记录整个加工过程的各项参数;

(4)可以取得变频器等驱动单元的详细工作参数;

(5)通过系统控制,可以实现自动化停机,只要产品的凝固点出现,则可以自动停机;

(6)可以在加工过程中,随设定程序,进行各种不同的速度曲线实验,可以探讨出最佳的速度曲线,既可以无级调速也可以分段调速,可以方便的提高轧辊等的重力系数。

(7)因为速度设定的随意性,可以调整工艺要求,规避轧辊偏析的出现。

(8)可以提高产品加工的施工安全性,一旦监测到振动异常,即可以停止工作,或者通知操作人员应急处理;

(9)通过系统控制,可以保证产品的性能一致性,使其不再因不同操作者的经验水平不同而影响产品质量;

(10)USB接口管理程序;

(11)通过系统控制,可以使喷涂层完全均匀不重叠。 


2、 电控柜,内含:变频器,制动单元,其他电器配套件,速度显示器,温度显示器。
(1)在离心机的生产控制指标中,速度和温度是两个最为重要的因素,采用大屏幕数字显示器,可以让操作者的使用非常直观方便。
(2)在离心机的功能指标中,能够及时制动,在工艺要求的范围内按时的降低速度,这是必要的性能。采用了冗余控制的方式,多重制动方式,最大程度的保证了制动的性能指标。
(3)基于对客户高度负责的态度,最大可能的实现生产安全性,包括能够提高产品的成品率方面,做了极为人性化的考虑。实现了在变频驱动器失效的情况下,可以最接近工艺要求的方式,电机正常运转至停车状态,最可能的保证用户最后一件产品的成品率。
3、 手动调速器,选用无线远距离控制或者手动现场控制模式。
因为离心产品制造过程中,需要高速旋转,因此其工作场所从安全角度来讲,是高危地点,所以尽最大可能的保证操作人员的安全,是生产过程的重要任务,而远离冷型运转地点是一个上好的选择。无线远距离控制器应运而生,可以在几十米甚至更远的距离,实现手动调速。对于离心机电气控制来说,无论是否数控化,它都可以较好的满足手动控制模式下的各种速度调整。
4、 电机,选用变频调速电机,低速大扭矩。在产品选择过程中,已经固定选用了低速大扭矩的变频调速电机,过载性能好,速度稳定,较好的满足了各种生产场所的需要。根据轧辊制造的速度范围,目前较为普遍的选择是8极与10极的电机,这主要取决于常用规格产品的工艺要求。
5、 实时运行监测系统,(1)测温系统,含3个部分,非接触在线的红外远程测温系统和热电偶实时在线测温系统,以及冷却液的实时温度状态测量;(2)电机的实时速度反馈;(3)振动测量系统,含:冷型振动的实时测量,轴承的运行温度振动等状态;(4)电器防护系统。
实时监测系统,是自动化离心铸造的必要配置,没有这些监测数据,数控系统将无法发出停车指令,也就不能完成铸造过程。
通过温度监测系统,可以实时获得无限接近的合金实际温度值,尽管红外测量温度受材质的影响,但是通过数控系统可以获得完好的修正;通过对电机的速度实测,可以做到对电机控制速度准确率达到0.1%以内的转速误差;通过振动测量,可以实时监测冷型的运行状态,可以监测轴承是否运行良好,可以最大限度的规避安全隐患。
为了能够顺利取得测量数据,需要对测量元件和线路传输部分予以保护,这就是电器防护系统。其中包括空调制冷系统,辐射热量的隔离系统等。
6、 其它电气控制联动系统,如涂料喷涂,浇铸小车移动,天车运行警示系统等等。
在完成一个离心生产制造过程时,喷涂和浇铸过程可以共用一个小车,但需要分时使用,在这个使用的过程中,驱动小车的电气系统需要与系统的手动运行模式衔接起来;还有,有关超程限位等的保护措施,都要与自动化控制模式兼容起来。
因为离心机的运行必须保障人员安全,需要在离心机运行时,不得有天车经过,同时加工完成时,天车必须及时在第一时间到达工作现场,因此离心机数控部分建立了天车警示与互动系统。
以上为数控离心机的电气控制部分主要功能介绍,介绍了如何实现电气自动化生产的基本条件和电气控制的基本模式。


5.离心铸造机设计及部分使用参数
1、产品范围:直径Φ200~Φ2000mm;辊身长度1000~5000mm;80吨以内。
2、驱动系统:变频器及变频电机355kw以内,基本满足多数使用情况要求。
3、数控系统:①具备计算机自动控制功能,同时设有手动控制功能,两种模式可以切换。②冷型转速可由计算机程序设定,按设定工艺程序进行自动程序控制。