автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.16, диссертация на тему:Математическое моделирование процесса бесконтактного взвешивания изделий

п И>

ВОРОНЕЖСКИЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

На правах рукописи

ЩЕЛЬЯНОВ Александр Егорович

1НШ1ШЧЕСКОЗ долдаованив ПРОЦЕССА ЕШСШТАЮТОГО B3ES5lP.yiI.ffl ИЗДЕЛИЯ

Специальность 05.13.16 - Применение вычислительной

техники, математического моделирования и математических методов в научных исследованиях (в отрасли технических наук)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на есискаиио ученой степени кзндняата технических наук

Еоропел - 1991

Работа выполнена в Воронежской технологическом институте НАУЧНЫЙ РУКОВОДИТЕЛЬ - кандидат физико-мамматических на:

профессор КУЩЕВ Б.И.

ОШЩЛЬНЫЕ ОППОНЕНТЫ

- доктор технических наук, профессор ПОДВАЛЬНЫЙ С.Л.

кандидат физико-математических на; доцент ЧИРКО М.С.

ВЕДУЩАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ - Воронежское опытно-конструкторско*

бюро автоматики ( г. Воронеж )

Защита состоится "О ■■ се/тлй%91 г. на заседания специализированного совета К 063.90.02 в Воронежском технолог] ческом институте по адресу: 394000, г. Воронеж, проспект Рево: ции, 19.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Воронеже;« технологического института.

Автореферат разослан 1991

г.

Ученый секретарь специализированного совета кандидат технических наук

Самойлов В.М.

ОБЩАЯ ХАРА КГЕРПСГСК/ РАБОТЫ Актуальность темы. Увеличение выцуска расфасовочно-упаковоч-ого обррудования неразрывно связано со все более широким примо-знием контрольно-весовых устройств. Это вызвано необходимостью рор;^зния постоянного контроля правильность дозировки продукта о массе и сортировки уме фасованных изделий. Данные массового онтроля используются для автоматической подналадки фасовочного борудования и выработки управляющих воздействий на более ранние тапы технологического процесса,

Повышение производительности «онтрольно-весового устройства ©разрывно связано с увеличением скорости прохождения упаковкой частка взвешивания. Однако взвешиваемое изделие и измерительная латфррма находятся в непосредственном контакте друг с другом,что, стественно, приводит к повышенному истиранию отдельных частей есов и опорной поверхности изделий. Продукция ¡ке пииевой, хими-еской, электронной и др.отраслей промышленности характерна су-ёственной долей изделий, к которым предъявляются повышенные тех-блогичёские, санитарно-гигиенические и эстетические требования, то делает пракунческ^ непримениьшм! традиционные силоизыерители ля контроля массы этих изделий. На сегодняшний день единственный пособом устранения контара с изделием в процессе гранспортиро-ания является создание под ним воздушной прослойки. Увеличение корссти перенесения изделий требует от контрольного автомата рактпчзски мгновенного определения массы. Учитывая, что в процес-о дв;гк2шш изделий возникав? колебания, был предложен способ онтроля пассы по параметрам этих колебаний.

Разработка математикэсксй модели процесса бесконтактного увешивания изделий является актуальной. Исследования,проведенные ю этой модели, позволят не только подучить-зависимости параметров

свободных колебаний изделия на воздушной прослойке от его массы, ' но и определить конструктивные и расходно-перепадные характеристики пневматических весов, обеспечивающие наиболыц/ю ч/вствитель-ность этих параметров к изменению массы изделий. Это позволит выдать конкретные рекомендации по разработке пневматических высокопроизводительных устройств бесконтактного контроля массы движущихся изделий, а на их основе - получить алгоритм автоматизированного проектирования таких пневмовесов. Повышение производительности пневмовесов позволит не только уменьшить потери продукта, за счет увеличения оперативности подналадки объемного дозатора, исключить использование ручного труда, улучшить гигиенические условия производства, но н создать объективные предпосылки для повышения производительности самого фасовошого оборудования.

Цель работы. Целью исследования является разработка теоретических основ автоматизированного проектирования пневматических весоизмерительных устройств, обеспечивающих высокую производительность и бесконтактность взвешивания изделий.

В соответствии с поставленной целью определены следующие задачи исследования:

- разработать математическую модель колебательной системы "изделие-воздушная прослойка";

- на основе подучзкной модели провести иееледовитш ивррглт--ров ВОЗДУШНОЙ прослойки как совокупности упругого 1!

элементов, основных характеристик 1:олз.батэлыг."'0 ли •• г ни-; ир;:зд:и: ни воздушной прослойке;

- подучить аналитические ааеисниости исист.т дд^кти^иепш холебнннй изделия и определить условия их наибольший -и вствнтель-, носги к пасса иэдалия;

- разработать математическую модель бесконтактного взвешивания изделий;

- определить по подученной модели условия осуществления взвешивания изделия на воздушной прослойке;

- разработать алгоритм проектирования высокопроизводительных пневмоаесов;

- разработать и исследовать конструкцию пневмовесов для контроля массы по параметрам свободных колебаний измерительной платформы на воздушной прослойке; .

- разработать схемы для автоматического взвешивания, дозирования и регулирования массы фасуемой продукции.

Научная новизна. Разработана математическая модель, описывающая поведение изделия на воздушной прослойке в нестационарном режиме, исследование которой позволило установить два вида движения рассматриваемой колебательной системы: динамически устойчивый и динамически неустойчивый.

Получены аналитические зависимости основных параметров колебаний изделия ка воздушной прослойке, по результатам исследования которых определены условия наибольшей чувствительности указанных параметров к массе изделия.

Расработана математическая модель колебательной системы "из-двди&-изиеригельнаи 1ш&>(>орма", исследование которой позволило определить область конструктивных -и расходно-перепадных параметров пневмовесов, обеспечивающих взвешивание изделия на воздушной прослойке.

Предложена конструкция высокопроизводительного весоизмерительного устройства, обеспечивавшего бесконга :тность взвешивания изделий.

Разработан алгоритм проектирования пневматических весоизме-

рительных устройств.

Разработаны устройства для автоматического взвешивания, дозирования и регулирования массы фасуемого продукта.

Практическая значимость. Проведенное математическое моделирование процесса бесконтактного взвешивания позволило разработать алгоритм проектирования высокопроизводительных пневматических весоизмерительных устройств. Разработанное по данноку алгоритму устройство позволяет автоматически контролировать массу каждого изделия, проходящего через измерительную платформ, и по результатам -зтого контроля производить п^"наладьу расфасовочного оборудования и разбраков1;у изделий. Пройденные испытания опытного образца конвейерных весов для упаковок сливочного масла показали его работоспособность, высокую производительность, простому в эксплуатации и обслуживании, что позволило рекомендовать их для промышленного использования на предприятиях Воронежского объединения "Молоко", йкидаемын экономический эффект от использования разработки на Воронежском ГЫЗ ).*2 составляет'Ю тыс.руб.

Апробация работы. Основные положения и результаты диссераа-цнонной работы докладывались и обсуждались на Всесоюзном научно-техническом симпозиуме "Проблемные вопросы автоматизации производства" (г.Воронеж,1987г.),на второй Всесоюзной научной конференции "Автоматизация и роботизация в химической промышленности"(г.Тамбоы, 1988г.),на зональной конференции "Пневмоавтоматика в системах автоматизации производственных процессов" (г.Пенза,1988г.), на второй научной конференции молодых учешх и специалистов 1СГШШ (г.Клев, 196йг.), а такхе на отчетны;; конференциях Воронежского те:июлогнческого института (1988-1930 гг.).

ГЬ'бликации. По гене диссертации опубликовано В печахлас работ, подучено 3 авторских свидетельства и 3 положительных ранения

ь

Госкомитета по делам изобретений и открытий СССР.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, Основных выводов, списка литературы и приложения. Материал диссертационной работы изложен на 135 страницах машинописного текста, содержит 66 рисунков, 15 таблиц и список литературы из 137 наименований.

. СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Во введении обоснована актуальность теш и определены основные направления исследований.

В первой главе проведен литературный обзор современного состояния математического моделирования пневматических силоисмерите-лей, их конструкций и способов измерения массы в нестационарных условиях. Он показал, что проблема взвешивания изделий на воздушной прослойке сводится к изучению истечения газа через сопла под изделие и движения газа между дцумя жесткими поверхностями. Вопроси распределения давления и определения главного вектора сил давления большинство авторов решает исходя из уравнений движения вязких сжимаемых жидкостей с использованием уравнений неразрывности, состояния и энергии.' В вида сложности решения этих уравнений при решении практических задач их стремятся упростить, анализируя порядок величин членов, зходящ(х в них. Анализ существующих конструкций пневматических силоизмерителей показал, что они практически нз применимы в контрольно-весовых автоматах. Это вызвано тем,что способы измерения массы,'положенные п осноцу функционирования этих конструкций, нз обеспечивают нужной производительности взвешивания. Обзор существующих методов измерения веса в нестационарных условиях позволил установить, что определение массы изделия, транспортируемого на воздушной прослойке, наиболее эффективно осуществлять по его параметрам свободных колебаний.

Такой способ обладает достаточным быстродействием и может быть положен в основу создания высокопроизводительных весоизмерительных устройств.Как показал проведенный анализ, в литературе достаточно подробно освещены вопросы моделирования стационарных режимов воздуха в прослойке, при этом практически отсутствуют теоретические и экспериментальные исследования нестационарных режимов. Имеющиеся математические модели нестацирнарных"режимов течения газовой смазки для различного рода подшипников и подпятников не применимы при проектировании пневмочастотных датчиков массы. В результате обзора сформулирована цель и задачи исследований.

Вторая глава посвящена математическому моделированию, и экспериментально^ исследовании колебательной системы "изделие-воздушная прослойка" (рис.1).

"изделие-воздушная прослойка"

С целью определения упругих и демпфирующих свойств этой системы било проведено моделирование распределения давления в нестационарной воздушной прослойке. Редениэ поставленной задачи сводится к рассмотрению след'кшей систем дифференциальных уравнений, выгвчашеЯ в себя уравнения Навье-С?окса и неразрывности:

р М + р(Гг- М:-/91 -Г Зг

9Р . м ЭУг .

ат дг,

д* и ' ЯР

дпТг_0

о;

(п

I Яг

: граничными условиями

2 =¿7 , (А = 0;

> Ыг -О; л=/?0, Р -Ра.]

'де: ^ ~ плотность воздуха; £<{~ - скорость воздуха по гоордг-1ате Г ; Р - давление в прослойке, соответствующее терему радиусу Г ; р - динамическая вязкость воздуха; & - атмосферное давление; Г , , £ - цилиндрические координаты.

С учетом параболического характера распределения скорости^ ао координате 2 и перехода к средней скорости движения воздуха в зазоре получено выражение для распределения давления в не стационарноЯ воздушной прослойке, а также выражение для суммарного избыточного давления, действующего на изделие со стороны воздушной прослойки и кармана несущей платформы. Они имеют следующий вид:

11 ¿1

I _ с^рд^-к1) г о)

где: 0.2 - расход возд/ха, поступающий в воэд/ищую прослойку.

На основе этих уравнений разработана математическая модель колебательной системы "изделие - воздушная прослойка":

•> Го

где: рк - давление в кармане несущей платформы; - расход воздуха, поступающего в карман.

Численное решение данной системы методом ^унге-К/тта на ЭВМ "Электроника-60М" позволило установить два режима колебательной системы "изделие-вОздушная прослойка". Это динамически устойчивый и динамически неустойчивый режимы. Первый режим характеризуется затуханием амплитуды колебаний, а второй - возрастанием (автоколебательный режим). Анализ полученных режимов позволил установить, что параметры динамически устойчивой колебательной системы наиболее полно удовлетворяют требованиям создания высокопроизводительных контрольно-весовых устройств. Динамически неустойчивый же режим должен быть устранен на стадии проектирования таких устройств.

В качестве исследуемых параметров свободных колебаний системы "изделие-воздушная прослойка" были выбраны: частота, максимальная

амплитуда,логарифмический декремент и интегральная оценка колебаний.

Для удобства анализа этих параметров от массы изделия,а-также расхода воздуха и параметров несущей платформы весов получена аналитическая модель. При этом предполагалось, что колебания изделия являются малыми и происходят около положения равновесия, а изменение давления в кармане несущей платформы - обратно пропорционально высоте воздушной прослойки.

С учетом принятых упрощающих допущений дифференциальное уравнение, описывающее поведение изделия на воздушной прослойке, причет вид:

где: (5 - отклонение высоты воздушной прослойки ¡1. от своего равновесного положения ¡Ьо ;

А^МЛ ЗгАР'-и')) с , йф(Р^) . \WChf~ " к!-+ '

- обобщенный коэффициент вязкости воздушной прослойки;

,-г . Я»

(6)

С - ?,>г О'& р £п.

~г /а ~

(7)

- обобщенный коэффициент жесткости воздушной прослойки;

(Пц - приведенная масса колебательной системы.

С учетом того, что измерение параметров колебаний самого изделия в процессе транспортирования затруднено, в реальных конструкциях о пассе контролируемой упаковки судят по характеристикам колебательнг"о движения измерительной платформы. Для случая,когда изделие жестко закреплено на измерительной платформе, а последняя имеет ось вращения, выражение для приведенной массы системы "изделие-измерительная платформа" примет следующий вид:

где: М -'момент инерции системы относительно оси вращения измерительной платформы.

и= /т luz {íU(Li±.0¿+MpWI)) ;

где: 8¡ - расстояние от оси вращения до центра несушей платформы; П{ - масса измерительной платформы; Cf- расстояние от оси вращения до центра тяжести измерительной платформы; Ь{ - высота центра тяжести измерительной платформы над осью вращения; /Л£-мас-са изделия; t¿ - расстояние от оси до центра тяжести изделия; 'L¿- высота центра тяжести изделия на измерительной платформе; - радцус изделия.

В данном случае 'под высотой воздушной прослойки ft поншает-ся ее величина на расстоянии £j от оси вращения Измерительной платформы.

Для коэффициента $ порчено следующее вьфажёние:

Выражение, описывающее повбдение изделия на воздушной прослойке, поручено из уравнейия (5) при t = 0, £ =£0 , £= О и имеет следующий вид:

<71 (V / (Ю)

где: £0 - начальное отклонение воздушной прослойки от равнобесно-го лолол^ния; частота собственных колебаний системы;

^2т* ~ коэффициент демпфирования воздушной прослойки. ■

Полученная модель (10) использовалась д.ч исследования колебаний изделия на воздушной прослойке, а также для определения условий, при которых характеристики свободных колебаний имеют наибольшего ч/вствительность к изменению массы изделия. Исследования проводились на ЭШ "Эдектроника-СОМ", для чего была разработана специальная программа. Результаты исследований показали, что выбранные параметры однозначно характеризуют массу изделия. Однако дЛя разработки контрольно-весовых устройств могут быть рекомендованы только частота и амплитуда свободных колебаний рассматриваемой системы, так как только, они обеспечивают необходимые быстродействие и точность взвеншбания. Кроме того, следует отметить,что для частоты колебаний характерно: высокая точность измерения, большая помехоустойчивость и удобство выходного сигнала при применении цифровых преобразователей.

На рис.2 показана зависимость Частоты свободных колебаний системы от массы изделия.Повышение частоты колебаний обусловлено значительным ростом жесткости воздушной прослойки при увеличении массы изделия. При этом величина жесткости определяется высотой воздгйньй прослойки. С увеличением массы прослойка (ее высота) уменьиаётся, а жесткость - возрастает.

На рис.3 приведена зависимость частоты свободных колебаний от отношения радиусов кармана, и торца несушей платформы.Как мо-ло видеть йз представленных графиков, эта зависимость имеет точку пе-

/ ■ /V - .

региба при = 0,7. Она о(&словлена тем» что при таком соотно-' Ко

иении 'радиусов высота воздушной прослойки имеет наибольшую величл-

щ, а значит - наименьшую жесткость.Для одного и того же диапазона

контролируемых масс, наибольшее изменение частоты наблюдается при

отношении ~ 1.. Это объясняется большим Изменением высоты просто

лойки, а значит и жесткости при данном соотношении.

Исследования, проведенные по Изучению зависимости частоты ко-

О 0,1 0,2 Щ, кг

Рис.2. Зависимость частоты колебаний от массы изделия при пи = 0,044 кг, &{ =0,00043 м3/с, Но =0,015 м : I - Го =0,005 м, 2 - 1о =0,0145 м, 3 - Г0 =0,01 м

К,1/с 80 75

70

65

60 55

\ п V

2 .р

Л N □ „•П.^—

\

1 —А

гь

Яс

О 0,2 0,4 0,6 0,8

Рис.3. Зависимость частоты колебаний от отношения при Я1,= 0,044 кг, 0/ =0,00043 мй/с, ^ =0,015 м : I - 01^=0,0445 кг, 2 - /Пд =0,25 кг

||j/<c кг) 100

20 r .——:_____

0,25 0,5 0,75 1,0 1,25 1,5 6

. - ' 25*

Рис.4. Зависимость чувствительности частоты колебаний от места расположения изделия на измерительной платформе при =0,015 м, Г^ =0,01 м, Qf =0,00043 м3/с : I - Щ =0,2 кг, 2 - (Tig =0,1 кг, 3 - ГП£=0(0445 кг

К,1/с

65

60 55

1,0 1*5- 2,0- 2,5 3,0 3,5 /.¿х102,м Piid.5. Зависимость частоты колебаний от высоты центра тяжести изделия при Щ =0,24 кг, йд =0,03 м, R0 =0,015 и, Гь =0,0Гм, =0,00043 ц?/е

/ / ■

17' лJ

лебаний от места расположения изделия на измерительной платформе показали, что наибольшая ^вствительность этого параметра наблюдается при одинаковых расстоаниях от Оси до центра тяжести издеАйя и центра несущей платформы, т.е. при ^ == 1 (сй.рйс.4). Это объясняется тем, что увеличение отношения ^ до I Приводит к повышению влияния массы изделия в приведенной Массе система, дальнейшее же увеличение этого отношения приббДит К резкому повышению приведенной Массы системы и Снижению частоты колебаний.

На рис.5 показана зависимость частоты колебаний от высоты центра тяжести изделия над осью вращения. Как видно из данного графика, увеличение высоты приводит к.снижению частоты колебаний. Это вызвано повышением величины приведенной массы системы.

В третьей главе рассмотрен, вопрос Моделирования и автоматизации бесконтактного, взвешивания изделий.

Бесконтактность взвешивания достигается за счет, создания между измерительной платформой.и изделием воздушной прослойки. Контроль массы изделия осуществляется по параметрам свободных колебаний Измерительной платформы; под которой также создается воздушная прослойка» выполняющая роль упругого элемента.

Расчетная схема такой колебательной системы представлена на . рис.б.

В общем случае движение данной колёбательной системы описывается следующей системой дифференциальных Уравнений:

3 ^ = - пг<$£< * & - й]рй ¿Ь ;

где: - момент инерции измерительной платформы относительно оси врашения; суммарное избыточнее давление воздуха под из-.

Рис.б. Расчетная схема колебательной системы "изделий - измерительная платформа" I - измерительная платформа; 2 - изделие; 3 - несущая платформа

мерительной платформой; ^Р^^г- суммарное избыточное давление воздуха под изделием; - момент инерции изделия относительно

оси вращения; У - угол, образованный двумя плоскостями, одна из

»

которых параллельна поверхности несушей платформы, а другая пересекает несуаую поверхность изделия на расстоянии,равном от оси вращения, причем вершина этого угла находится на линии пересечения двух взаимноперпендикулярных плоскостей: несущей поверхности измерительной платформы и плоскости, проходящей через ось вращения.

Изменение высот воздушных прослоек ^ читывалось следующим образом:

= ; »2)

¡11= и(У'р)=иЫо-£о + 1>-£')-; (13) где: высота воздушной прослойки под измерительной платформой;

высота воздушной прослойки под изделием; , V» - углы в равновесном состоянии системы; £ , УУ - отклонения углов от положения ро и % соответственно.

Распределение давления .в клиновидном зазоре между измерительной и несущей платформами предполагалось осесимметричным.что оправдано,т.к. угол наклона ^ мал, а расстояние значительно больше .

С учетом того, что воздушную прослойку можно представить как совокупность упругого и демпфирующего элементов, система (.II) примет следующий вид:

7 - Мг г + Мг Г 6 '

где: С, , Q - обобщенные коэффициенты жёсткости воздушных прослоек kf и k^ \ ё, , ¿¿- обобщенные коэффициенты вязкости воздушных прослоек; М(, Hz - приведенные массы измерительной платформы и изделия.

Выражения для if, л С, , аналогичны соответствующим

выражениям (6) и (7) ,г

(15)

(16)

Решение системы (14) искалось в следующей форме: а-Аге03* ; (17)

(18)

■де: 4» , Аг - комплексные амплитуды; _ комплексные частоты.

Учитывая, что коэффициенты вязкого трения воздашной прослой-(и малы, коэффициенты собственных форм данной системы были приняты явными соответствующим коэффициентам консервативной системы.

С учетом принятых упрощений и использования следующих начальна условий:

•£= 0, е =£, , у =% , £ = о, </> = о,

ешение системы уравнений (14) имеет вид:

(V л. £о(<-£<)_ П .

I 'м (Я2-&) >

(19)

це:

Jt

(23)

Как видно из подученного решения,движение рассматриваемой системы представляет собой наложение двух гармонических колебаний, имеющих разную частоту. В обшем сдучае параметры колебаний имеют сложную и неоднозначную зависимость от массы изделия.Однако, как показали проведенные исследования, по полученной модели (19)на ЭШ "Электроника-бОМ", при определенных параметрах системы ее движение приобретает одночастотный характер.Это так называемые условия осуществления взвешивания изделий на воздушной прослойке. Они " заключаются в следующем. При выполнении условия

>10 , } (24)

связь изделия с измерительной платформой через воздушную прослойку можно считать жесткой, В этом случае колебания системы происхй-дят с частотой Кц . Действительно, как видно из выражения (21). коэффициент что приводит к одночастотном/ движению систе-

мы. Такое движение можно наблюдать, когда измерительная платформа выполняет роль пневматического захватного устройства.Для частота

подучено следующее выражение:

При выполнении условия:

£ и Ж < / ; (26)

£I

частота колебаний измерительной платформы определяется в основном жесткостью воздушной прослойки, создаваемой под этой платформой.В этом случае колебания данной платформы происходят с частотой К/ . Действительно, как видно из анализа выражений (20) й (21), при

выполнении этого условия коэффициент <8г$>&( , что позволяет рассматривать движение измерительной платформы как одночастотное. Такое движение измерительной платформы можно наблюдать, когда под изделием создается наибольшая высота воздушной прослойки. Для частоты К/ подучено следающее выражение:

н' I Mi.Hi

На рис.7 и рис.0 представлены г-ависимости частоты свободных, колебаний измерительной платформы от массы изделия при обеспечении соответственно первого и второго условий взвеивания изделия на воздушной прослойке. Анализ приведенных зависимостей позволяет заключить, что при выполнении второго условия взвешивания частота колебаний обладает наибольшей чувствительностью к изменению массы изделия. Кроме то1'о, это условие предполагает создание под изделием максимальной воз,Душной прослойки, что гарантирует отсутствие контакта с изделием в процессе взвешивания. Поэтов при разработке пневматических устройств контроля изделий, к поверхностям которых предъявляются повышенные требования, необходимо обеспечить реализацию второго условия взвешивания.

На основе разработанной по полученной математической модели конструкции пневмовесов в работе рассмотрены устройства для автоматического взвешивания, дозирования и регулирования массы фасуемой продукции.Ксоу.о бесконтактного взвешивания данные устройства позволяют осуществлять сортировку упаковок на заданные категории, регулирование объемного дозатора по результатам контроля,а такие производить дозирование штучных продуктов с заданной обыэй массой.

В четвертой главе рассмотрены вопросы программного, технического и методического обеспечения экспериментальных исследований.

Для обеспечения-возможности одновременного измерения большого количества параметров колебательного движения исследуемой систе.'.<ы,

К g,I/c

78

74

70

м г н

0,15 0,18 0,21 0,24 0,27 /П2,кг'

Рис.7. Зависимость частоты колебаний измерительной платформы от массы изделия при . =0,02 и, Г| =0,0135 м,

Нг =0,035 м=0,001 м, 65=0,0022 и 3/с,: I -'"0^=0,00043 м3/с, 2 - б, =0,00037 м3/с, 3 - =0,00031 ма/с

Кд.1/с

170

150

130

1 ]

г5

0,15 0,18 ■ 0,2 1 0,24 0,27 171& , кг Рис.8. Зависимость частоты колебаний измерительной платформы от массы изделия при Rj =0,015 м, Гц -О.'Л^о м, ^ =0,035 ы, rz =0,001 ы, 0Л=0,00025 н3/'с, ] ■■ Gг •';•••:', мэ/с, 2 - Qf =0,00031 м3/с

также обработки к вывода исследуемых характеристик в удобной ля анализа форме, в схему экспериментальной установки включен вычислительный комплекс 1Ь БУМС-28 на базе ЭВМ "Электронпка-бОМ". го потребовало разработки специального программного и техничес-ого обеспечения экспериментальных исследований. Программное гбес-ечение состоит из двух программ. Первая программа предназначена ля формирования массива экспериментальных данных и массива вре-енных интервалов между замерам!. Она работает в реальном масшта-е времени. С целью сокращения времени ее работы, она составлена з минимального числа команд на машинно-ориентированном языке АС-Ш.ЯЗЛЕР. Вторая программа предназначена для управления ходом экс-еримента, обработки опытных данных, расчета параметров колеба-ий исследуемой системы, статистической обработки измерений и вы-ода результатов в удобной для анализа форме. Она составлена на лгоритмическом языке ФОРТРАН 1У. Техническое обеспечение состоит з стандартных и специально разработанных устройств, обеспечиваю-их стыковку экспериментальной установки с ЭШ "Электроника-бОМ", роведение эксперимента и управление им. Методическое обеспечение пределяет последовательность и порядок проведения эксперименталь-ых исследований.

В пятой главе разработан алгоритм автоматизированного проек-ирования пнег^атнчсских :;сссизмерптельных устройств, обеспечиваю-лх ¡¡исо^гуо производительность и бесхонтактность взвешивания. Он снозаа на привлечении итогов»« Лор><уя и зависимостей, получешшх I результате проведенного ¡'лт&иатнчесгсго моделирования. Предложен (ый алгоритм направлен на получение наибольшей чувствительности [неЕмовесов к изменении ;.иссы изделия. Практи,!еская реализация ре-(ультатов проведенного исследования состоит в разработке и испыта-ши опытного образца конвейерных еэсов длД упаковок слисо'шого

масла. Результаты испытаний позволили рекомендовать данные пневмо-весы для промышленного использования на предприятиях Воронежского объединения "Молоко". По результатам проведенных исследований получено 3 авторских свидетельства и 3 положительных решения Госкомитета по делам изобретений и открытий СССР.

ВЫВОДЫ

1.Разработана математическая модель колебательной системы "изделие-воздушная прослойка", по которой определены условия исключения её динамически неустойчивого режима.

2.Получены аналитические зависимости основных параметров свободных колебаний изделия на воздушной прослойке, с помощью которых определены условия, обеспечивающие наибольшую чувствительность этих параметров к изменению массы изделия.

3.Установлено,что частота свободных колебаний системы наиболее полно удовлетворяет требованию.) по быстродействию и точности измерения, предъявляемым к контрольно-весовым устройствам.

4.Разработана математическая модель колебательной системы "изделие-измерительная платформа",по которой определены условия осуществления взвешивания изделий на воздушной прослойка.

5.Разработаны пакет программ для проведения исследований по полученным математическим моделям,а также программное и техническое: обеспечение проведения экспериментальных исследовании на базе ЭВМ "Электрокика - 60 М".

6.Разработан алгоритм автоматизированного проектирования ше£-ковесов, обеспечивающих высокую производительность и бесконтактность взвешивания.

7.Предложено устройство для автоматического взвешивания и дозирования штучных изделий,а также устройство для автоматического, регулирования дозатора.

8.Проведены испытания опытного .-.бразца конвейерных весов для .ковок сливочного масла, в результате которых они были рексмендо-1ы для промышленного использования на предприятиях Воронежского единения "Молоко". Расчетный экономический эффект от внедрения ной разработки на Воронежском Г1ЛЗ № 2 составляет 10 тыс. руб.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих ¡отах:

1.Витюков В.К., Емельянов А.Е., Чертов Е.Д. Бесконтактное межрационное взвешивание резонансным методом//Проблемные вопросы ■оматизации производства: Тезисы докладов Всесоюзного научно-тех-[еского. симпозиума, часть II. - М.,1987,- С.196-203.

2.Емельянов А.Е.,Кущев Б.И..Чертов Е.Д. Исследование бесконта-юго пнзймочастотного датчика для автоматического контроля массы// •сматизация и роботизация в химической промышленности: Тезисы :ладов Всесоюзной научной конференции.- Тамбов,1988.-С.251-252.

3.Емельянов А-Е-Ду^ев Б.И.,Чертоз Е.Д. Автоматизация фасовки ■чиих изделий//'Пневмоавтоматика о системах автоматизации произво-•веннцх процессов:Тезиси докладов зональной конференции.-Пенза,

С.19-20.

'1. Емельянов А. Е. ,Куцев Б.11. .Сйыоненко 0.В.,Чертов Е.Д. Исследо ¡ис бесконтактных фасовочных устройст.в//Совершенствование техники

нологии- в пчдепой промышленности и оба}естзенном питании: Тези-,'.складок ii.i/чно-техничсской конференции.-Кутаиси, 1988.-С.224-226,

5.¿.-ольчнсв А.Е.,Кущйв Б.И.,Чертов Е.Д. Автоматизация процесса 2описания изделий в потока на оснозе частотных методов/'/Теория и истина разработки и внедрения средств автоматизации и роботизации (нологических и производственных процессов:Тезисы докладов У Рес-Эликанскои межотраслевой научно-технической конференции. - Уфа, 39.- 0.33.

6.Емельянов А.Е.,Чертов Е.Д. Пневматическое устройство иоме-

рения ыассы//Пневмогидроавтоматика и пневмопривод: Тезисы докладов Всесоюзного совещания, часть I. - М.,1990. - С.83.

7.Емельянов А.Е.,Кущев Б.И.,Чертов Е.Д. Экспериментальное исследование параметров колебательного движения изделия на воздушной прослойке/Воронежский технол. ин-т. - 8 е.- Воронеж,1990. Деп. в Агро-НИИТЭИпищепром,№ 8,С.102.

8.Емельянов А.Е.,Кущев Б.И.,Чертов Е.Д. Математическая модель процесса взвешивания для разработки и выбора пневмочастотных весоизмерительных устройств в технологических системах.- Воронеж,Межвузовский сборник научных трудов,1990.-С.35-40.

9.А.с. 1560984 (СССР), ЩШ £г 01 ¿^Н/ОО. Устройство автоматического регулирования дозатора/В.К.Битюков, А.Е.Емельянов, Е.Д.Чертов.- Опубл. в Б.И.,1990, № 16.

10.А.с. 1569572 (СССР), 1ЖИ<£01 ¿^ П/00. Конвейерные весы/ В.К.Битюков, А.Е.Емельянов, Е.Д,Чертов.- Опубл. в Б.И. ,1990, ?? 21.'

11.А.с. 1574282 (СССР), \Ш<Р01 ^ П/00. Устройство для автоматической сортировки штучных изделий/А.Е.Емельянов, Б.И.Кухцев, Е.Д.Чертов.- Опубл. в Б.И.,1990, $24,

12.Битюков В.К.,Емельянов Д.Е.,Чертов Е.Д. Устройство для автоматического взвешивания и дозирования штучных пищевых продуктов. Положительное решение Госкомитета па делам изобретений и открытий по заявке » 4637638/24-10 от 2.11.89 г,

13.Емельянов А.Е,,Кущев Б.И..Чертов Е.Д. Устройство для пневмотранспорта штучных грузов. Положительное решете Госкомитета по делам изобретений и открытий по заявке № 4623707/27-П от 30.1<\ВЭ г.

14.Емельянов А.Е.,Ку1цев Б.И.,Чертов Е.Д. Устройство для сортировки штучных изделий. Полокительног решение Госкомитета но делам изсбретев1й и открытий по заявке 4667809/25-12 от 28.03.90 г.