автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.07, диссертация на тему:Тензометрические и силовые автоматические системы контроля и регулирования механизмов и установок пищевых производств

государственный комитет российской федерации по высшену образованию

московский государственный заочный институт пишевой промышленности

-тт-щ-"*" "" —

2 2'ДПР 1996 ' На правах рукописи

выгодин борис анатольевич

удк 664. 002. 5

■ тензометрические и силовые автоматические системы контроля и регулирования механизмов и установок пишевых производств

Специальность 05.13.07 - автоматизация технологических процессов и производств

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Москва.- 1996

Работа выполнена на. кафедре Автоматизации,. робототехники и САПР Московского Государственного Заочного Института Пишевой Промышленности •

Научный руководитель:

Консультант:

действительный член Нехдуяародной АкадемииИнформатизации/ акаденик. Академии Холода, - доктор технических нале.' профессор Кривоносов. А.и. : кандидат . технических . наук, доцент Злобин 71. А.

Официальные оппоненты:

Ведущая организация

доктор технических наук, профессор, лауреат государственной премии РФ, действительный член Международной академии информатизации Попов В. Й. .кандидат технических наук,профессор Мапин К.К.

ЦНИИТЭИ* Хле бп родинформ * .

Зашита диссертации, состоится __1996 г. в.А^'^О

часов на заседании специализированного Совета К 063.45.03 " при Московской государственном заочном институте пишевой промышленности по адресу: 109803, г. Москва, ул. Зенляной вал. 73.

С. диссертацией мохно ознакомиться в библиотеке 'института.

Автореферат разослан " 1 Я '__^ОР-^А;

.1996 г.

Ученый секретарь специализированного Совета кандидат технических наук, доцент

Сапрыкина И. Д.

О Б Ж А Я ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

■Актуальность работы. Реформы. провояиные в 1Стояшее время в рф. приводят к необходимости построения силовых тензометрических автоматических систем контроля и регулирования шевых механизмов и установок'с использованием новых технических 'едств. стремление уменьшить'обшйя вес пишевых машин и Установок иводит к максимальному, облегчению деталей, .однако' при этом"Формы талей становятся весьма сложными.: насыщенными концентраторами пряхент. вышеупомянутые Механизмы часто проектируются так. что знообразные по своему характеру операции выполняются в одно и то время и притон' г о'дкой деталью.. которая испытывает многократные груження. При этом детали,в ряде случаез работают при больших пе-грузках. испытывают значительные деформации, а теоретическое "оп-деление законов движения деталей и расчет напряжений, возникаю-' .х в них. становится невозможный. В этом случае основными метода-отладки работы механизмоз и отработки долговечности деталей'малы становятся экспериментальные методы исследований. Особое вки-ние приходится обращать на экспериментальные исследования кинетики и динамики пишевых машин, охватывающие определение перене-' нкй. скоростей и ускорений, а также занер сил и моментов, дейс-гапих в машине, определение напряжений в деталях. Такие исследо-' яия упрошают"анализ работы пишевых малин, позволяют в короткие зки выявить реальную-картину работы машины, установить истинные тайны появления отказов и поломок и найти способы устранения. IX дефектов в пишевых машинах. Можно сказать, что основным спором -исследований является метод тензоизмерений.' достаточно гиб: и обладающий широкими возможностями. Данная работа направлена этом в том числе ка поиски и создание технических средств аз-атизапии контроля и управления, которые могут "быть использованы рименяемых в пишевоя промышленности неханизнах. 'тензометричес-нетоды экспериментальных исследований могут быть применены на

. • - ч.

разных этапах ^разработки конструкций машины при ее испытаниях и ■ эсплуатапии. Например, при технологических испытаниях опытко-про-мытленного образца ножет быть выявлено соответствие параметров технологического процесса техническому заданию на проектирование. Тензонетрические машины ногут найти причины отказов'вследствие чрезнеркых напряжений. ; Тензоизмерения ногут- быть повторены при исследовании серийных образцов нашин и машин, _ находящихся в эксплуатации. • Автоматизация также крайне необходима при транспортировке продуктов переработки, разнообразных изделий пишевой промышленности. Разработка научно обоснованных режимов и способов . регулирование наиболее энергоемких операций позволяет интенсифицировать производственный процесс, значительно повысить качество выпускаемой "продукнии с одновременным снижением затрат на ее производство. Развитие технических средств автоматизации технологических процессоз неразрывно связано со стремительно прогресскруопей электронной элементной базой, в связи с вышесказанным представляется актуальным разработка силовых и тензонетрических автоматических систем контроля и регулирования пигаевых механизмов и установок с использованием новых технических средств. ■ ;

Исходя .из вышесказанного, п елью работы является снижение затрат.труда, упрощение и повышение надежности механизмов и установок пкшевых производств при уменьшении их габаритоз и веса путем разработки и внедрения силовых и тензонетрических автоматических систем.контроля и регулирования пииевых механизмов и -установок с использованием новых технических средств.'

Из пели вытекают следующие основные з а д "а ч и исследования:' - расчет силовых и тензопреобразовательных элементов и их использование е автоматических системах контроля и регулирования пиневых механизмов и установок, з тон числе, с обеспечением взаимозаменяемости тензопреобразователей. .включая синтез партия пепея . с полупроводниковыми тензорезисторани. . .а-также т тернокомпенсапию тензопреобразователей и метрологическое обес-

печение автоматических систен контроля и регулирования пишевых механизмов и установок;

- разработка измерительно-преобразовательных устройстз с использованием силозых и тензопреобразовательных элементов автоматических систем контроля и регулирования пишевых механизмов и установок с .решением вопросов: рассмотрения ' дгаамических свойств электрических иепей с нелинейными полупроводниковыми' тензочувствительныни элементами и особенностей переходных процессов в цепях с различными видами тензорезисторов; создания импульсных тензопреобразователей, в тон числе, термостабильных. а также частотных текзокетрических реле;

- выявление особенностей при исследовании пишевых механизмов и установок с помошью тензопреобразователей. в том числе: использование для этих целей знания свойств упругих элементов, плоских пружин и тензопреобразователей: разработка разнообразных новых технических средств для различного вида испытаний, например, заглушек для гидроиспытаний как гидг-имеханической автоматической системой регулирования, а также необходимых элементоз автоматических систем регулирования давления или деформации пишевых процессов • на основе геликоидальных манометрических пружин; разработка простого,доступного надежного способа преобразования температуры в перемещение,как составной части тензометрических и силовых автоматических систе_м контроля и регулирования.пишевых механизмов и установок:

- обеспечение высокой степени надежности производства монтажных и такелажных работ пишевых производств путем использования силовых элементов и тензонетрии, а также за счет разработки более совершенных: механических автоматических систем регулирования на основе подъемно-тяговой системы с упругими отрицательными Обратными сзязяни; приводных барабанов для ленточного ' тягового органа со знакопеременной намоткой и упругими отрипа-• тельными обратными связями: автоматических систем контроля

грузоподъемности крана, ловителей противовеса подъемника с упругими отрицательными обратными связями, - . ; При решении указанных задач были получены следующие результаты. обладавшие н а у ч н ой н о в и з"н о й._ - -•■."•-•".

в диссертапии._впервые.: .с целью обеспечения взаимозаменяемости &олно^воя|ик»8шс»теТазотазистомв'-как по'йх величине начального соптотавления. (так * и по -наклону деФорнапионной характеристики." осушествлен синтез¡ пеней с_нини, при котором возможно' "получение различных значений проводимости всей депи. а затеи аппроксимироЪа-- кие линейной зависимостью с 'заданной точностью, т.е. . имея различные наклоны деформационной зависимости . можно синтезировать цепочки с одинаковыми зависимостями проводимости цепей .впервые осушествлен синтез партий цепей с полупроводниковыми тензорезистора-ни. сводящийся к решению двух основных задач: 1. синтез двухполюсника. деформационная характеристика которого аппроксимируется заданной линейной зависимостью; 2, синтез партии двухполюсников' с идентичнымии деформационными характеристиками, на базе партии полупроводниковых тензорезисторов.

Разработаны теоретические основы построения :

- инпульсного тензопреобразователя с применением токовых • резис-

- торов в разрядных цепях: * •

- схемы терностабильного инпульсного тензопреобразователя. ;

- оригинальной схемы частотного тензометрического реле.

- заглушки для использования при исследовании пишевых механизмов и установок, защищенной авторским свидетельством на изобрете-

. ние и по существу являющейся механической автоматической системой регулирования с регулятором прямого действия и гидромеханической .отрицательной обратной связью.

- геликоидальной манометрической пружины, ~ являвшейся'зленентон

.автоматических систем-регулирования давления или деформации

пишевых механизмов и установок; ' \.....•......... ■.....1-5. ^ '•'".*'-

- * от г. . -.ингхн.г'.- "к^'.н-к^л '.•"

- способа-преобразования тенпературы в перемещение, ■ являющегося/

необходимым при разработке тензометрических и силовых автоматических систем контроля и регулирования пишевых механизмов и установок;

- устройства, защищенного авторским свидетельством на изобретение. представляющего собой механическую автоматическую систему регулирования на основе подъемно-тяговой системы с "упругими .отрицательными обратныни связями;

- защищенного авторским свидетельством на изобретение . устройства. представляющего собой мехкническую автоматическую систему регулирования на основе приводного барабана-"для .ленточного тягового органа с - упругими ' о.триыате льньжи -*^бра^^ыми^"вя'зя}ш

- устройства, защищенного авторским свидетельство^ на.'йзобРете-' ние. представлявшего собой ловитель противовеса в виде механической автоматической системы регулирования с упругими отрицательными обратныни связями. При этом при исследовании рассмотренных в диссертации механических автоматических систем регулирования применимы все методы теории автоматического регулирования для расчета автоматических систем регулирования.

Прикладное значение работы определяется следующими результатами, имеющими практич. ескую ценность, разработаны:

- импульсный тензолреобразователь, позволяющий примерно в пять раз расширить частотный диапазон работы схены по сравнению с известными; ' ' - -.. -

- схема терностабильного импульсного тензопреобразователя, в которой величина длительности импульса практически не меняется с

• изменением температуры среды.

- оригинальная схема частотного тензометрического реле. Целесообразность разработки предложенных в данной диссертации новых

.технических средств сзязано с тем, что на сегодняшний день подобные микросхемы отечественной и мировой промышленностью не выпускаются; Г " '

е.

- заглушка для использования при исследовании пишевых механизмов . и установок в случае проведения гидроиспытания полых изделий типа труб, отличавшаяся от известных повышенной надежностью, на которую диссертантом получено авторское свидетельство, на

. изобретение. Особый интерес представляет использование данного устройства при'испытаниях избыточным давлением:

- геликоидальная манометрическая"пружина, обеспечивающая'повышенную стабильность' характеристик в условиях переменных тен-ператур окружаюшей или измеряемой сред;

- способ преобразования температуры в перемещение, имеющий более широкие возможности применения по сравнению с известными;

- устройство по авторскому свидетельству на изобретение, обладающее повышенной надежностью путей синхронизации работы полиспастов, а также устойчивостью работы, что обеспечивается упругими отрицательными обратными связями;

- защищенного авторским свидетельством на изобретение устройство. обладающее повышенной надежностью и устойчивостью работы, что обеспечивается упругими отрицательными обратными связями, при, этом в данной приводном барабане для ленточного тягового органа обеспечена знакопеременная намотка;

- ловитель противовеса подъемника, обладающий повышенной надежностью и уменьшенными габаритными размерами., защищенный авторским свидетельством на изобретение.

внедрение результатов работы : проводилось' на предприятиях, РФ. . занимающихся, в том числе, производством полуфабрикатов. изделий' пишевой промышленности.заготовкой продуктов сельскохозяйственного производства и т.д.'. начиная с 1976 г. все изобретения диссертанта внедрены в производство, о чей свидетельствуют приведенные в приложении к диссертации акты внедрения. Например, авторское свидетельство к 7*0703 внедрено в 1985 г. на в/я 660 в г.КУйбышеве (нынешней Самаре) с экономическим эффектом 670 - тыс руб. по пенан 1965 г. Изобретение по авторскому

свидетельству К 757451 использовано в конструкции улазлизаютего устройства стенда для испытания -падающих обьектоз Сп/я ч713) в 1980 г. с экономическим эффектой 620 тыс. руб. в ценах 1980 г. Изобретение по авторскону свидетельству Н 1596213 использовано для испытания труб на герметичность на участке подготовки производства треста-Н 7 г. Носкза. - - "

Апробация основных результатов исследований проводилась на кафедре Автоматизации, робототехники и САПР к на предприятиях отрасли, где внедрялись изобретения диссертанта. По материалам работы имеется ч- авторских свидетельства на изобретения и 11 статей. Исследования прозояились на "Азтонатизааии. робототехники и САПР" и.на иелон ряде-предприятий пишевой промышленности. Содержание работы соответствует задачам исследований и отражает решение вопросов автоматизации контроля и регулирования влажности и температуры технологических пропессоз в пишевой промышленности с • ис-поль ованиен нсзых технических средств.

объем работы. Работа состоит из взедения. четырем глаз. оснозкых результатов работы. изложенных на 149 страницах, содержит 4 приложения. 43 рисунка. 7 таблиц, список литературы из 117 нгнменований.

СОДЕРЖАНИЕ-РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность диссертационной работы, сформулированы цель и задачи исследования. Кратко изложено то новое. что вносится автором з проблему разработки тензометрических и силовых автоматических систем контроля и регулирования пииезых механизмов и установок.

В первой глазе рассмотрены вопросы, касающиеся расчета сило-зых и.тензопреобразовательных элементов и их использования в азто- ' ¡атических систенах контроля и-регулирования пишевых механизмов и становок. При этой при применении тензорезистороз учтена необходи-

мость обеспечения их взаимозаменяемости, как по величине его нача-. льного сопротивления, так и по наклону деформационной характеристики. т. е. зависимости величины сопротивления от деформации. Она но-зсет быть.обеспечена либо технологическим путем, либо - созданием взаимозаменяемых электрических цепочек. В данной диссертации предпринята попытка осуществить такую взаимозаменяемость путем синтеза пепей с полупроводниковыми тензорезисторами ( ПТЗР). Любая схема с ПТЗР может быть сведена к схеме двухполюсника, содержащего кроме самого ПТЗР всего три независимых от тензонапряжения (давления) и желательно - от тенпературы резистора. Схемы с ПТЗР можно свести к двум.Рассмотрим два варианта деформационных характеристик ПТЗР: с положительным (ПТЗКС) и отрицательным (ОТЗКС) тензорезис-торным коэффициентом сопротивления. Здесь под ПТЗКС понимаем рост величины сопротивления с ростом тензонапряжения. а под ОТЗКС -падение этой величины. При этом у ПТЗР могут иметь место также два случая: <: положительным и отрицательным температурным коэффициентом сопротивления: Таким образом, задачу синтеза полупроводниковых тензорезисторов необходимо рассмотреть для двух вариантов: 1.с положительным ТЗКС. 2. с отрицательным ТЗКС. рассмотрим первый случай (вариант положительного ТЗКС). ТензочувстЕительность (деформационная чувствительность) по проводимости для .упомянутых схем. для интересующей нас погрешности аппроксимации может быть записана как:

С* - /

где а. ь. с. с1 - коэффициенты. Выбирая значения параметров схемы, "можно получать различные значений проводимости всей цепи, а затен аппроксимировать линейной зависимостью с заданной точностью.

Интересующая нас-погрешность аппроксимации определится как:

(сЯ(РаП)^/_ (2)

Таким образом, имея различные .наклоны зависимости . К( Р ).можно синтезировать'цепочки с одинаковыми завимостяни про-

водимости цепей Y( Р ).

Для отрицательного ТЗКС все выкладки, полученные для предыду-шего случая, не изменяются, если коэффициент L взять со знаком минус. наклон деформационной характеристики будет обратный по отношению к первому случаю.

Представляет интерес также рассмотренный в диссертации синтез партий цепей с птзр, который сводится к решению двух основных задач: 1. синтез двухполюсника, деформационная характеристика которого аппроксимируется заданной линейной зависимостью, 2. синтез партии двухполюсников с идентичными деформационными характеристиками на базе партии птзр.

Рабсмотрим Решение первой задачи. ■ т. е. синтез, двухполюсника, деформационная характеристика которого" "аппроксимируется' заданной линейной зависимостью.

Особенностью решения данной задачи язляется то. что дефорг.с,-ционные характеристики цепей с птзр не имеют точек перегиба. Поэтому при выборе параметров схемы и типа птзр необходимо исходить из того, чтобы максимальная погрешность аппроксимации на требуемом диапазоне не превышала допустимой. Считаем, что нам задана аппроксимирующая прямая. В качестве Pan удобнее всего выбрать деформацию Ра. Синтез двухполюсника с ПТЗР. деформационная характеристика которого аппроксимируется заданной линейной зависимостью, можно свести к решению системы для ПТЗКС (сжимающая дефорнация) или ОТЗКС("растягивающая де'формация). Система уравнений для этих двух случаев приведена в диссертации. Для удобства решения этих' систем задаемся величиной одного из параметров линейной части и решаем систему относительно оставшихся шести неизвестных, в общем случае решение этих систем получается достаточна громоздким, но это решение позволяет получать дзухполюсники на основе простых цепочек без применения функциональных схем.

Решение второй задачи синтеза, т.е. синтез партии двухполюсников с идентичными деформационными характеристиками ка базе пар-

тии ПТЗР. представляет собой уже ранее рассмотренные задачи относительно того, что, инея птзр с птзкс и отзкс. можно подбором параметров схемы получить одинаковые деформационные характеристики депи. При этом номинальной деформационной характерийсой цепи, к которой должны стремиться все остальные характеристики, следует

считать характеристику с ПТЗР, имеющим наибольший; деформационный

\

коэффициент сопротивления ь. Линейные параметры а. ь. с.*с1 выбираются. исходя из требований, налагаемых на данную схему.-

Зная параметры птзр и линейных элементов схемы, можно найти желаемую деформационную характеристику схемы у ( р ). которую можно аппроксимировать с заданной точностью.

Для получения цепочки с желаемой деФорнационной характеристикой при включении любого ПТЗР из партии, необходимо добиться равенства значений характеристик цепочек в начале аппроксинации ( точка Ра), а также чувствительностей проводимостей по деформации. При этом для простоты расчета считаем, что при выполнении этих условий погрешность аппроксимации не будет превышать допустимой в диапазоне деформаций, который был найден при аппроксимации желаемой характеристики.

Подбором определенных параметров добиваются идентичности характеристик: ' Аналогично решается эта задача, если в качестве основных деформационных характеристик, к которым должны стремиться все характеристики цепей с ПТЗР. используется заданная характеристика. Были рассмотрены вопросы' термоконпенсации тензопреобразовате-лей и приведены Формулы-для расчета. Была опробована тернокомпен-саиия с применением в качестве тэрмокомпенсируюшего элемента тер модиода. что показало хорошую эффективность такой термокомпенса нии. Определены основные характеристики проволочных и полупровое никозых текзорэзисторов применительно к механическим автокатичес кии системам регулирования.

РассмотреньГтензопреобразователи на основе гедистороз. и свойства и особенности применения з автоматических системах конт 1 - ,

роля и регулирования.

Приведены вопросы петрологического обеспечения силовых и тен-зометрических автоматических систем контроля и регулирования пищевых механизмов и установок. -

Во второй главе разработаны измерительно-преобразовательные устройства с использованием силовых и тензопреобразовательных элементов автоматических систем контроля и регулирования -пищевых механизмов и установок. ;

Рассмотрены динамические свойства некоторых электрических цепей с нелинейными полупроводниковыми тензочувствительными элемен-. тами ( НПТЭ )и особенности переходных процессов в цепях с различными видами тензорезисторов. Изменяя величину мгновенной мощности VI без изменения статической мощности, можно регглирозать. в том числе увеличить. скорость изменения температуры тела НПТЭ, т. е. таким образом изменять положение рабочей точки НПТЭ. Этого можно достичь, если в качестве нагрузочного резистора применить нелинейные резисторы типа или ки, Такими ВАХ обладают пентоды, транзисторы. варисторы. стабилитроны.

Особенности таких цепей с НПТЭ были использованы для построения гекератороз низких частот (ГНЧ). в которых применялись КПТЗ и нагрузочные резисторы типа йу (варисторы с характеристиками, близко совпадающими с падающим участком ВАХ НПТЭ).

Использование варисторов, например, вместо линейных резисторов дало возможность уменьшить частоту генерации в 4 раза. Включение нелинейных резисторов типа последовательно с нптэ позволяет получить схему релейного действия даже с такими НПТЭ. на которых в силу их малого отрицательного дифференциального сопротивления, релейный эффект с линейными нагрузочными резисторами получить невоз--можно без дополнительного ограничения в такой цепи.

Применение нелинейных аепей 3?С з релаксационных генераторах, работающих в режиме автоколебаний. позволяет построить преобразователи уровня напряжения питания схемы в частоту следозания элект-

рических импульсов постоянной амплитуды, преобразователи значен! деформации з последовательность электрических импульсов постоянн« амплитуды.

Заметим, что в качестве НПТЭ могут быть использованы полупрс водниковые тензорезисторы поли- и монокристаллические, тензотирис торы, туннельные тензодиоды. тенэосимисторы и т. д. .

Из сказанногб выше можно сделать вывод о том. что путей пр* ненения нелинейных элементов; типа и можно. Ь одной сторонь расширить функциональные возможности схем. а с другой - уненьшп динамическую погрешность нптз при измерении деформаций, так кг несмотря на то. " что тензочувствйтельные элементы стараютсг. приме нять всегда в режинах малых перегревов, они (перегревы) всегда той или иной степени имеют место.

Таким образом , в диссертации рассмотрены динамически свойства некоторых электрических цепей с нелинейными полупрсзодни ковыми текзочувствительными элементами, которые практически н изучены. Данный вопрос рассмотрен на примере некоторых электричес ких цепей с различными видами тензорезисторов.

Предложена схема импульсного тензопреобразователя. применен« токовых резисторов" в зарядных цепях которого позволяет примерно пять раз расширить частотный диапазон работы схемы по сравнению с случаем использования, в зарядных цепях в качестве коллекторно нагрузки постоянных неуправляемых резисторов при одинаковом перво начальной зарядном токе.

Разработана схема термостабильного импульсного тензопреобра зователя. з котором показано, что при выборе транзистора, темпера турная характеристика коллекторного тока которого близка к темпе ратурной характеристике тока тензорезистора. величина длительност: импульса практически не меняется с изменением температуры среды Экспериментальными исследованиями подтверждено, что при кзменени: температуры среды на 40 К частота генерируемых импульсов неняетс: не более, чем з полтора раза вместо двадцатикратного изменения ;

обычной схене. Целесообразность разработки предложенных в данной

главе устройств сзязана с тем. что на сегодняшний день подобные никросхекы отечественной и мировой промышленностью не выпускаются.

Предложена оригинальная схема частотного тензонетрического реле., особенностью которого язляется применение в пепи 'смешения резисторов тензочувствительных элементов с релейной характеристикой типа Б и использование в работе преобразователя падающего участка релейного элемента. . "

В третьей главе диссертации рассмотрены особенности исследования пишевых механизмов и установок при поноши тензопреобразоза-• телей. _ • ....

. Рассмотрены вопросы тензоИзнёрений деформации упругих элементов простой и сложной Форм механизмов и установок пишезых наших- и указано на необходимость и особенности учета Форм деталей-при разработке и испытаниях силовых, и тензонетрических' автоматических ■ систем контроля и регулирования пишевых механизмов -. установок

При рассмотрении тензоизмерения деформации упругих элементов механизмов и установок пишевых наших учитывали.- детали какой Формы надо тензометрирозатъ. При этом разделяли детали на: летали простой Формы и детали сложной формы.

Рассмотрены наиболее часто встречающиеся в пишевых механизмах и установках некоторые виды плоских пружин, основными параметрами которых являются нонент. максимальный угол поворота точки приложения силы, прогиб и жесткос-ть. Рассмотрено применение плоских пружин как зленента механических автоматических систен.

Разработана для использования при исследовании пишезых механизмов и установок в случае проведения гидроиспытания полых изделий типа труб, заглушка, на которую диссертантом получено аз-торское свидетельство ка изобретение ( 13 3. данное устройство отличается от иззестнкх повышенной надежностью и по-сушеству язляется миниатюрной автоматической .системой регулирования с регулятором прямого . действия , и гидромеханической .отрицательной обратной

связью. Особый интерес представляет использование данного устройства при испытаниях избыточным давлением. Эффективность работы устройства заключается в повышении надежности закрепления предлагаемой заглушки на трубе и герметизации последней как за счет первоначального зажима конца патрубка с разрезами выступон - крышки, так и созданием повышенного давления в пространстве нежду корпусом и патрубкон по сравнению с давлением в трубе за счет изоляции ука-•занного пространства от полости трубы при перекрытии отверстий выступа крышки кондом патрубка и дальнейшего повышения'давления в этом пространстве путем уменьшения его объема при довинчивании крышки. Описанная заглушка была экспериментально апробирована в гидротранспортных установках.' предназначенных для подачи низкоконсистентных смесей (кормосмесей для Ферм. зерновой смеси, барды, пишевых отходов, молока и др. ). При испытаниях линию трубопровода' или ее участок отключают от аппаратов и дрэгих трубопроводов заглушками. в качестве которых использовалась описанная заглушка.

Предложена геликоидальная манометрическая пружина, имевшая стабильность характеристик в условиях переменных температур окружавшей или измеряемой сред.

Целью предложенного в диссертации устройства является расширение возможностей применения и повышение 'стабильности в условиях меняющихся тенпёратур. Поставленная цель в предложенной геликоидальной манометрической пружине., использованной в качестве нанометра, достигается тем, что она дополнительно снабжена сдвоенными пружинными трубопроводами, заполненными хладагентом, образуя строенную пружину, причем входной патрубок давления, входной и выходной патрубки хладагента выполнены с одного конца пружины, а другой конец пружины образован глухим патрубком давления и глухим патрубком хладагента, образованным герметично сообщающимися сдвоенными пружинными трубопроводами.

разработан способ преобразования температуры в перемещение, являющийся составной частью при разработке /гензометрических и си-

ловых автоматических систен контроля и регулирования пишевых механизмов и установок, с целью расширения возможностей применения данного способа, соединяют последовательно механические термозависимые элементы в виде пружин. выполненных из материалов с различными модулями упругости, прикладывают к свободным конпан последовательного соединения пружин заданную силу, деформируют их. жестко закрепляют свободные концы пружин и используют тенпературные изменения модулей упругости материалов пружин и связанное с ними тем/

пературное изменение точки соединения пружин относительно неподвижной точки закрепления свободных концов пружин для преобразования температуры в перемещение. Предлагаемый в диссертации способ преобразования температуры в перемещение ножет быть использован как составная часть при разработке тенз'ометрических и силовых автоматических систем контроля и регулирования пишевых механизмов и установок. Способ позволяет создавать технологичные устройства. Для их создания не нужно герметичных соединений и объемов, заполненных расширяющимся от температуры газом или жидкостью. Устройства автоматики, выполненные на основе предложенного сгособа, чувствительны и точны. Использование иной, чем применявшаяся ранее температурная зависимость (модуль упругости от температуры), расширяет возможности создания не только элементов автоматики типа температурного реле или температурного измерителя, но и делает возможным создание обратных преобразователей. работающих на новой основе. Широкие возможности открываются в области создания температурных компенсаторов. В автоматике и приборостроении широко используются устройства с пружинами. Реализация принципов преобразования в таких устройствах позволяет их делать более стабильными и устойчивыми к действию температуры.

В четвертой главе диссертации рассмотрено использование силовых элементов и тензометрии при производстве монтажных и такелажных работ пишевой промышленности. . .

■ "- Диссертантом рассмотрены возможности применения при.произ-

водстве монтажных и такелажных работ целого , конплекса различных механизмов и установок пишевых машин. Такие способы и устройства опубликоваы диссертантом в ряде статей С 11 - 20 1. К ним относятся: способ подьена столбов и мачт: рычажный подьенник с нанипуля-торами для труб: телескопическая стрела; домкрат с упругой кане-рой: устройство для нанотки каната: вертикально перемещающийся подъемник: устройство для подъема и перенешения грузов; устройство для подьена грузов: устройство для выгрузки крупногабаритного -оборудования; способ монтажа корпуса резервуара" из рулонированных полотнищ; способ нонтажа начты и стрелы подъемника с использованием шарниров: опорный шарнир для подъема цилиндрических аппаратов в вертикальном положении; монтажный портал для установки тяжеловесных блоков: приспособление для установки предметов, поднимаемых винтовым домкратом; подъемные механизмы;''гидромеханическое подъемное устройство; устройство для прижима каната к барабану лебедки; устройство для выгрузки крупногабаритных грузов; грузоподъенное устройство крана; траверсная тяговая система.*" рычажный гак; крановый крюк; узел крюковой подвески.

При производстве монтажных работ пишевых производств большое значение ногут иметь подъемно-тяговые системы, с использованием которых нани была построена механическая автоматическая система регулирования на основе подъемно-тяговой'систены с упругими отрицательными обратныни связями . . •

Предложенное в диссертации устройство зашишено авторскин свидетельством [ 14 ] и относится к . грузоподъемным механизмам, а именно, к полиспастнын системам, и его целью является повышение надежности работы путей синхронизации работы полиспастов,и обеспечивает подъем в заданном положении.

в процессе подъена груза при этом• происходит выравнизание усилия в сбегающих нитях всех полиспастов, это имеет место вследствие- того. что устройство представляет собой НАСР с УООС.

с целью автоматического контроля за мгновенным состоянием уп--

. " " - - • 19.

ругих элементов на них помешаются тензопреобразователи. Данная подъемно-тяговая система была использована при монтаже резервуаров ' и цистерн большой -емкости- для *пишевых_;продуктов.;^а ¡также- для[-.¿нон-, тажа колонн браго-ректификапионных установок . и установки их в определённом положении.':: например под углон к горизонту. ; - -- • •-- ' Предложено зашишенное авторским свидетельством:на изобретение устройство С 12 ]. на основ"е"приводного барабана для -ленточного тягового органа.с;, упругими отрицательными обратными связями, - 'обладавшее " повышенной надежностью неустойчивостью ¿работа,-"что обеспечивается упругими отрицательными обратныни связями.-'ПРи'этон в данном приводном барабане для'ленточного"тягового органа обеспечена знакопеременная намотка. Целью данного.изобретения диссертанта является повышение надежности работа барабана. Для этого ось сквозного-цилиндрического отверстия расположена от внутренней поверхности желоба на расстоянии, равном, по меньшей мере, трем радиусам упомянутого отверстия, а внутренняя поверхность желоба в месте его перехода к сквозному цилиндрическому отверстию, выполнена в виде симметрично расположенных скруглений. радиус которых равен радиусу сквозного цилиндрического отверстия. Использование предложенного устройства позволит, увеличить срок службы ленты в два раза, повысив надежность устройства. Работа барабана при полном разматывании с него ленты безопасна, что-.важно. при работе, подь-емно-транспортного оборудования при производстве монтажных-работ .пишевых производств. Описанное устройство использовалось в конструкциях транспортеров и конвейеров, а также других н'ашин и механизмов, применяемых в пишевой промышленности, напринер, в конструкции механической лопаты ТШ1-2М. предназначенной для разгрузки зерна из вагонов.

В диссертации предложена также система ; автоматизированного контроля' грузоподъемности крана 11 1; "обладашая повышенной на- . -'дежностью и обеспечивающая' устойчивую "рабо^дадаого^крана^^ "Такое .грузоподъемное ..устройство ножет найти широкое'-применение при-нон- г

тахе оборудования пишевых производств, при изготовлении и нонтахе 'неталлоконструкпии и нестандартизированного оборудования.' нонтахе холодильного оборудования, сушилок и печей, маслоотхимного агрегата и наслоэкстракпионных установок, диффузионных аппаратов, варочных. "выпарных и теплообненных-аппаратов, оборудования для койки, изнельчения. сортировки и снешивания. ■ нонтахе транспортных устройств и обшеотраслевого оборудования. Такие металлические коне-' .трукпии,как неталлические силосы для хранения муки, поступающие на монтажную плошадку в собранном виде, монтируют "с колес" с помощью стреловых грузоподьенных механизмов .

При этом неотъемлемой частью является использование аск и аср при установке, выверке, креплении оборудования и конструкций, а такхе при испытании смонтированного оборудования.

в диссертации предлохена блок-схема автоматической систе- ' мы. которая содержит также устройства индикации, контроля и управления.- которое обеспечивает отключение механизмов подъема и включение- захватов или изменение положения опор.

с целью автоматического контроля за мгновенным состоянием упругих элементов на них помешаются тензопреобразователи, например. наклеиваются и включаются в соответствующую измерительно-преобра-зовательнло схему с выводом на регистрирующий пр!.гор.

Предложено устройство, защищенное авторским свидетельством на изобретение [ 15 представляющее собой ловитель противовеса в виде неханической автоматической системы регулирования с упругими отрицательными обратными связями. При этом для расчета таких механических автоматических-систем регулирования применимы все методы • теории автоматического регулирования для расчета автоматических систем регулирования.

данный ловитель противовеса был использован при производстве такелажных работ на предприятиях пишевой промышленности. Преимущественно применяться данное устройство . может в подьемно-транс-"портнон оборудовании, в'частности для "торможения с использованием

рения, а также, например, для удержания противовеса подьемни-Иелью разработки данного ловителя противовеса подьенника было ение надежности и уменьшение габаритных размеров устройства. . Это достигается благодаря тому, ' что предложенное устройство ?но возвратной втулкой, установленной в корпусе и охватываю- -пунжер, а шарики выполнены с разными диаметрами и установлены зусе группами, образующими несколько горизонтальных колеи, ■¡то выполнена найденная диссертантом и привенденная в диссер-.зависимость. Описанное устройство было применено в конструк-'азличных подъемников на предприятиях пишевой промышленности, . гности, в конструкции пакетосборшика и пакеторазборщика на эиятиях по выпуску пиво-безалкогольной продукции. В несколько ¡нном виде данный ловитель был апробирован в качестве надеж->станова в конструкции ленточных норий, предназначенных для сальной транспортировки зерна и продуктов его переработки.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

. С целью обеспечения взаимозаменяемости полупроводниковых резисторов как по их величине начального сопротивления, так :аклону деформационной характеристики, в диссертации впервые жено осуществлять синтез цепей с ними.

. Впервые осуществлен синтез партий цепей с полупроводнико-тензорезисторами, . который сводится к решению двух основных синтез двухполюсника, деформационная характеристика которо-роксимируется заданной линейной зависимостью; синтез партий люсников с идентичнымии деформационными характеристиками на артии ПТЗР. _

. Рассмотрены вопросы термокомпенсации тензопреобразователей едены Формулы для расчета, а также вопросы метрологического чения силовых' и тензометрическйх автоматических систен конт-регулирования пищевых механизмов и установок.

. . " 22.

4. С сель» улучшения "работы тензонетрнческих" систем проанали-, . зированы динамические свойства некоторых электрических, депей с нелинейными полупроводниковыми тензочувс'твительными элементами.

.5. Предложена'схема инпульсного теязоцреобразователя. : прине-нение токовых резисторов в зарядный пепях которого' позволяет ,:при-нерно' в пять раз расширить частотный диапазон работы схемы по ^ сравнению'с известными. '' V'' •""-• .

• б. Разработана схема термо'стабильного'инпульсного тензопреобразователя. "в котором величина длительности ннп'ульса. :практически . . не меняется с изменением-температуры среды..' целесообразность раз- . •работки предложенных устройств связано с тем, что на сегодняшний день подобные микросхемы отечественной и мировой промышленность» не выпускаются.

7. Предложена оригинальная схема частотного тензонетрического реле. -

• 8. Разработана для использования при исследовании пишевых механизмов и установок в случае проведения "гидроиспытания полых из' делий типа тру6. "заглушка, на которую д'иссертантон получено аз-торское свидетельство на изобретение. Данное устройство отличается от известных повышенной надежностью." Особый интерес представляет использование,данного устройства при испытаниях избыточным давлением. . ••-.'.

9. Предложена геликоидальная манометрическая пружина, обеспечивавшая повышенную стабильность характеристик в условиях перемен- ■ ных температур окружавшей или измеряемой сред и являвшаяся эленен-тон автоматических . систем регулирования давления или деформации пишевых механизмов и установок.

10. Разработан способ преобразования температуры в перемещение. являвшийся необходимым при разработке текзометрических и силовых автоматических систен контроля и регулирования пишевых' механизмов и установок. .• ' " ^ ^

11. Предложено устройство, -зашишенноё авторским свидетельством

на изобретение, представлявшее'собой неханичесхую .автоматическую ... систену; регулирования на основе, подьенно-тяговой систены с упруги-ни отрипательныии обратными связями, обладающее повышенной надеж- .' ностью путем синхронизации работы полиспастов, а также устойчивостью работы. '

12. разработано"запиленное авторским свидетельством на изобретение устройство, представляющее собой неханическую-автоматическую \ систему регулирования на основе приводного, барабана для ленточного тягового, органа с упругими отрипателышнн обратными связяни.-обла- ■ ' ■дающее, повышенной надежностью и устойчивостью работы, при этон в данном приводном барабане для ленточного тягового органа обеспече-.на знакопеременная. намотка. " .

- 13. Предложена система автоматизированного контроля грузоподь-. енностй крана, имеющая повышенную надежность и обеспечивающая устойчивую работу данного крана.

14. Создано устройство, защищенное авторским свидетельством на изобретение, представляющее собой ловитель противовеса в виде механической автоматической систены регулирования с упругини отрицательными обратными связями. При этом для расчета таких механических автоматических систем регулирования применимы все нетоды теории автоматического регулирования для расчета автоматических сис--•тем регулирования. ч "

основное содержание • диссертации опубликовано в следующих работах: ' - •

1. Выгодин Б. А. и др. Автоматизированный .контроль грузоподьемг ности крана. "Биотехнология и управление". 1995, Н 3-4.

,2. Выгодин Б. А. Грузоподъемное • устройство крана. ЦБНТИ. серия,-Нонтаж оборудования и трубопроводов. И. 1987. вып.- 10. .- . ..... 3. Выгодин Б. А. Устройство-:для выгрузки крупногабаритных грузов. .'.- , ШНТИ, серия-Нонтах оборудования и трубопроводов. Н. 1987. вып. 8.

гч.

4: Вытодин б/а. способ нонтаза ' корпуса резервуара из рулонирс

• ванных полоткиш. ЦБНТИ. серия Монтаж оборудования к трубопроводов

• М. 1985. вып. 15. ••

5. вытодин Б. А. Способ нонтажа начты и стрелы'подьенника с ис • -пользованием шарниров. ЦБНТИ, серия Монтаж оборудования и трубоп ^'роводов. И. 1"§8б.-вып. 9. ' - _ • •

- о.Вытодин Б.А.опорный' шарнир для подъема пилиндрических аппа -' ра'тов в вертикальное положение. • ИБНТИ. серия Нонтаж оборудования ] трубопроводов, н. 1966. вып.-9. -

7. Вытодин Б. А. Монтажный портал для установки тяжеловесных блоков. ■ 11БНТИ. серия нонтаж ; оборудования и ■ трубопроводов. М. 1986: вып. 9.'

8. вытодин Б.а.Устройство для выгрузки крупногабаритного оборудования. ЦБНТИ, серия Монтаж оборудования и трубопроводов. Н. 1985. вып: 15. _ ' . \

.9. вытодин Б. А.' и др. Подъемные неханизмы. П5НТИ. серия Монтаж оборудования и трубопроводов. Н. 1987. выл. 1 о.

10. вытодин Б. А. и др: изобретения в области создания грузоподъемных механизмов. ЦБНТИ. серия Монтаж оборудования и трубопроводов. - Н. 1987. вып.10.

Ивыподин Б. А. и др. приводной барабан для ленточного тяговогс органа. Авторское свидетельство Н 740703. "Бюллетень изобретений Н 22. 1980.

1 ¿.Вытодин Б. А. и др.' Заглушка для гидроиспытаний. Авторское .свидетельство к 1596218. -"Бюллетень изобретений" Н 36. 1990,13 вытодин Б. А.' и др. Подьемно-тяговая_ система. Авторское свиде тельство н. 1245550. "Бшлетень изобретений" Н 27. 1981.

14. Вытодин Б. А. й др. ловитель-противовеса подьенника.' Авторе -кое свидетельство'Н 757451.- "Бюллетень изобретений" Н 31. 1980.

■• .3 Л» . ■ Л: Ч я г ¿г у-- ■ ••• ■ ¡-ч-.-:. - % V. . - -" " , '..'