Смирнов_Измерение технол_параметров (831917), страница 7

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 7)

Ознакомиться с назначением составных частей и принципомдействия универсальной установки ионно-вакуумной ХТО, системавтоматического регулирования расходов компонентов и давлениятехнологической атмосферы, с особенностями системы компьютерного управления технологическим процессом, основными командамиуправляющей программы автоматизированной системы управлениятехнологическим процессом (АСУ ТП) «Детектор».2. Записать с использованием системы компьютерного управления переходный процесс и автоколебания расхода газа и давления вреакционной камере в процессе регулирования для заданных преподавателем значений расхода газа, давления и времени опроса.3. Оценить качество регулирования расхода газа и давления поамплитуде установившихся автоколебаний, динамическому отклонению и времени регулирования.4.

Объяснить полученные результаты.Последовательность выполнения работы1. Включение и отключение лабораторной установки, открывание и перекрывание газовых баллонов и магистралей осуществляет преподаватель или обслуживающий персонал.2. Запустить управляющую программу АСУ ТП «Детектор».3.

Настроить управляющую программу на запись заданныхканалов измерения (команда Alt+F9 «Каналы»), отметив каналызаписи расхода по одной из газовых магистралей (по выбору преподавателя) и давления.4. Настроить управляющую программу на заданные значениярасхода и давления газа и разрешить автоматическое управлениерасходом и давлением (команда F9 «Управление»).5. Задать время опроса (от 1 до 4 с по выбору преподавателя)и имя файла для записи протокола эксперимента (команда F8«Настройки»).6. Открыть окно мониторинга технологических параметров (команда F4 «Пуск») и начать процесс автоматического управления изаписи на диск протокола эксперимента (команда F2 «Отсчет»).427. По завершении переходного процесса и установления стационарного режима в реакционной камере продолжить запись данных втечение 1…2 мин, чтобы зафиксировать автоколебания расхода идавления.8. Остановить запись данных (команда меню «Режим» «Стоп» или Alt+S) и закрыть окно мониторинга технологическихпараметров (команда меню «Режим» — «Закрыть окно»).

При этомуправляющая программа приведет лабораторную установку в исходное состояние, перекрыв газовые магистрали и полностью открыв магистраль откачки.9. Повторить измерения по пп. 4–8 для других значений расхода газа, давления и времени опроса.10. Осуществить экспорт записанных файлов данных в MS Excel и измерить по записанным данным амплитуду установившихсяавтоколебаний давления Ap и расхода AQ , динамическое отклонение давления p1 и расхода Q1 и время регулирования давленияpp и расхода pQ . Измеренные значения занести в табл.

3. Заполнить три аналогичные таблицы для различных значений опр .Таблица 3Результаты измеренийВремя опроса опр = ______________ сQз ,дм3/чpз ,мм рт. ст.АмплитудаавтоколебанийAp,AQ,мм рт. ст.дм3/чДинамическоеотклонениеp1,Q1,мм рт. ст.дм3/чВремярегулированияτpp,τpQ,минминpз1 = ___Qз1 = ___ pз2 = ___pз3 = ___pз1 = ___Qз2 = ___ pз2 = ___pз3 = ___pз1 = ___Qз3 = ___ pз2 = ___pз3 = ___43Требования к отчетуОтчет по работе должен включать: наименование и краткое содержание работы, теоретическуюи практическую части; функциональные схемы регуляторов расхода и давления,комплексной системы управления расходом и давлением, компьютерной системы управления; таблицы с полученными результатами и графики; выводы и объяснение полученных результатов.Контрольные вопросы1.

В силу каких причин в комплексных системах управлениярасходом и давлением используют несколько независимых контуров управления?2. Каково назначение составных частей комплексной системыуправления расходом и давлением?3. Каким требованиям должен соответствовать объект управления?4. Какие требования предъявляют к системам компьютерногоуправления?5. От каких факторов зависит качество компьютерного управления технологическим процессом?6. Как и почему автоколебания давления при позиционном законе его регулирования влияют на результат насыщения при вакуумной ХТО?7. Почему автоколебания давления при позиционном законеего регулирования не являются недостатком?44Работа № 6.

СИСТЕМА КОМПЬЮТЕРНОГОУПРАВЛЕНИЯ НАСЫЩЕННОСТЬЮДИФФУЗИОННОГО СЛОЯПРИ ИОННОЙ ЦЕМЕНТАЦИИЦель работы  изучение структуры и алгоритма функционирования системы компьютерного управления насыщающей способностью ионизированной атмосферы, определяющей насыщенность диффузионного слоя.Задачи: ознакомление с устройством и принципом действиясистемы компьютерного управления; приобретение навыков работы по обеспечению заданных характеристик диффузионного слояпри ионной цементации.ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬЦементации принадлежит центральное место среди способовхимико-термической обработки (ХТО).

Ей отдают предпочтениепри производстве наиболее нагруженных деталей машин, так какона эффективно улучшает их эксплуатационные свойства.Повышение уровня эксплуатационных свойств достигаетсяпри обеспечении заданной насыщенности цементованного слоя.Насыщенность диффузионного слоя характеризует концентрационная кривая углерода (рис. 16), в соответствии с которой выделяют следующие характеристики цементованного слоя: концентрацию углерода на поверхности Спов ; эффективную толщину hэф ; градиент концентрации углерода  (Спов  Chэф /3 ) Cпов  C Cпов ,где Сhэф /3  концентрация углерода на расстоянии hэф /3 от поверхности.45Рис.

16. Схема распределенияконцентрации углерода по толщине цементованного слоя:Сисх — исходная концентрацияуглерода в стали; hоб — общаятолщина слоя; h — расстояниеот поверхностиКонцентрационная кривая углерода определяет уровень и распределение твердости. Плавному распределению концентрацииуглерода соответствует практически постоянное значение твердости в приповерхностной зоне цементованного слоя (рис.

17), чтоблагоприятно влияет на эксплуатационные свойства деталей.Рис. 17. Схемы распределения концентрации углерода (а)и распределения твердости (б) после закалки и низкого отпускапо толщине цементованного слояОт распределения концентрации углерода и распределениятвердости зависит главная контролируемая характеристика — эф46фективная толщина цементованного слоя.

За эффективную толщину слоя принимают расстояние от поверхности детали до точки, вкоторой концентрация углерода составляет 0,4 % (рис. 17, а) либотвердость HV = 500 или HRC = 50 (рис. 17, б). Это наиболее насыщенная и поэтому наиболее твердая часть диффузионного слоя.Характеристики цементованного слоя назначают в зависимости от условий работы деталей машин и требуемого уровня эксплуатационных свойств.Закономерности управления процессом науглероживанияДля науглероживания детали помещают в химически активную газовую среду, термодинамическая активность углерода в которой выше, чем на поверхности металла.

Термодинамическая активность углерода определяет насыщающую способность газовойсреды. На практике ее оценивают углеродным потенциалом.Под углеродным потенциалом С понимают насыщающуюспособность технологической атмосферы, выражаемую концентрацией углерода на поверхности металла, которая может бытьдостигнута в условиях равновесия с этой атмосферой.Углеродный потенциал определяют методом фольговой пробы, измеряя концентрацию углерода в тонком (0,05 мм) образцефольге после науглероживания его до момента наступленияравновесия с атмосферой (около 30 мин).Для науглероживания характерна неразрывная связь внешнего и внутреннего (диффузионного) массопереноса углерода: C   С  Спов    D , x (14)где  — коэффициент массопереноса; D — коэффициент диффузии; x — расстояние от насыщаемой поверхности до точки с концентрацией углерода C.Левая часть уравнения (14) характеризует удельный поток углерода из газовой среды к поверхности насыщения.

Плотность этого потока пропорциональна разности концентраций (активности)углерода в газовой среде С (углеродный потенциал) и на поверхности Спов , а также коэффициенту массопереноса . Разность47концентраций является движущей силой внешнего (из газовойсреды к металлу) массопереноса углерода. Она максимальна вначале процесса, ослабевает по мере насыщения (роста Спов )и становится равной нулю при достижении равновесия (Спов  С ).Правая часть уравнения (14) характеризует диффузионныйпоток, который отводит углерод от поверхности и формируетдиффузионный слой. Этот поток пропорционален градиенту концентрации  и коэффициенту диффузии D. Для увеличения градиента концентрации — движущей силы процесса диффузии —внешний массоперенос должен быть организован таким образом,чтобы поддерживать высокую концентрацию углерода на поверхности металла. Чем активнее технологическая атмосфера, т.

е. чемвыше ее углеродный потенциал С и коэффициент массопереноса ,тем больше углерода поступает к единице поверхности металла,быстрее на ней растет его концентрация, интенсивнее идет процесс науглероживания.Из анализа связи внешнего и внутреннего массопереноса углерода следует, что управление насыщенностью диффузионногослоя осуществляют путем изменения коэффициентов массопереноса  и диффузии D, а также углеродного потенциала πС, варьируя технологические параметры процесса.Принцип управления процессом ионной цементацииПринцип управления процессом ионной цементации основанна двух его особенностях.Первая особенность состоит в образовании на насыщаемой поверхности адсорбированного граничного слоя, концентрация углерода в котором зависит от углеродного потенциала газовой среды.Граничный слой формируется в результате комплекса физикохимических процессов, протекающих в ионизированной газовойсреде и на насыщаемой поверхности.При цементации в тлеющем разряде используют атмосферу,состоящую из смеси углеводорода (СН4, С3Н8 или С2Н2) и газовразбавителей (Ar + Н2).

Электрическое поле вблизи катода вызывает диссоциацию молекул газовой среды на свободные атомы ирадикалы, а также их ионизацию и возбуждение встречным пото48ком электронов. Под влиянием катодного распыления поверхностив катодную область переходят атомы и ионы железа.Ионизированные частицы (Аr+, Fe+, С+, СН+ и др.), ускоряясь вэлектрическом поле, эффективно обмениваются энергией и зарядом с нейтральными частицами. В результате к поверхности детали движется как поток ионов, так и более интенсивный потокнейтральных частиц (С, СН, Н, Аr), который в основном и переносит углерод к насыщаемой поверхности (рис.

Характеристики

Список файлов книги