Автоматизация испытаний изделий на герметичность с использованием вибрации

    К третьей группе способов и устройств контроля герметичности изделий с использованием газоанализатором относятся способы и устройства, аналогичные второй группе, но отличающиеся тем, что контрольный газ подается в герметичную камеру, а анализируется его содержание и изменение в испытываемом на герметичность изделии.

    

    5) Контроль герметичности изделий с  использованием звуковых, ультразвуковых колебаний

    6) Контроль герметичности полых изделий погружением в жидкость

    Испытания многих полых изделий проводятся путем подвода внутрь изделия сжатого воздуха заданного давления, погружения этого изделия в воду и по интенсивности выхода пузырьков сжатого воздуха через неплотности делают заключение о герметичности изделия. Например, испытания автотракторных теплообменников проводятся в соответствии с ГОСТ 2798-80 «Радиаторы водяные дизелей тракторов и самоходных сельскохозяйственных машин» (Сердцевицы. Общие технические требования). В соответствии с этим стандартом на заводах по производству теплообменников испытания на герметичность осуществляется путем погружения в воду. В других случаях, как например при испытании углеводородных железнодорожных цистерн, вода подается внутрь цистерны. 

    Каждой  отрасли промышленности присущи, как  правило, группы методов, которым отдают предпочтение в силу особенностей, характерных для данной отрасли.

 

     2 Краткая характеристика существующих схем автоматизации

Можно назвать три основные области  применения измерительных устройств, предназначенных для проверки герметичности изделий.

    Первая  область охватывает производства, в  которых осуществляется 100%-ный контроль герметичности изделий (детали и сборочные единицы средств индивидуальной защиты, тара и др.). Для каждого вида изделий данной области существуют свои требования к герметичности, зависящие от их назначения. Например, при использовании средств индивидуальной защиты должна быть гарантия, что их герметичность обеспечит жизнедеятельность человека в течение определенного промежутка времени. Для других изделий эти требования могут быть менее строгими.

    Массовый  выпуск изделий, которые на определенной стадии производственного процесса проходят операцию контроля герметичности, предполагает, как правило, применение высокопроизводительного автоматизированного оборудования. Создание такого оборудования является довольно сложной задачей.

    В условиях производства почти полностью  отсутствуют апробированные установки  и устройства автоматизированного  контроля герметичности полых изделий серийного изготовления. Фактически каждое предприятие такие установки проектирует и изготавливает самостоятельно. В научно - технической литературе отсутствуют результаты теоретических и экспериментальных исследований по проектированию устройств для контроля герметичности полых изделий, выбору рациональных соотношений элементов устройств, по методике проведения и оценки контроля полых изделий на герметичность.

    Другой  отличительной особенностью первой области применения средств контроля герметичности является использование порогового вида контроля изделии. Это означает, что изделия бракуются тогда, когда величина утечки превышает допустимую.

    Указанные особенности предопределяют применение автоматического оборудования для  контроля герметичности непосредственно в технологической линии.

    Вторая область применения устройств для контроля герметичности объединяет те производства, где требуется проверка герметичности изделии в процессе их эксплуатации. Это особенно относится к взрывоопасным и пожароопасным производствам. Такими изделиями являются насосы, различные уплотнительные узлы, реакторное оборудование и т. д.

    Характерным для данной области применения автоматических устройств по контролю герметичности является необходимость дистанционного контроля предельных уровней утечки агрессивных и ядовитых газов и жидкостей. В большинстве случаев сигналы о превышении допустимых величин утечек используются для аварийного отключения агрегатов, сигнализации и др.

    Третья  область применения устройств для  контроля герметичности связана  с исследованиями новых типов  изделий или усовершенствованием  существующих. К числу таких изделий  можно отнести, например, уплотнения химической аппаратуры.

    Устройство  для контроля герметичности должно в данном случае иметь вторичный прибор с записью показаний величины утечки, что позволит в дальнейшем осуществить анализ работы уплотнений по характеру изменения величины утечки и принять меры для конструктивного улучшения изделий.

    

    

    В данном курсовом проекте рассматриваются автоматические устройства и установки для контроля герметичности изделий массового производства.

    В основу измерительной схемы проектируемой  автоматической установки, положен манометрический метод контроля герметичности изделий, обладающий большими возможностями для автоматизации процесса контроля.

 

     3 Обоснование необходимой  структуры автоматизации установки

    Рациональное  управление и совершенствование  процессов и проведение их в режимах, близких к оптимальному, невозможно осуществить без автоматизации этих процессов.

    Однако  определение экономического оптимума при наличии ряда технологических  ограничений и переменных условий  производства (способа подготовки поверхности  и типа установки) представляет чрезвычайно  трудную задачу. Установки необходимо выбирать в зависимости от вида производства, конфигурации и габаритных размеров изделий, предназначенных для покраски, вида теплоносителя, способа теплового воздействия, режима работы, схемы движения воздуха в конвекционных камерах, а также вида и расположения нагревательных приборов.

    В современной проектной практике задачи автоматизации установок  решаются главным образом путем  организации управления и контроля за работой сооружений из одного пункта и перевода возможно большего количества сооружений на автоматическую работу (полностью или частично). Централизация управления сооружениями достигается не только устройством пульта управления, но и применением микропроцессорных средств автоматизации.

    Применяя  средства автоматизации, широко используемые в отечественной промышленности, существует возможность полностью автоматизировать весь процесс контроля изделий на герметичность, включая и такие вспомогательные операции, как загрузка изделий и разбраковка их после испытаний. Эта задача достигается применением в процессе автоматизации процесса сушки микропроцессорной вычислительной техники. Широкий набор аппаратных средств и богатый опыт создания микропроцессорных систем автоматического управления позволяют в полной мере автоматизировать рассматриваемую установку.

    Достоинства микропроцессорных систем управления:

    1) Многократно увеличивается объем информации об объекте управления;

    2) Управление с микропроцессорной системы управления производится по вычисляемым параметрам, а не по отдельным параметрам, по сложным алгоритмам управления;

    3) Улучшается качество управления по точности, по быстродействию, увеличивается устойчивость системы;

    4) Функциональная схема автоматизации с использованием МСУ является фактически одной системой управления, которая содержит множество подсистем;

    5) Существует возможность подключения МСУ к ЭВМ высшего ранга.

    При разработке функциональной схемы автоматизации  вся система разбивается на ряд  подсистем в зависимости от выполняемой  функции. Различают подсистемы местного, дистанционного контроля, сигнализации и управления.

    В данном курсовом проекте необходимо разработать автоматическую установку для контроля герметичности полых изделий типа автотракторный радиаторов в условиях массового производства. Требуется предусмотреть в установке:

    - устройства регистрации утечек, обеспечивающее требуемую точность измерений;

    - систему измерения количества  этих утечек для отбраковки изделий в случае превышения допустимой величины;

    -   устройство для фиксации изделий в процессе испытаний;

    - механизм, предназначенный для сообщения  изделию механических колебаний  (вибрации), и систему для контроля  кинематических характеристик колебательных  процессов.

    

    

 

     4 Описание разработанной функциональной схемы автоматизации установки испытаний на герметичность

    На  первом листе графического материала  курсового проекта показана схема  герметичности автотракторных радиаторов газом с использованием вибрации содержит:

    1 –  магистраль сжатого воздуха

    2 –  трубопровод подачи воздуха к  гидроцилиндру исполнительного механизма.

    3 –  сильфон, который подводит пробный  газ в изделие в конце контроля  герметичности, для возврата уровня  жидкости в трубке жидкостного  микроманометра 7 в исходное положение; 

    4 –  микровинт, преобразующий вращение  вала редуктора 6 в поступательное движение подвижного торца сильфона;

    5 –  редуктор;

    6 –  электродвигатель (исполнительный  механизм, изменяющий объем сильфона);

    7 –  фотоэлектрическая следящая система;

    8 –  жидкостный микроманометр;

    9 –  эталонная емкость; 

    10 – гидроцилиндр (исполнительный механизм, который закрепляет испытуемое изделие)

    11 – изделие, испытываемое на  герметичность; 

    12 – золотниковый распределитель, управляющий движением гидроцилиндра; 

    13 – вибростол. 

    Данная  система содержит:

1. систему регулирования давления воздуха, под которым испытываются изделия, которая позволяет устанавливать и поддерживать требуемое давление, под которым заполняется изделие перед началом испытаний. К ней относятся элементы 5а – 5з.
2. систему автоматического контроля герметичности изделия 11 по утечкам, которые определяются по перепаду уровней жидкости в сосуде и трубке микроманометра 7 до начала и в конце герметичности изделия.
3. систему автоматического поиска первоначального положения уровня жидкости в горизонтальной трубке. В эту систему входят элементы: 10а – 10з.
4. систему автоматического восстановления (регулирования) первоначального уровня жидкости положения жидкостного поршня в горизонтальной трубке, путем подачи в изделие газа равного объему утечек из испытуемого изделия. В эту систему входят элементы: 12а – 12з.
5. систему автоматического измерения объема газа подаваемого в изделие (равное утечкам газа из изделия) за время испытаний. В эту систему входят элементы: 13а – 13з.
6. система, обеспечивающая установку и закрепление испытуемого изделия 11 на вибростоле 13.
7. автоматическая система, обеспечивающая заданные амплитуду и частоту колебаний испытуемого изделия.

    4.1 Описание измерительной схемы

    В данной установке, используется микроманометрическая измерительная схема с фотоэлектрической регистрацией изменения уровня жидкости, вызываемого негерметичньм изделием. Применение микроманометрических измерительных схем позволяет определять малые изменения давления газа в изделии (при бескамерном способе контроля)

    В основу измерительных схем положен  жидкостный микроманометр 7. В этом приборе большее давление подводится к широкому сосуду, а меньшее — к узкой стеклянной. После того как к коленам микроманометра будет подведено давление, столбик жидкости в трубке поднимается на величину п от начального положения и из сосуда переместится в трубку.