способ определения массы изделия при пневмотранспортировании
Классы МПК: | G01G11/00 Весы для взвешивания непрерывно поступающего груза в процессе его подачи; ленточные весовые конвейеры |
Автор(ы): | Битюков В.К., Чертов Е.Д., Рыжков В.В. |
Патентообладатель(и): | Воронежский технологический институт |
Приоритеты: |
подача заявки:
1994-04-12 публикация патента:
27.09.1997 |
Использование: определение массы изделий, перемещаемых при помощи пневмоконтейнеров. Сущность изобретения: создают под транспортируемым изделием воздушную подушку, кратковременным импульсом давления вызывают колебания изделия, и значение массы изделия определяют по результатам серии измерений с последующим усреднением, проводя измерения давления в воздушной подушке и ускорения движения изделия в моменты, когда скорость изделия равна нулю. 3 ил.
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3
Формула изобретения
Способ определения массы изделия при пневмотранспортировании, заключающийся в том, что создают под транспортируемым изделием воздушную подушку, кратковременным импульсом давления вызывают колебания изделия и определяют массу изделия, отличающийся тем, что значение массы изделия определяют по результатам серии измерений с последующим усреднением, проводя измерения давления в воздушной подушке и ускорения движения изделия в момент, когда скорость изделия равна нулю, по формулегде N число измерений давления Ро;
Mx масса изделия;
ti моменты времени, когда скорость изделия равна нулю;
Ро среднее давление воздуха в воздушной подушке;
Ра атмосферное давление;
ускорение изделия в момент времени;
g ускорение свободного падения;
So площадь опорной поверхности изделия.
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к весоизмерительной технике и может быть использовано для определения массы изделий, перемещаемых при помощи пневмоконвейеров, а также в приборостроении для бесконтактного измерения массы груза с развитой опорной поверхностью. Известен способ определения массы груза (авт. св. N 1763898 кл. G 01 G 9/00, опубл. 23.09.92), включающий возбуждение вертикальных колебаний упруго подвешенной грузоприемной платформы со свободно размещенным на ней грузом, определение периода колебаний нагруженной платформы и определение по нему величины измеряемой массы, причем, с целью повышения точности определения массы, период колебаний определяют как среднее значение периода свободно затухающих колебаний за данный промежуток времени при устойчивом режиме колебаний, а колебания грузоприемной платформы возбуждают посредством приложения к ней единичного импульса, величина которого выбирается из условия:B = (mo+ mx)(t)t,
где mo масса грузоприемной платформы;
mx масса груза;
(t) ускорение грузоприемной платформы;
Dt время действия импульса силы. К недостаткам данного способа следует отнести влияние величины массы грузоприемной платформы на точность измерения и наличие механического контакта груза с грузоприемной платформой. Наиболее близким к предлагаемому является способ определения массы изделия при пневмотранспортировании (авт. св. N 1610303, кл. G 01 G 11/00, опубл. 30. 11. 90), заключающийся в том, что создают под транспортируемым изделием воздушную подушку, кратковременным импульсом давления вызывают колебания изделия и определяют массу изделия по периоду его свободных колебаний. Недостаток способа, снижающий производительность измерений, - необходимость настройки весоизмерительного устройства перед определением масс изделий данного вида, путем взвешивания изделия этого вида, имеющего эталонную массу. Технической задачей является повышение производительности и точности измерений путем исключения операции перенастройки при переходе к определению массы другого вида. Технический результат достигается тем, что способ определения массы изделия при пневмотранспортировании, заключается в том, что создают под транспортируемым изделием воздушную подушку, кратковременным импульсом давления вызывает колебания изделия и определяют массу изделия, при этом значение массы изделия определяют по результатам серии измерений с последующим усреднением, проводя измерения давления в воздушной подушке и ускорения движения изделия в моменты, когда скорость изделия равна нулю, по формуле:
где N число измерений давления Po;
Mx масса изделия;
ti моменты времени, когда скорость изделия равна нулю;
Po среднее давление воздуха в воздушной подушке;
Pa атмосферное давление;
ускорение изделия в момент времени ti;
g ускорение свободного падения;
So площадь опорной поверхности изделия. Производительность измерений повышается, так как при переходе от одного вида изделий к другому не требуется переналадка измерительного устройства. Дальнейшее повышение точности можно получить, подавая дополнительные импульсы давления и усредняя результат большего числа измерений. На фиг. 1 изображено движение изделия, зависшего на воздушной подушке; на фиг. 2 устройство для реализации способа; на фиг. 3 график изменения толщины воздушной подушки. Способ осуществляется следующим образом. Изделие с развитой опорной поверхностью располагают на воздушной подушке и в моменты времени, когда вертикальная составляющая мгновенной скорости изделия равна нулю, измеряют величину давления воздуха в подушке и величину вертикальной составляющей ускорения изделия. Покажем, что указанные величины однозначно определяют значение массы изделия. Ускорение центра масс изделия пропорционально алгебраической сумме всех действующих сил:
где Mx масса изделия;
h толщина воздушной подушки;
ускорение изделия;
G вес изделия;
Fd равнодействующая сил давления воздуха на поверхность изделия;
Fc сила сопротивления воздуха движению изделия. Значения указанных сил определяются:
G xg, (2)
где g ускорение свободного падения;
Fd (Po(t)-Pa)So, (3)
где Pa атмосферное давление;
So площадь опорной поверхности изделия;
Po среднее давление воздуха в воздушной подушке. Среднее давление определяется:
Po PkK,
где Pk абсолютное давление;
К коэффициент геометрического места измерения, зависящий от положения точки измерения давления Pk относительно проекции центра масс изделия на горизонтальную плоскость, проходящую через точку измерения.
где скорость движения изделия. В моменты времени ti, когда сила сопротивления Fc также равна нулю, поэтому, формулу 1 можно записать:
Таким образом, измеряя и Po в моменты времени, когда скорость груза равна нулю, можно определить массу груза по формуле:
где N количество измерений. Устройство, представляющее собой участок пневмоконвейера, состоит из соединенной с пневмосистемой питающей камеры 1, имеющей перфорированную верхнюю стенку, над которой располагается изделие 2. Датчик давления 3 помещен так, что он измеряет давление в воздушной подушке, образующейся в зазоре между перфорированной стенкой камеры и опорной поверхностью изделия в результате истечения воздуха из питающей камеры. Датчик перемещения 4 определяет изменение толщины воздушной подушки. Работа устройства происходит следующим образом. Изделие опускают на воздушную подушку, затем подачей импульса давления в питающую камеру, возбуждают его свободные колебания. Дифференцируя по времени величину перемещения изделия, определяют его скорость и ускорение. В моменты ti, когда измеряют давление Po в подушке. Массу изделия вычисляют как среднее арифметическое, по формуле 6. Для повышения достоверности получаемого результата требуется многократная подача импульсов давления в питающую камеру, причем амплитуда, форма и длительность импульсов практически не влияют на точность определения массы изделия.
Класс G01G11/00 Весы для взвешивания непрерывно поступающего груза в процессе его подачи; ленточные весовые конвейеры