铸造砂型微波烘干设备的研究

论文摘要

机械加工行业中铸造劳动强度大,工作环境差,随着市场经济日趋激烈的竞争,其利润空间也在不断缩小,众所周知,砂型成型是一道重要工序,直接影响铸造产品的质量。目前,根据我们的市场调研,东北的机械行业中对铸造砂型普遍采用电炉烘干、燃料烘干等烘干工艺,其控制为简单的电控系统,采用很多中间继电器控制,体积大、可靠性差、故障率高。在烘干过程中,用户不能根据砂型的特点进行运行参数的设定,这样不仅浪费能源,而且烘干时间长、砂型易变形。此外,整个烘干系统还存在噪声大、污染环境的弊端。上述弊端不仅增加了成本,而且影响了铸造产品的质量。因此,对目前现有的铸造工艺进行技术改造,以成为当代铸造行业共同追求的目标。尤其是砂型烘干工艺,采用能耗小、烘干速度快、占地小、无变形、无环境污染的新工艺技术,是铸造工艺改造的必要环节之一。所以研究利用微波烘干技术对铸造砂型进行烘干,取代传统的电阻炉或碳火炉烘干技术就具有实际意义。本文针对目前工厂的实际需求,利用微波的致热特性、反射性和可透射性研制成功了高效、节能、无污染的新型微波烘干设备。对微波烘干设备的机械、电气和系统控制进行了设计。众所周知,在模糊控制技术应用领域中,模糊控制器一般都是在单片机或PC机上实现的,在工控领域更多是利用模糊控制芯片来实现。本文运用可编程控制器(PLC)和模糊控制技术,以STL软件编程的方式实现了对微波烘干设备的有效模糊控制。设备预期达到的标准(主要技术参数)及要求:额定功率为18kW,微波频率2450MHz,误差±12. 5MHz,烘干炉膛体积1m3,实现铸造砂型的烘干。由于参数要求,本设计只能对一个标准的砂型进行烘干,但在铸造砂型烘干工艺的应用方面,是一个新的尝试。尤其是在北方,有很多铸造行业,正值中央提出“振兴东北老工业基地”的发展战略,所以本论文将会有很大的实际意义。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 课题的来源及微波技术概述
• 1.2 课题的目的和意义
• 1.3 本课题的内容
• 2 微波烘干系统结构组成及设计
• 2.1 概述
• 2.2 各组成元器件的结构和原理
• 2.2.1 微波发生装置—磁控管
• 2.2.2 激发电路—高压变压器
• 2.3 系统硬件组成原理
• 2.3.1 砂型传动装置
• 2.3.2 系统电路设计
• 2.3.3 系统保护电路
• 2.4 本章小结
• 3 微波传输理论及在系统中的应用
• 3.1 微波传输与矩形波导
• 3.2 微波谐振和炉膛腔体设计
• 3.3 本章小结
• 4 模糊控制技术在PLC上的实现
• 4.1 输入/输出量论域的确定及输入量的模糊化设计
• 4.2 建立模糊控制规则和赋值模糊变量
• 4.3 确立模糊控制查询表
• 4.4 糊控制器的软件实现
• 4.5 本章小结
• 5 系统的调试与试验
• 5.1 水的加热试验
• 5.1.1 试验过程
• 5.1.2 试验数据及结论
• 5.2 纸盒的烘干试验
• 5.2.1 试验过程
• 5.2.2 试验数据及结论
• 5.3 砂型的烘干试验
• 5.3.1 试验过程
• 5.3.2 试验数据及结论
• 5.4 本章小结
• 6 结论
• 参考文献
• 附录A 控制程序
• 致谢