РЕФЕРАТ

Цель работы – разработать алгоритм автоматизации процесса переворота изделий для двухсторонней жарки. Создать принципиальную пневматическую и соответствующую ей электрическую схемы. Определить параметры пневмоцилиндров горизонтального и вертикального перемещения.

Пневматические устройства играют важную роль в механизации производства. В последнее время они также широко используются при решении задач автоматизации.

Пневматические устройства в системах автоматики выполняют следующие функции:

- получение информации о состоянии системы с помощью входных элементов (датчиков);

- обработка информации с помощью логико-вычислительных элементов (процессоров);

- управление исполнительными устройствами с помощью распределительных элементов (усилителей мощности);

- совершение полезной работы с помощью исполнительных устройств (двигателей).

Для управления состоянием и рабочими процессами машин и установок необходимы системы со сложными логическими связями, которые обеспечиваются благодаря взаимодействию датчиков, процессоров, исполнительных устройств и рабочих механизмов с пневматическими или частично пневматическими  устройствами.

Таблица 1. Исходные данные:

КОМПРЕССОР, ПНЕВМОЦИЛИНДР, РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬ, УСИЛИЕ, СКОРОСТЬ, ДАВЛЕНИЕ, РАСХОД, НОМОГРАММА.

ВВЕДЕНИЕ

В настоящее время все чаще для автоматизации производственных процессов и отдельных операций используется новая отрасль техники - мехатроника, которая включает в себя совокупность  механических, гидравлических, пневматических, электронных элементов. Широкое распространение в последнее время получает пневмоавтоматика  благодаря ряду существенных достоинств пневмосистем: легкое управление исполнительными  механизмами, сравнительно большая скорость рабочего перемещения и др. Электрогидравлические и электропневматические системы автоматического управления получают все более широкое распространение в самых различных областях техники, включая робототехнические и автоматизированные комплексы машиностроительной, космической, авиационной, химической, пищевой, атомной и других отраслей промышленности. Сочетая в себе известные достоинства электрической связи и управления с быстродействием и относительной легкостью мощных гидро- и пневмоприводов, эти системы вытесняют чисто механические и электрические системы управления и контроля.

Технический прогресс в области создания материалов, способов конструирования и производства способствует улучшению качества и увеличению разнообразия пневматических устройств, что послужило основой для расширения области их применения как средств автоматизации.

Для реализации прямолинейного движения часто используют пневмоцилиндры, т.к. они характеризуются низкой стоимостью, легкостью монтажа, простотой и прочностью конструкции, а также широким диапазоном основных параметров.

 Выбор пневмоцилиндра для перемещения системы

Для решения данной задачи составим пневмоэлектрическую схему автоматики, которая будет реализовать данную задачу:

Рис. 1. Принципиальные  пневматическая и электрическая схемы

На рис.1 приняты следующие  обозначения:

      0.1 – блок подготовки воздуха;

      1.0 и 2.0 – двухсторонние пневмоцилиндры с концевыми датчиками;

      3.0 – поворотный пневмоцилиндр;

      1.1, 2.1 и 3.1 – 4/2         распределители         с        двухсторонним   электромагнитным пилотным управлением и ручным дублированием;

      К1 – реле;

      К2 – оптический датчик;

      D1 – D6 – магнитные датчики положения;

      Y1 – Y6 – электромагниты, управляющие пневмораспределителями.

Рис. 2. Внешний вид механизма

Воздух под давлением подается из блока подготовки воздуха 0.1 на  распределителя 1.1, 2.1 и 3.1; При прохождении изделия через оптический датчик К2 замыкается цепь и подается сигнал на электромагнит Y1 распределителя 1.1 и воздух под давлением поступает в исполнительный цилиндр 1.0. Он вертикально перемещает механизм (рис. 2).

Когда 1.0 доходит до крайнего положения срабатывает датчик D2, который замыкает цепь и подает сигнал на электромагнит Y3, распределителя 2.1 и воздух под давлением поступает в пневмоцилиндр 2.0. Он горизонтально перемещает механизм. Когда 2.0 доходит до крайнего положения срабатывает D4, подается сигнал на Y5 и воздух поступает в поворотный пневмоцилиндр 3.0, который осуществляет поворот исполнительного органа. После осуществления поворота система возвращается в исходное положение.

1 Составление математической модели движения поршня

Рассмотрим модель движения цилиндра. При перемещении пневмоцилиндру необходимо преодолеть усилие создаваемое массой самой системы:

Необходимо найти скорость перемещения поршня. Согласно второму закону Ньютона:

Для определения скорости перемещения поршня необходимо рассмотреть силы действующие на него:

где S_i – площадь поршня, на которую действует давление p_i.

Причем , а    (), отсюда получим:

         Отсюда найдем скорость разделив данное выражение на массу перемещаемую цилиндром и проинтегрировав его по времени:

т.к. данные параметры не зависят от времени, получим:

         Из этого уравнения найдем диаметр и ход поршня пневмоцилиндра:

,

отсюда получаем:

,

где k_з – коэффициент запаса.

         Определим массы, которые будут перемещать пневмоцилиндры:

         - масса лопатки:

,

где k_mл – коэффициент, учитывающий металлоемкость;

         - масса, перемещаемая пневмоцилиндром вертикального перемещения:

;

         - масса, перемещаемая пневмоцилиндром горизонтального перемещения:

.

2 Контрольный пример

Подставим исходные данные в полученные зависимости:

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате проделанной работы был разработан алгоритм автоматизации процесса переворота изделий для двухсторонней жарки, создана принципиальная пневматическая и соответствующая ей электрическая схемы, определены параметры цилиндров вертикального и горизонтального перемещения.

Для принятых нами исходных данных:

Таблица 3. Параметры цилиндров

Схемы, собранные в процессе проектирования, были смоделированы в программе FluidSimP и собраны на стенде Festo Didactic, вследствие чего была установлена работоспособность данных схем.

Список литературы

1. Электропневмоавтоматика в производственных процессах: Учебное пособие; под редакцией Е.В. Пашкова. – 2-е издание, переработанное и дополненное. – Севастополь: издательство СевНТУ, 2003. -496с., ил.

2.   Расчет пневмоприводов: Справочное пособие. Е.В. Герц, Г.В. Крейнин. – Москва: «Машиностроение», 1975. -274с.