Статические и динамические характеристики привода.

УСЭППА.

УСЭППА используется для реализации логических элементов в промышленности.

Набор элементов УСЭППА: 1, 2 — двухвходовой и четырехвходовой усилители; 3 — грубый мощный повторитель; 4, 17, 23 — пневмореле (разных модификаций); 5, 10 — пневомклапаны; 6, 7 — точные повторители; 8, 9 — переменная и постоянная пневмоёмкости; 11 — элемент запоминания непрерывных сигналов; 12 — задатчик; 13, 14 — нерегулируемое и регулируемое пневмосопротивления; 15 — дроссельный сумматор; 16, 22 — сдвоенные обратные клапаны; 18 — элемент запоминания дискретных сигналов; 19, 20 — индикаторы (бленкеры); 21 — конечный выключатель; 24, 25, 26 — пневмокнопки; 27 — пневмотумблер.

Основным элементом УСЭППА является трехмембранное реле, которое выполняет логические и счетные функции. Оно работает на давлении 0,1 Мпа.

1-мембраны; 2-шток; 3,4,5-центры(жесткие шайбы); 6,7-сопла.

Рассмотрим реализацию функции «Не»:

В сопло 7 подается Рпит, в камеру b подается Рподпора, в С подается Рупр. Давление подпоры P_n = (0,3..0,8)Р_маг.При подаче в камеру с Рупр сигнал управления x=1. Камера d соединена с атмосферой и с камерой a каналом. За выходной сигнал принимается сигнал на выходе P_вых. Если Р_вых = Р_маг, то 1, если =Р_атм, то 0_.

Эффективные площади центров 3,4,5 мембран соединены штоком. Соотношение активных площадей выполнено следующим образом: А₃=А₅, А₄>А₃, А₄>А_5.

Действие реле зависит от давления Р_n и Р_y в камерах b и c. Если 0, то в камере с давление отсутствует и равнодействующая сил будет перемещать шток вниз, т.к. А₄>А₃ и жесткий центр 5 закроет сопло 6. Тогда в камере а установится давление Р_маг и выходной сигнал1. При подаче давления в камеру с равнодействующая сил переместит шток вверх и сигнал на выходе 0. Изменяя давление P_n и P_y можно получать различные логические операции.

Реализация операций повторения и умножения.

Для реализации операции повторения давление управления подается в камеру b.(x=1) Давление подпора подается в камеру с. При этом шток опускается, закрывая сопло 6. Выходной сигнал Рвых=1. При отсутствии сигнала управления Рупр=0 в камере b происходит перемещение центра вверх под дейст Рп. В этом случае центр 3 перекрывает сопло 7. В камере а создается давление Р_атм, следовательно, выходной сигнал Рвых=0.

Реализация операции умножения:

Входные сигналы x и y подаются на входы a и b.В камеру с поступает Рп.При одновременной подаче сигналов упр-ия X(Рx) и y (Рy), шток опускается и на выходе получаем выходной сигнал1.

Способы торможения поршня.

 Основной принцип циклового управления состоит в движении поршня от одного крайнего упора к другому. При этом поршень подходит к крайней точке с максимальной скоростью. Если не предусмотрено специальных средств торможения, то остановка поршня происходит за счет механического удара о крышку цилиндра, что приводит к быстрой поломке пневмоцилиндра, вызывает большую вибрацию, шум и т.д. Торможение поршня выполняют следующими способами: 1)дросселированием рабочего тела в конце рабочего хода; 2)торможением внешними устройствами гидравлического, пружинного или фрикционного типа.

Гидропривод и его элементы.

Этот вид привода позволяет получить гораздо большую грузоподъемность по сравнению с пневмоприводом при гораздо меньших габаритах по сравнению с электроприводом. В основном в гидроприводах используют 3 схемы включения: 1)с постоянным давлением и производительностью насоса; 2)с постоянным давлением и переменной производительностью; 3)с переменными параметрами. Первые 2 схемы относятся к гидроприводам дроссельного управления(применяются в роботах), а 3-я-объемного управления(применяется в основном в авиастроении и космонавтике-дорого). В управлении гидроприводами используются замкнутые аналоговые и цифровые(позиционные и контурные, а также комбинированные) системы управления.

В гидропривод входят такие необходимые элементы, как бак, масляный фильтр, насос постоянной или переменной производительности, фильтр тонкой очистки, гидропневмоаккумулятор, гидрораспределитель, дроссель, гидроцилиндр, иногда используют термореле, регулятор подачи насоса и др. элементы. Структурную схему гидропривода можно представить в виде:

Датчики скорости. Тахогенераторы постоянного того (ТГ ПТ) и асинхронные тахогенераторы (АТГ).

При прямом способе измерения скорости движения применяют тахогенераторы, при косвенном способе измерения информацию о скорости получают через другие величины, более доступные для измерения.

Тахогенераторы. В качестве ДС в ЭП ПР применяют тахогенераторы (ТГ) постоянного тока и асинхронные тахогенераторы. Возможно применение и дифференциального трансформаторного датчика. Конструктивно чаще всего ТГ встраивается в двигатель и измеряет угловую скорость вращения вала двигателя. ТГ представляет собой электрическую машину постоянного тока или асинхронную машину, вал которого соединен с выходным валом двигателя. Угловая скорость измеряется, а выходное напряжение пропорционально угловой скорости. ТГ ПТ по принципу действия и конструктивному исполнению являются обычными электрическими машинами ПТ, работающими в генераторном режиме. возбуждение осуществляется либо от ПМ, либо от обмотки возбуждения.РИСУНОК

Для приводов, работающих на переменном токе, можно использовать ТГ переменного тока. Они представляют собой электрические машины переменного тока с короткозамкнутым или полым немагнитным ротором. Две статорные обмотки укладываются в пазы статора таким образом, что они смещены на 90 град, т.е.чтобы их магнитные оси были взаимно перпендикулярны. Одна из обмоток является возбуждающей и подключается к источнику питания переменного тока, другая обмотка-выходной.

Чувствительность ТГПТ 15…25 мВ/(об/мин), чувствительность АТГ 2…5 мВ/(об/мин).  Точность измерения частоты вращения 0,5…2,5%, для прецезионных ТГ 0,05…0,1%. дополнительная погрешность температурная не превышает 0,4%. Выходное напряжение ТГПТ составляет 50В. Выходное напряжение АТГ 10…60В. В динамике ТГ описывается передаточной функцией апериодического звена , где К_ТГ-передаточный коэффициент ТГ, Т_ТГ-постоянная времени ТГ.

 

Выбор ЭД и редуктора.

Выбор основных параметров (крутящий момент и мощность ЭД, а также передаточного числа редуктора) выр-ся режимом работы и циклограммой для каждой степени подвижности. Режим и циклограмма зависит от применяемой СУ. Рассмотрим выбор параметров ЭД и редуктора для трапецеидального изм. скорости при угловом перемещении захватного устройства(ЗУ).  и  - момент инерции и момент нагрузки на выходном валу редуктора.  и  - момент инерции и движущий момент на валу двигателя.  и - скорость и ускорение на валу двигателя,  и - скорость и ускорение на ведомом валу ротора. Момент нагрузки: ,  - момент сил инерции на ведомом валу,  - момент сил сопротивления на ведомом валу (без учета КПД)

УСЭППА.

УСЭППА используется для реализации логических элементов в промышленности.

Набор элементов УСЭППА: 1, 2 — двухвходовой и четырехвходовой усилители; 3 — грубый мощный повторитель; 4, 17, 23 — пневмореле (разных модификаций); 5, 10 — пневомклапаны; 6, 7 — точные повторители; 8, 9 — переменная и постоянная пневмоёмкости; 11 — элемент запоминания непрерывных сигналов; 12 — задатчик; 13, 14 — нерегулируемое и регулируемое пневмосопротивления; 15 — дроссельный сумматор; 16, 22 — сдвоенные обратные клапаны; 18 — элемент запоминания дискретных сигналов; 19, 20 — индикаторы (бленкеры); 21 — конечный выключатель; 24, 25, 26 — пневмокнопки; 27 — пневмотумблер.

Основным элементом УСЭППА является трехмембранное реле, которое выполняет логические и счетные функции. Оно работает на давлении 0,1 Мпа.

1-мембраны; 2-шток; 3,4,5-центры(жесткие шайбы); 6,7-сопла.

Рассмотрим реализацию функции «Не»:

В сопло 7 подается Рпит, в камеру b подается Рподпора, в С подается Рупр. Давление подпоры P_n = (0,3..0,8)Р_маг.При подаче в камеру с Рупр сигнал управления x=1. Камера d соединена с атмосферой и с камерой a каналом. За выходной сигнал принимается сигнал на выходе P_вых. Если Р_вых = Р_маг, то 1, если =Р_атм, то 0_.

Эффективные площади центров 3,4,5 мембран соединены штоком. Соотношение активных площадей выполнено следующим образом: А₃=А₅, А₄>А₃, А₄>А_5.

Действие реле зависит от давления Р_n и Р_y в камерах b и c. Если 0, то в камере с давление отсутствует и равнодействующая сил будет перемещать шток вниз, т.к. А₄>А₃ и жесткий центр 5 закроет сопло 6. Тогда в камере а установится давление Р_маг и выходной сигнал1. При подаче давления в камеру с равнодействующая сил переместит шток вверх и сигнал на выходе 0. Изменяя давление P_n и P_y можно получать различные логические операции.

Реализация операций повторения и умножения.

Для реализации операции повторения давление управления подается в камеру b.(x=1) Давление подпора подается в камеру с. При этом шток опускается, закрывая сопло 6. Выходной сигнал Рвых=1. При отсутствии сигнала управления Рупр=0 в камере b происходит перемещение центра вверх под дейст Рп. В этом случае центр 3 перекрывает сопло 7. В камере а создается давление Р_атм, следовательно, выходной сигнал Рвых=0.

Реализация операции умножения:

Входные сигналы x и y подаются на входы a и b.В камеру с поступает Рп.При одновременной подаче сигналов упр-ия X(Рx) и y (Рy), шток опускается и на выходе получаем выходной сигнал1.

Статические и динамические характеристики привода.

Для определения характеристик привода рассмотрим уравнение динамики газов в полости цилиндров. Для этого введем следующие допущения:

1)проходные сечения цилиндра имеют вид дросселей с турбулентным режимом течения (При турбулентном режиме слоистость нарушается, движение жидкости сопровождается перемешиванием и пульсациями скорости и давления); 2)Процессы заполнения и опорожнения адиабатические (термодинамический процесс в макроскопической системе, при котором система не получает и не отдаёт тепловой энергии.); 3)Режим течения газа квазистационарный (). Масса газа в полости цилиндра равна m=pV, p=rRT, m=pV/RT,

тогда, продифференцировав эти выражения, получим: dm/dt=(V/RT)·dp/dt=G-расход газа. Это уравнение описывает процесс изменения давления в рабочей полости цилиндра во время его наполнения в период наполнения до начала движения поршня. Расход газа должен соответствовать режиму истечения докритич-го и надкритического. При движении поршня во время рабочего цикла объем рабочей полости меняется: при прямом ходе от V_min до V_max, при обратном ходе-наоборот. Масса воздуха в рабочей полости цилиндра при прямом ходе: m=r(V_o + V), где V=А·х. Учитывая, что r=p/RT, получим m=p(V_o+Ax)/RT. Процесс изменения давления в раб. полости цилиндра можно оценить, если известны зависимости перемещения поршня во времени. Для этого восп. уравнением движения поршня: А(р₁-р₂)=m_nx”+ax’+cx+SF_i, где m_nx”-сила инерции массы подвижных частей привода, ах’-сила демпфирования, которая вызвана протеканием воздуха из одной полости в другую, сх-сила сопротивления пружины,SF_i-внешние силы (трение, внешнее усилие и др.). Для горизонтально расположенного цилиндра они будут равны: SF_i=сх_н+F_н+F_т. F_н –сила нагрузки на штоке поршня, CXн-сила начального сжатия пружины. Решив эти уравнения, можно найти время перемещения поршня и давление в рабочей полости. На практике система уравнений решается численным интегрированием.