Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Автоматизация процесса очистки фильтров станочных гидропри водов на базе электрогидравлического импульсного устройства 10
1.1. Виды загрязнений рабочей жидкости гидроприводов 10
1.2. Виды фильтров станочных гидроприводов 11
1.3. Способы очистки металлических фильтров гидроприводов 15
1.4. Высокочастотные источники гидравлических импульсов 24
1.5. Области применения электрического разряда в воде 25
1.6. Обзор векторно-энергетических диаграмм направленности ударных волн при электрическом разряде в воде 30
1.7. Постановка задачи 39
Глава 2. Теоретические исследования характеристик электрогидравличе ского импульсного устройства для автоматической системы процесса очи стки фильтров станочных гидроприводов 40
2.1. Описание САУ процесса очистки фильтров на базе ЭГД ИУ 40
2.2. Физические процессы, протекающие при электрическом разряде 41
2.3. Система уравнений, описывающая электрический разряд в воде 43
2.4. Методы решения задач о расширении парогазовой полости при электрическом разряде в воде 46
2.5. Обоснование выбора математической модели ЭГД ИУ 49
2.6. Расчет статической и динамической характеристик ЭГД ИУ. 54
2.7. Векторно-энергетический анализ ЭГД ИУ 60
2.8. Выводы 69 Глава 3. Экспериментальные исследования характеристик электрогидравлического импульсного устройства для автоматической системы процесса очистки фильтров станочных гидроприводов 70 3.1. Экспериментальная установка для исследования ЭГД ИУ 70
3.2. Выбор конструктивных параметров ЭГД ИУ 73
3.3. Экспериментальное исследование статической характеристики ЭГД ИУ 76
3.4. Факторное планирование эксперимента 80
3.5. Экспериментальное исследование динамической характеристики ЭГДИУ 87
3.6. Экспериментальные исследования процесса очистки металлических
сетчатых фильтров станочных гидроприводов 90
3.7. Выводы 96
Глава 4. Система автоматического управления процессом очистки фильтров станочных гидроприводов на базе электрогидравлического импульсно го устройства 97
4.1. Анализ и синтез канала управления процесса очистки" фильтров станочных гидроприводов в автоматизированной технологической установке
4.2. Программное обеспечение САУ процесса очистки фильтров станочных гидроприводов на базе ЭГД ИУ
4.3. Методика инженерного расчета ЭГД ИУ , .110
4.4. Техника-экономическое обоснование автоматического процесса очи- 112 стки фильтров станочных гидроприводов ЭГД ИУ
4.5. Расчет надежности ЭГД ИУ 114 Заключение 120 Литература 126 Приложения 128
137
- Виды загрязнений рабочей жидкости гидроприводов
- Виды фильтров станочных гидроприводов
- Описание САУ процесса очистки фильтров на базе ЭГД ИУ
- Анализ и синтез канала управления процесса очистки" фильтров станочных гидроприводов в автоматизированной технологической установке
Введение к работе
Автоматизация производственных процессов является необходимым условием повышения производительности труда и улучшения качественных показателей машиностроительного производства. Одним из ведущих направлений развития техники гидропривода является решение проблемы повышения надежности. Рабочая жидкость, обеспечивая связь между отдельными элементами гидравлических систем, может быть выделена в качестве отдельного элемента гидросистемы. Поэтому ее характеристики рассматриваются наряду с важнейшими характеристиками различных элементов гидросистемы.
Загрязнение жидкости различными примесями снижает надежность и срок службы различных гидроагрегатов. Загрязняющие примеси попадают в гидросистему из вне, а также образуются в результате износа и окисления деталей гидроагрегатов и продуктов окисления рабочей жидкости (масла). Из твердых частиц наиболее разрушительными для гидроагрегатов являются частицы, входящие в состав атмосферной пыли, которая попадает в гидросистему при заправке и дозаправке.
Наличие безупречно работающих фильтрующих устройств - необходимое условие надежной работы элементов гидроприводов и гидроавтоматики.
В целях экономии целесообразно восстанавливать характеристику некоторых фильтров после их загрязнения. Разнообразная природа загрязнений металлических сетчатых фильтров приводит к необходимости выполнять последовательно механический и химический способы очистки. Механическим способом удаляют твердые загрязнения фильтров, химическим способом - окисные и солевые образования, масляные, жировые и эмульсионные пленки. После каждой проведенной операции требуется промывка фильтра водой, что увеличивает время процесса очистки и затраты электроэнергии на процесс очистки [70].
Импульсные способы очистки, к которым относятся ультразвуковой и электрогидравлический способ, являются более эффективными, так как позво-
5 ляют удалить все виды загрязнений с фильтроэлемента за счет динамических нагрузок, возникающих при пульсации жидкости, которые воздействуют на загрязнения на микроструктурном уровне. Преимущество электрогидравлического способа в том, что он исключает наличие специальной очищающей жидкости, уменьшает расход электроэнергии (расход электроэнергии для очистки 1м" фильтрующей поверхности 0,25 кВт/ч), позволяет автоматизировать процесс очистки.
Существующие автоматизированные электрогидравлические установки
по очистке фильтров имеют ряд недостатков. Обработка параллельным разря
дом удаляет фильтр от канала разряда и снижает эффективность использования
электрогидравлической установки; очистка в жидкости с непосредственным
воздействием капала разряда на фильтр может вызвать прижог поверхности
фильтрующего элемента [72]. *'
Предложен способ очистки фильтров импульсной водной струей, полученной при осуществлении электрического разряда в закрытой камере с одним выходом. Электрогидравлическая очистка струей не требует погружения фильтрующего элемента в жидкость, позволяет достигать на обрабатываемой поверхности более высоких давлений, автоматизировать процесс очистки в специальных установках [57].
Электрогидравлическая обработка струей позволяет достигать на обрабатываемой поверхности высоких давлений при относительно высоком КПД процесса. Струйная электрогидравлическая обработка носит локальный характер и поэтому ее использование более рационально для мелких изделий или отдельных небольших его элементов. Одним из направлений наиболее эффективного использования такого способа обработки является очистка отверстий с малыми диаметрами, каналов малого сечения, каналов с изогнутой осью, трудно доступных участков каналов, микросеток.
Высоковольтный электрический разряд как источник высокочастотных гидравлических импульсов имеет широкий диапазон мощностей импульсов, высокий КПД, что позволяет его использовать как для создания импульсов в
медицинских системах, так и в автоматизированных системах машиностроении в процессах высокоскоростного деформирования и разрушении материалов [71].
Большой вклад в развитие электрогидравлической технологии, создание и внедрение в различные производственные отрасли электрогидравлических установок и оборудования внесли ученые - Г.А. Гулый, П.П. Малюшевский, В.Н. Чачин, Л. А. Юткин.
Цель работы: автоматизация процесса очистки металлических фильтров гидроприводов на базе электрогидравлического импульсного устройства для улучшения качества очистки и сокращения энергетических затрат на процесс очистки.
Методы и средства исследования. Теоретические исследования базируются на использовании методов теории автоматического управления; интеграла Коши - Лагранжа для расчета давления жидкости на срезе выходного отверстия электрогидравлического импульсного устройства (ЭГД ИУ), уравнения,нестационарного струйного течения жидкости. Экспериментальные исследования проведены на специально разработанной электрогидравлической установке с использованием методов математической статистики и программных продуктов Mathcad 13 и Excel 2007.
Научная новизна работы заключается:
в разработанном методе автоматической очистки металлических сетчатых фильтров станочных гидроприводов на базе электрогидравлического импульсного устройства в специальной технологической установке;
в математической модели, связывающей скорость истечения жидкости на выходе электрогидравлического импульсного устройства и электрические параметры зарядного контура, являющейся основой для построения передаточной функции устройства как элемента системы автоматического управления;
в разработанной векторно-энергетической модели, позволяющей определить значение КПД электрогидравлической установки и распределение энер-
7 гетических ресурсов для проектирования электрогидравлического импульского устройства, необходимого для заданного технологического процесса;
- в идентифицированной регрессионной модели, связывающей скорость
истечения жидкости на выходе электрогидравлического импульсного устройст
ва с напряжением зарядного контура, межэлектродным расстоянием и объемом
рабочей камеры, для определения оптимальных значений управляющих пара
метров, обеспечивающих максимальное значение скорости истечения жидко
сти.
Практическая ценность и реализация результатов работы.
Результатом работы является создание экспериментального образца электрогидравлического импульсного устройства.
Разработана инженерная методика расчета ЭГД ИУ, на основании которой выполняется:
выбор электрических параметров ЭГД ИУ в зависимости от технологической нагрузки;
выбор геометрических параметров ЭГД ИУ в зависимости от электрических параметров зарядного контура;
выбор шага перемещения фильтра в зависимости от размеров фильтра и диаметра сопла ЭГД ИУ.
Разработанная автоматизированная технологическая установка процесса очистки металлических сетчатых фильтров станочных гидроприводов рекомендована к внедрению в цехе механического производства ОАО «Балаковорези-нотехника», в ремонтно-механическом цехе ООО «Балаковские минеральные удобрения».
Научные и практические результаты работы использованы в плановых госбюджетных научно-исследовательских работах за 2001-2007 гг., выполняемых на кафедре «Управление и информатика в технических системах» Бала-ковского института техники, технологии и управления при СГТУ по направлению «Векторно-энергетический анализ и синтез элементов автоматики и систем управления», а также по гранду Минпромнауки России №ЫШ-20064.2003.8.
Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы были доложены на 6-й и 7-й Международных научных конференциях «Современные проблемы электрофизики и электрогидродинамики жидкостей» (г. Санкт-Петербург, 2003, 2006 г.); 8-й Международной научно-практической конференции «Системный синтез в проектировании и управлении» (г. Санкт-Петербург, 2004 г.); 3-й - 7-й Российских научных конференциях «Векторная энергетика в технических, биологических и социальных системах» (г. Балаково, 2000 - 2007 гг.); а также на заседаниях кафедры «Управление и информатика в технических системах» БИТТУ при СГТУ и кафедры «Автоматизация и управление технологическими процессами» СГТУ.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 19 печатных работ, 3 из них в журналах, включенных в перечень ВАК РФ, и один патент.
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованной литературы и приложений. Содержит 130 страниц основного текста, 54 рисунка, 18 таблиц, библиографический список, включающий 106 наименований, 16 приложений.
Работа состоит из четырех глав.
В первой главе проводится анализ способов очистки сетчатых фильтров станочных гидроприводов, в том числе и автоматических. Обосновывается выбор основных параметров электрогидравлической установки для процесса очистки фильтров. Проводится обзор векторно-энергетических диаграмм направленности ударных волн при электрическом разряде в воде.
Во второй главе проведено теоретическое исследование процессов, протекающих в ЭГД ИУ как элементе САУ технологической установкой, разработана математическая модель ЭГД ИУ, проведен векторно-энергетический анализ ЭГД ИУ.
В третьей главе представлены результаты экспериментальных исследований статических и динамических характеристик электрогидравлического импульсного устройства как элемента системы автоматической очистки фильтров станочных гидроприводов. Приведены результаты экспериментальных иссле-
9 дований по очистке металлической сетки электрогидравлическим импульсным устройством.
В четвертой главе проводится анализ и синтез канала управления процесса очистки сетчатых фильтров на базе ЭГД ИУ. Представлены методика инженерного расчета электрических и гидродинамических параметров ЭГД РТУ и технико-экономическое обоснование процесса очистки фильтров станочных гидроприводов.
На защиту выносятся:
метод автоматической очистки металлических сетчатых фильтров станочных гидроприводов на базе электрогидравлического импульсного устройства;
математическая модель, связывающая скорость истечения жидкости на выходе электрогидравлического импульсного устройства и электрические параметры зарядного контура, являющаяся основой для построения передаточной функции электрогидравлического импульсного устройства;
векторно-энергетическая модель, позволяющая определить значение КПД электрогидравлической установки и установить распределение энергетических ресурсов для проектирования электрогидравлического импульсного устройства, необходимого для заданного технологического процесса;
регрессионная модель, связывающая скорость истечения жидкости на выходе электрогидравлического импульсного устройства с напряжением зарядного контура, межэлектродным расстоянием и объемом рабочей камеры;
результаты экспериментальных исследований характеристик электрогидравлического импульсного устройства и результаты экспериментальных исследований факторов, влияющих на качество процесса очистки фильтров станочных гидроприводов;
результаты внедрения автоматизированной технологической установки процесса очистки металлических сетчатых фильтров станочных гидроприводов на базе электрогидравлического импульсного устройства.
10 1. АВТОМАТИЗАЦИЯ ПРОЦЕССА ОЧИСТКИ ФИЛЬТРОВ СТАНОЧНЫХ ГИДРОПРИВОДОВ НА БАЗЕ ЭЛЕКТРОГИДРАВЛИЧЕСКОГО ИМПУЛЬСНОГО УСТРОЙСТВА
Виды загрязнений рабочей жидкости гидроприводов
Загрязнение рабочих жидкостей может происходить во время поставки жидкостей, хранения и заправки их в гидросистему, в процессе изготовления, сборки и испытания элементов гидросистем, эксплуатации, а также за счет распада самой жидкости. Состав загрязняющих примесей в рабочих жидкостях различен как по свойствам, так и по размерам.
Вследствие износа элементов гидросистем, особенно насосов и гидромоторов, в рабочие жидкости попадают частицы различных металлов.-и резины, которые смешиваясь с жидкостью образуют абразивную среду. Металлические частицы износа являются катализаторами для разложения и окисления рабочей жидкости.
При длительном хранении масел происходит медленное накопление продуктов окисления и органических соединений, в состав которых входят высокомолекулярные смолы и присадки. Кислоты вызывают коррозию поверхностей деталей гидрооборудования. Неабразивный осадок закупоривает щели дросселей и золотников.
В условиях положительных температур при хранении масла могут развиваться колонии микроорганизмов, водорослей и грибков, Загрязнения биологического характера представляют собой желеобразную массу, которая прочно удерживается на поверхности трубопровода, фильтров, агрегатов [21].
Жидкость может загрязняться частицами пыли из воздуха, которая может попадать в гидросистему во время нагрева и охлаждения, вследствие измерения уровня жидкости. В составе пылинок до 70% кварца с твердостью 7 единиц, до 17% - окиси алюминия с твердостью 9 единиц, полевого шпата с твердостью 6-6,5 единиц и другие компоненты. Твердость компонентов загрязнений значи тельно превосходит твердость материалов сопрягающих деталей (железо-4,4 единицы; медь-3,0; алюминий -2,9).
Много частиц загрязнений остается в гидросистеме и ее элементах после изготовления и ремонта — песок, попавший при литье; окалины от сварки, ковки или термической обработки; остатки механической обработки деталей; волокна ветоши, оставшиеся после протирки; притирочные пасты, применяемые при доводке гидроагрегатов.
Совместное воздействие воды, кислорода и рабочей жидкости может вызывать на поверхности деталей образовании ржавчины и шелушение покрытий.
Твердые частицы разрывают масляную пленку, ухудшая режим смазки, закупоривают щели дросселей и других каналов малого сечения. Загрязнения приводят к заклиниванию движущих деталей гидропривода, вызывая скачкообразное движение привода. Сильные загрязнения ухудшают работу "золотниковых распределителей, распределителей сопло - заслонка [9].
Наиболее опасным для гидравлических систем является содержание в рабочей жидкости частиц большой твердости, соизмеримых с зазорами гидравлических систем. По способу задержания частиц загрязнений фильтроэлементы делятся на: - поверхностные, в которых частицы загрязнений задерживаются на поверхности фильтровального материала; - объемные, в которых частицы загрязнений задерживаются в порах капилляров фильтровального материала.
В объемных фильтрах процесс отделения механических и других примесей осуществляется при прохождении жидкости через проницаемый материал значительной толщины: бумагу, текстиль, войлок, фетр, замш, целлюлозу, пористую керамику, металлокерамику. Такие фильтры обеспечивают качествен ную очистку жидкости, обладают большой грязеемкостыо, но имеют высокое гидравлическое сопротивление и часто не могут быть восстановлены.
К поверхностным фильтрам относятся сетчатые фильтроэлементы квадратного и саржевого плетения. Материалом для сеток в зависимости от их назначения служит латунь, фосфористая бронза, медь, обычная и нерлсавеющая сталь, никель и другие материалы. Номинальная тонкость фильтрования сеток саржевого плетения и их механическая прочность выше, чем у сеток квадратного плетения. Их изготавливают спеканием нескольких слоев сеток, нержавеющей стали. Такие фильтрующие элементы выполнены из проволоки малого диаметра, например 0,02 мм, обеспечивают тонкость фильтрования 1,5-10 мкм при больших перепадах давлений рабочей жидкости (до 4 105 Па.). В таблице 1 приведены параметры сеток, применяемых для изготовления сетчатых фильтрующих элементов [14].
Виды фильтров станочных гидроприводов
Загрязняющие примеси фильтроэлементов можно разбить на три основные группы: - твердые окисные и солевые образования (окалина, ржавчина, продукты травления и так далее); - масляные, жировые и эмульсионные пленки, наносимые специально при прокатке и штамповке в качестве смазки; - твердые и жидкие загрязнения случайного характера (пыль, металлические частицы и так далее).
Загрязнения первой группы почти нерастворимы в воде, щелочных и органических растворителях, но хорошо растворяются в кислотах. Минеральные масла растворяются в органических растворителях (бензине, бензоле, эфире и так далее). В щелочной среде они диспергируются и образуют эмульсии, отделяющиеся от поверхности металла. Животные и растительные масла сравнительно легко омыляются щелочами, растворяются в органических растворителях и образуют водорастворимые соединения с некоторыми кислотами.
Продукты взаимодействия животных и растительных жиров с применяемыми для очистки растворами также могут быть эмульгированы. Часть из них растворима в воде, часть реагирует со щелочами с образованием водорастворимых соединений. Масла и жиры при нагреве в окислительной среде сгорают, а в восстановительной и нейтральной - разлагаются, перегоняются и испаряются.
Загрязнения третьей группы обычно удаляются техническими способами (щетками, сильной струёй воды, действием ультразвуковых колебаний).
Разнообразная природа загрязнений фильтров приводит к необходимости выполнять различные операции очистки в определенной последовательности. При этом за каждой химической операцией должна следовать соответствующая промывка поверхности.
В настоящее время существуют различные способы очистки фильтров: механический, гидравлический, термический, химический, вибрационный, ультразвуковой, электрогидравлический способ.
1.3.1. Механический способ. При зарастании внутренней поверхности фильтров применяют ерши-щетки с металлической щетиной или скребки, с помощью которых соскребают осадки с фильтра [39].
1.3.2. Гидравлический способ. Фильтры промываются: - направленными струями [35]; - завихренной до пенообразного состояния промывочной жидкостью [34]; - противотоком отфильтрованной жидкости [49]. - жидкостью, насыщенной газом при повышенном давлении. [51].
1.3.3. Термический способ. Этот способ регенерации фильтра заклю чается в его нагреве в вакууме. Загрязненный фильтр помещают в вакуумную электропечь, создают вакуум и нагревают до 950-1150 С, выдерживают при этой температуре в течение времени, необходимого для полной регенерации фильтра, и охлаждают его до нормальной температуры. В этом интервале тем ператур происходит полное восстановление гидравлического сопротивления фильтра за счет сублимации и возгонки, как органических соединений, так и дисперсных металлических частиц, появляющихся из-за износа деталей гидро машин [48].
1.3.4. Химический способ. Фильтры промывают химическими рас творителями (бензином, ацетоном, спиртом, четыреххлористым углеродом), за тем промывают водой и просушивают воздухом [40]. Возможна промывка водой в герметической камере при пониженном давлении 5-100 мм. рт. ст., обеспечивающем кипение жидкости при постоянной откачке воздуха и периодическое соединение фильтрующего элемента с атмосферой [47].
Для более эффективной очистки фильтр погружают в растворитель и одновременно подают воздух внутрь фильтров, фильтры приводят в колебатель ное движение с частотой 1000-3000 колебаний в мин., а подачу воздуха осуществляют импульсами с частотой 0,8-1,5 в мин. и с давлением 0,1-0,15 МПа. [37].
1.3.5. Электрохимический метод очистки. В ванне, заполненной электролитом, анодом является пластина, а вращающимся катодом очищаемый фильтр. Если подключить к аноду положительный полюс, а к катоду отрицательный полюс источника постоянного тока, и вращать фильтр, то на поверхности фильтра, проходящей вдоль анода, образуются пузырьки водорода. Пузырьки водорода, попадая при вращении фильтра на поверхность электролита, лопаются, образуя местные «взрывы», в результате чего загрязнения разрушаются. Нахождение фильтра в растворе электролита вызывает эмульгирование жировых веществ [30].
1.3.6. Ультразвуковой способ. Фильтры помещаются в резервуар с очищающей жидкостью, в которой возбуждаются ультразвуковые колебания с помощью гидроакустического излучателя. Основным фактором процесса очистки является кавитация, захлопывание кавитационных полостей сопровождается микро ударами, которые отрывают частицы загрязнителя от очищаемых поверхностей. Диспергированные частицы из пор фильтра вымываются обратным потоком промывочной воды.
Особенно хорошо регенерируются фильтрующие элементы в бензине под воздействием ультразвука (частотой 180 КГц) [2].
Не менее эффективным является способ очистки поверхности фильтра, когда в очищаемой жидкости возбуждают колебания разных частот.
Для удаления частиц с внутренней полости фильтра внутри фильтра устанавливается стержень с закрепленными по всей его длине свернутыми по спирали листами, упирающимися своими торцами в технологические заглушки. В процессе ультразвуковой очистки фильтр вместе со стержнем вращается вокруг своей оси с частотой 0,08 - 0,25 1/с. в направлении, противоположном направлению завернутых листов. Посторонние частицы, отделяющиеся под действием сил тяжести, оседают на внутренней поверхности спиралевидных листов, не выпадая оттуда при вращении фильтра [50].
Описание САУ процесса очистки фильтров на базе ЭГД ИУ
Струйная электрогидравлическая очистка носит локальный характер, поэтому для очистки всей поверхности фильтра в автоматическую систему процесса очистки, кроме ветви управления качеством очистки, включены два электропривода, осуществляющие угловое и линейное перемещение фильтрующего элемента. Ветвь управления процессом очистки фильтра включает в себя генератор импульсных токов ГИТ, делитель напряжения ДН, компаратор, электрогидравлическое импульсное устройство ЭГД ИУ и блок оптического контроля чистоты БОК. Функциональная схема технологической установки процесса очистки представлена на рис.2.1. Качество очистки фильтра определяется фотоэлектрическим методом, с помощью полупроводниковой оптической пары — оптический источник ОИ и оптический приемник ОП. Параметром качества очистки является степень освещенности сетки.При пробое жидкости вокруг канала разряда возникает зона высокого давления, диаметр которой пропорционален мощности импульса. Высокие гидравлические давления по мере удаления от разряда быстро падают, примерно пропорционально квадрату расстояния от него. Жидкость, получив ускорение от расширяющегося с большой скоростью канала разряда, перемещается от него во все стороны, образуя на том месте, где был разряд, значительную по объему полость, и вызывая гидравлический удар. Затем полость также с большой скоростью смыкается, создавая второй кавитационный гидравлический удар. На этом единичный цикл электрогидравлического эффекта заканчивается, и он может повторяться неограниченное число раз соответственно заданной частоте следования разрядов [106].
Условно процесс преобразования электрической энергии в механическую энергию электрогидравлическим способом можно разделить на три стадии: ли-дерную, активную и пассивную.
Лидерная стадия начинается с момента подачи напряжения на электроды и завершается электрическим пробоем жидкости, то есть образованием токо-проводящего канала. Время нарастания напряжения на рабочем промежутке определяется свойствами коммутирующего устройства (не более 10: сек). При достижении напряжением некоторого значения, достаточного для лавинной ионизации, в жидкости начинают расти стримеры от отрицательного электрода к положительному электроду, на рост которых расходуется энергия (не более 2-10 %). Как только один из стримеров дорастает до второго электрода, предраз-рядная стадия заканчивается.
После пробоя межэлектродного промежутка начинается активная стадия разряда. В токопроводящий канал устремляется вся накопленная в конденсато ре энергия. Эта стадия характеризуется небольшим временем протекания, световыми и звуковыми излучениям (около 10%). После пробоя жидкости ток быстро возрастает и достигает максимальных значений, его плотность достигает очень больших значений (до 106 А/см2 и выше). Плотность выделившейся в ка-нале энергии также очень велика (5 10 Дж/см ), что приводит к разогреву окружающей среды, ее диссоциации и ионизации. В результате этого в канале разряда образуется плазма с температурой порядка 15-20 тыс. К.
Интенсивный разогрев плазмы разрядным током приводит к повышению давления в канале и его расширению. Во время быстрого расширения, канала (скорость увеличения диаметра канала 106 см/с) в прилегающей жидкости возникает ударная волна, скорость распространения которой в среде гораздо выше скорости расширения канала разряда.
. При подходе ударной волны к некоторой точке среды давление, плот ность и другие величины, характеризующие среду, скачкообразно возрастают. По мере удаления фронта волны от канала, скорость ее распространения при ближается к звуковой, а давление на фронте волны падает в результате рассеи вания ЭНерГИИ. ;
С уменьшением тока в разрядном контуре и расширением канала плотность тока в нем уменьшается и плазма остывает, превращаясь в пары. В пар превращается и некоторая часть жидкости из слоев, окружающих канал разряда. Канал разряда превращается в газовый пузырь. По мере расширения пузыря давление в нем падает и становится потом меньше гидростатического. При этом слои воды,.окружающие пузырь, продолжают двигаться по инерции. Достигнув максимального размера; пузырь начинает сжиматься. Таких циклов расширения - сжатия может быть несколько. При энергиях, выделяющихся в разрядном промежутке до несколько килоджоулей, количество циклов»не более двух [106]:
Анализ и синтез канала управления процесса очистки" фильтров станочных гидроприводов в автоматизированной технологической установке
Описание функциональной схемы канала управления процессом очистки в автоматизированной технологической установке. Функциональная схема канала управления процессом очистки в автоматизированной технологической установке представлена на рис.4.1. Канал управления процессом очистки фильтра включает генератор импульсных токов ГИТ, делитель напряжения ДН, компаратор, электрогидравлическое импульсное устройство ЭГД ИУ и блок оптического контроля чистоты БОК. Качество очистки фильтра определяется фотоэлектрическим методом, с помощью полупроводниковой оптической пары - оптический источник ОИ и оптический приемник ОП. Параметром качества очистки является степень изменения интенсивности излучения света, прошедшего через сетчатую поверхность фильтрующего элемента.
При: включении источника питания происходит пробой формирующего промежутка и затем рабочего промежутка. Расширеннее канала разряда приводит к образованию ударной волны и затем к импульсному выбросу жидкости из насадки.
Информация в микропроцессор МП об электрическом разряде; поступает с компаратора К, подключенного параллельно формирующему промежутку, после чего МП дает команду оптическому источнику ОИ осветить место обработанной поверхности: Фотоэлектрический приемник передает электрический сигнал интенсивности;света, прошедшего через сетчатую поверхность.обработанного участка. Степень очистки определяется по разности заданного и входного сигнала Вкслучае рассогласования производится повторное включение источника питания.
При отсутствии рассогласования МП дает команду электроприводу на линейное перемещение фильтрующего элемента. ФЭ. После того, как обработаются все позиции на линии, осуществляется угловое перемещение ФЭ и начинается очистка следующей линии.
Шаг перемещения выбирается в зависимости от диаметра струи (насадки) и выбранного режима процесса очистки. Количество импульсов зависит от параметров очищаемого фильтра.
Расчет передаточных функций элементов системы.
Автоматизации процесса очистки фильтров станочных гидроприводов осуществляется на базе ЭГДИУ, которое является исполнительным элементом в ОДНОМУ из локальных контуров. Электрогидравлическое импульсное устройство представляет собой! электрогидравлический преобразователь, преобразующий входное напряжение генератора импульсного тока в давление импульсной струи, вытекающей из отверстия.
Передаточная функция ЭГД ИУ идентифицирована апериодическим звеном первого порядка: на выходе генератора импульсного тока, В; UBX - напряжение, подаваемое на вход генератора импульсного тока, В. Передаточную функцию МП примем равной 1:
Блок оптического контроля представляет собой оптическую пару, состоящую из оптического излучателя и оптического приемника, электронное устройство в виде четырехполюсника, АЦП и ЦАП для согласования его с микропроцессором. Входной величиной является поток света, прошедший через фильтр, выходной токовый сигнал 0-5 мА.
Через полученную точку А проводим прямую с наклоном -20 дБ/дек, которая является верхней границей запретной зоны.
Частоту среза определяем по номограмме В.В. Солодовникова:
Через частоту среза в среднечастотной области проводим прямую с наклоном -20 дБ/дек. В высокочастотной области ЖЛАЧХ сопрягается с исходной ЛАЧХ, то есть будет иметь такие же наклоны. Низкочастотная область не имеет большого значения, поэтому достраивается произвольно рис.4.6.
Чтобы уменьшить колебательность системы для коррекции выбрали последовательное корректирующее устройство, которое определили путем графического вычитания из ЖЛАЧХ реальной ЛАЧХ.
