Введение к работе
Актуальность работы. Пневматические приводы получили широкое распространение практически во всех отраслях промышленности благодаря низкой стоимости, малой чувствительности к условиям работы, взрыво- и пожаробезопасное, высоким скоростям перемещения груза. Тем не менее, в отдельных случаях пневматический привод проигрывает конкурирующим видам приводов (гидравлическому и электрическому). Существует ряд задач, которые известные пневматические приводы не способны решать эффективно из-за сильной сжимаемости их рабочей среды - воздуха. Одной из таких задач является безударная остановка привода в конце хода при условии изменения массы груза в широком диапазоне. Стандартные пнемоприводы перемещают значительные грузы (до 40 кг) с высокой скоростью (до 2 м/с), поэтому в конце хода могут возникать удары поршня о крышку цилиндра значительной силы. Для их предотвращения разработано множество способов торможения пневмоприводов, однако все они предполагают, что привод будет работать с единственной и неизменной массой груза. Вследствие этого при увеличении или уменьшении массы перемещаемого груза (например, в гибких производственных системах или при смене типа заготовок) в работе пневматического привода возникают удары и отскоки, которые снижают производительность и приводят к преждевременному износу оборудования. Кроме того, удары и высокие скорости в конце хода могут приводить в отдельных случаях к выскальзываниям и потерям заготовок. Указанные недостатки, являющиеся характерными для известных пневматических приводов, на практике в отдельных случаях приводят к отказу конструкторов технологического оборудования от пневматическогр привода или к неоправданному занижению скорости в последнем во избежание сильных ударов. Таким образом, работа по созданию высокоскоростного пневматического привода, способного безударно останавливаться в конце хода вне зависимости от массы перемещаемого груза, является актуальной и представляет большой практический интерес.
Цель и основные задачи работы. Целью настоящей работы является разработка высокоскоростного пневматического привода для технологических машин-автоматов, обладающего свойством адаптивности к массе перемещаемого груза в широком диапазоне её изменения. Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
-
Разработать принципиальную схему и математическую модель высокоскоростного адаптивного пневматического привода.
-
Создать алгоритм расчёта динамических параметров привода и программное обеспечение, реализующее этот алгоритм.
-
Разработать методику подбора параметров привода.
4. Построить опытный образец привода, провести исследования его динамики и подтвердить эффективность предложенной структурной схемы.
Методы исследований. Теоретические исследования влияния параметров привода на его динамические характеристики выполнены расчётным путём с помощью семейства специально разработанных программ, использующих методы численного интегрирования. Экспериментальные исследования проводились на лабораторной установке, созданной на базе промышленного пневматического привода. Для получения экспериментальных данных использовались датчики с выводом показаний на персональный компьютер при помощи платы АЦП и программного обеспечения GemisWin.
Научную новизну работы составляют:
структурное решение привода, заключающееся в использовании в качестве тормозного устройства сочетания дросселя с набором пневматических ёмкостей на выхлопной линии;
математическая модель высокоскоростного адаптивного пневматического привода;
Практическая ценность работы заключается:
в разработанном программном обеспечении;
в методике расчёта параметров привода;
в рекомендациях по проектированию высокоскоростных адаптивных пневматических приводов;
в разработке устройства высокоскоростного адаптивного пневмопривода, повышающего производительность и долговечность технологического оборудования.
Реализация результатов. Результаты работы используются:
Владимирским ООО «Автоприбор» при проектировании приводов технологического оборудования;
Владимирским государственным университетом в учебном процессе при прохождении студентами лабораторного практикума.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на научно-технических конференциях ВлГУ 1997-2000 гг., Всероссийской научно-технической конференции «Производственные технологии» (Владимир, май 2000 г.).