Гидро-пневмоавтоматика и привод

Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Владимирский государственный университет имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых» (ВлГУ) Институт Инновационных технологий Факультет Механико-технологический Кафедра Автоматизация технологических процессов Сысоев Сергей Николаевич «Гидро-пневмоавтоматика и привод» Курс лекций по дисциплине «Гидропневмоавтоматика и привод» для студентов ВлГУ, обучающихся по направлению 220700 –Автоматизация технологических процессов и производств Владимир – 2013 г. 2 3 4 Введение Цель, задачи место дисциплины в структуре дисциплины. История развития принципов построения автоматизированных систем. Особенности, основные этапы и пути развития автоматизированного гидравлических и пневматических элементов и приводов. Целью освоения дисциплины «Гидро-пневмоавтоматика и привод» является: расширение мировоззрения студентов, ознакомление и изучение студентами современной элементной базы гидравлического, пневматического и комбинированного автоматизированного производственного оборудования. Задачи дисциплины: приобретение комплекса специальных знаний и умений, необходимых для проектирования гидро-пневмоприводов автоматизированного оборудования и организации эффективных автоматизированных процессов в машиностроении на базе прогрессивного производственного оборудования; приобретение способности выполнять работы по наладке, настройке, регулировке, опытной проверке, регламентному техническому, эксплуатационному обслуживанию оборудования, средств и систем автоматизации, контроля и диагностики, испытаний и управления. МЕСТО ДИСЦИПЛИНЫ В СТРУКТУРЕ ООП ВПО Дисциплина «История развития техники» относится к блоку дисциплин гуманитарного, социального и экономического цикла. Дисциплины, знание которых необходимо для изучения данной дисциплины: прикладная механика; электротехника и электроника; теория автоматического управления; технические измерения и приборы; средства автоматизации и управления; технологические процессы автоматизированных производств. Дисциплины, использующие знания, умения и навыки, приобретенные в результате изучения курса: 5 учебная и производственная практика; итоговая государственная аттестация. 6 7 8 9 Раздел 1. Жидкости и газы как рабочие среды гидравлического и пневматического оборудования. Тема 1.1. Сравнительные особенности гидравлических, пневматических и электрических приводов ПР. Металлоемкость, габариты, сложность, подверженность коррозии, взрыво и пожаробезопасность, дальность действия, быстродействие, возможность получения больших моментов, влияние на работоспособность вредных внешних воздействий. 10 Тема 1.2. Рабочая жидкость и ее основные свойства. Жидкости как рабочие тела. Основные физические свойства жидкости, включая плотность, температурный коэффициент объемного расширения, сжимаемость, кинематическая и динамическая вязкость. Присадки. Стабильность характеристик масел. Растворимость и выделение газов. Кавитация. Воспламеняемость. Токсичность. Рабочей средой объемных гидропередач является жидкость, в качестве которой обычно применяют чистые минеральные масла, минеральные масла с присадками, синтетыческие масла. Жидкость в гидроприводе выполняет три функции: перенос энергии от гидронасоса к гидродвигателю, смазку трущихся деталей вcех гидромеханизмов и отвод тепла. Основной функцией жидкости является передача мощности, величина которой характеризуется рабочим давлением Р и расходом Q/ Необходимость отвода тепла вызывается тем, что при работе гидропередачи возникает механическое и гидравлическое трение, энергия кото- 11 12 13 14 15 –температура воспламенения – температура, при которой нагреваемая жидкость воспламеняется при поднесении к ней пламени и горит более 5 минут; 16 –температура самовоспламенения – температура, при которой нагреваемая жидкость самовоспламеняется. Токсичность. Сами по себе минеральные масла не токсичны. Однако некоторые присадки могут быть токсичными. При этом отравление может произойти как в результате вдыхания паров, так и в результате проникновения через кожу. 1.3. Основные понятия и законы гидравлики Понятия давления, гидравлического радиуса, живого сечения и расхода жидкости. Основное уравнение гидростатики. Ламинарный и турбулентный режимы течения рабочей среды, число Рейнольдса. Уравнение неразрывности потока. Уравнение Бернулли. Принцип Вентури. 17 18 19 20 1.4. Течение жидкости (газа) через щели, отверстия, насадки и каналы Облитерация. Эффект прилипания струи к ограничивающей ее стенке эффект Коанда. Эффект Фернера. Эффект изменения режима течения струи рабочей среды. В гидропневмоавтоматике используются различные эффекты, присущие текучим средам (флюидам). 1.4.1. Облитерация Облитерация–это адсорбирование высокомолекулярных коллоидных поляризованных соединений на стенки узких щелей и каналов (адсорбенты – от лат. Sorbent- поглощающий). В качестве твердых адсорбентов применяют активированный уголь, силикагель, алюмогель, природные активные глины, воду, органические жидкости). При этом происходит уменьшение расхода жидкости в течение времени. Интенсивность уменьшения расхода зависит от перепада давления, геометрической формы и линейных размеров щелей и отверстий, типа рабочей жидкости, ее чистоты, температуры и материала стенок. Рабочая жидкость содержит активно-поляризованные молекулы, а металлические стенки щелей обладают поверхностной энергией в виде электрического поля. Интенсивность электрического поля увеличивается с уменьшением расстояния между стенками. Протекание жидкости через щели сопровождается отложением поляризованных молекул на ее стенках. Толщина 21 22 23 24 2.1. Дроссели Основные понятия, назначение, условные графические обозначения, классификация. Дроссели золотникового типа, типа сопло-заслонка. Квадратичные турбулентные, линейные ламинарные, линейные турбулентные дроссели. Дроссели являются одним из основных конструктивных элементов гидравлических и пневматических устройств и предназначены для создания перепада давлений на определенных участках гидролинии (пневмолинии) при течении через нее рабочей среды. Дроссели выполняют роль активных сопротивлений. 25 26 27 28 29 30 2.2. Гидро (пневмо)-механические преобразователи Рассматриваются преобразователи: мембранные; сильфонные; трубчатые (трубка Бурдона, трубка Пито); поплавковые. Данные устройства подразделяются на два вида. Устройства первого вида преобразуют контролируемую величину (давление, расход жидкости или газа) в линейные (угловые) перемещения или угловую скорость вращения выходного механического элемента. Устройства второго вида, например, золотниковые преобразователи, преобразуют механические перемещения в гидравлическую (пневматическую) величину расхода или перепада давлений. Рассмотрим преобразователи первого вида. По принципу действия преобразователи подразделяются на упругие и поплавковые. По исполнению упругие преобразователи подразделяются на мембранные, сильфонные и трубчатые. Мембранные преобразователи. Данные устройства преобразуют перепад давления в механические перемещения мембраны. Металлические мембраны обычно не применяют, так как они имеют значительную жесткость. В вычислительных приборах, работающих в диапазоне 31 32 33 2.3. Золотниковые механогидравлические (пневматические) преобразователи и усилители. Усилители типа сопло-заслонка. . Назначение, классификация, условные графические обозначения. Четырехдроссельный распределитель. Данные устройства широко применяются в качестве регулирующих устройств, например, для регулирования скоростью силовых гидродвигателей. Это связано с тем, что в них можно достигнуть минимальных утечек при отсутствии управляющих сигналов, что важно с точки зрения общего баланса потребляемой мощности. В них, благодаря конструктивной и схемной особенности, силы, действующие на управляющий элемент (золотник) от потоков жидкости, незначительны. Данные устройства относятся к преобразователям второго вида и подразделяются по форме управляющего элемента (золотника) на плоские и цилиндрические. Наиболее важным параметром золотникового распределителя с точки зрения управления и регулировочных характеристик является число 34 35 36 37 38 39 Усилители типа сопло-заслонка Существует много конструкций дроссельных усилителей сопло-заслонка, однако на практике наибольшее распространение получили одно и двухщелевые (по числу регулируемых дросселей), так как отличаются простотой конструкции, удобством регулировки и хорошими эксплуатационными показателями. На рис. 20 показан однощелевой распределитель, состоящий из постоянного дросселя 1, дросселя сопло-заслонка 2 и исполнительной гидролинии 3, подключенной, например, через гидрораспределитель, к рабочей полости гидродвигателя (на рис. не показано). В зависимости от размера зазора (h) между соплом и заслонкой изменяется расход Qс жидкости, проходящей через дроссель 2, , в связи с чем изменяется давление Pа и расход жидкости Q в гидролинии 3. 40 41 Особенностью данной схемы является конструктивная симметрия. Изменение вязкости жидкости, например, при изменении температурного режима работы в данной конструкции, приводит к изменению коэффициента усиления системы, так как изменения происходят в обоих дросселях сопло-заслонка. Дрейф нуля может, конечно, происходить изза технологической неточности выполнения междроссельных камер. Тема 2.4. Контрольно-регулирующая аппаратура. Предохранительные клапаны (прямого и непрямого действия). Обратные клапаны. Дозирующие и редукционные клапаны. 42 43 44 Тема 2.5. Гидравлические насосы и гидромоторы. Объемное и дроссельное регулирование. Общие сведения, терминология, назначение. Производительность, мощность и крутящий момент. Гидромашины шестеренчатого типа. Пластинчатые и аксиальнопоршневые гидромашины. Силовые гидроцилиндры и гидромоторы. Принципы действия объемного гидропривода. Объемное и дроссельное регулирование. 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 Тема 2.6. Уплотнения, трубопроводы, подвижные и неподвижные соединения. Классификация трубопроводов. Рекомендации при проектировании. Методика расчета трубопроводов. Арматура под развальцовку труб по наружному диаметру. Ниппельные (шаровые) соединения. Уплотнения неподвижных и подвижных соединений. 2.6.1. Трубопроводы Эксплуатация систем показала, что надежность их работы во многом зависит от надежности трубопроводов и соединений. 58 59 60 61 62 63 Тема 2.7. Системы подготовки воздуха. Вспомогательная аппаратура. Системы подготовки воздуха для нормального и низкого давления. Фильтры, ресиверы, гидробаки, сапуны, глушители. 2.7.1. Вспомогательная аппаратура 64 65 66 67 2.7.2. Аппаратура подготовки воздуха Рассматриваются схемы и принцип работы систем подготовки воздуха нормального и низкого давления 68 69 2.8. Вопросы для самоконтроля 70 Тема 2.7. Пневматические и гидравлические захватные устройства. Общие сведения, назначение, классификация. Механогидравлические захватные устройства (камерные, шланговые). Струйные захваты. Захваты с программируемым профилем губок. Вакуумные схваты. 71 2.7.1. Камерные и шланговые захваты 72 2.7.2. Захваты с программируемым профилем губок 73 74 75 2.7.3. Струйные захваты 76 77 2.7.4. Вакуумные захваты 78 79 Вопросы для самоконтроля Раздел 3. Пневматические и гидравлические мембранные и струйные системы управления. Тема 3.1. Реализация логических операций на мембранных реле. Системы управления дискретного действия. Принцип работы мембранных реле. Схемы включения мембранных реле для реализации логических операций. 80 81 82 83 Тема 3.2. Элементы и устройства струйной техники. Применение струйных элементов в счетных операциях Реализация логических функций на элементах пневмоники. Триггер с раздельным входом. Сложение двух чисел с использованием комбинированного сумматора. 84 85 86 87 Вопросы для самоконтроля Тема 4. Комбинированные типы приводов. Тема 4.1. Следящие электрогидравлические системы. Пневмогидравлические приводы. Рассмотрение систем позиционирования рабочих органов автоматизированных приводов. Пневмогидравлические приводы объемного типа. Пневмогидравлические приводы с дроссельным регулированием. Дискретные системы позиционирования. Цифровые пневмоприводы. Система позиционирования с фрикционными устройствами. Системы с самотормозящим приводом. Системы позиционирования рабочих органов . В комбинированном пневмогидравлическом приводе (ПГП) удачно сочетаются основные положительные качества пневмо- и гидроприводов и одновременно заметно уменьшаются их недостатки. В ПГП для преодоления всех сопротивлений используется энергия сжатого воздуха. Регулирование скорости движения, в том числе торможения, позиционирования и фиксации рабочего органа , осуществляют гидравлические устройства. В зависимости от способа управления приводом, различают ПГП объёмного, дроссельного и объемно- дроссельного регулирования. ПГП объемного типа. Данный тип приводов рассмотрим на примере реализации подъема колонны роботов «Циклон – 3 Б», ПР – 10С, Autohaud и др. (рис.60). 88 3 4 1 5 2 Рис.60. Пневмокинематическая схема привода. При попадании сжатого воздуха в поршневую полость пневмоцилиндра (1) жидкость под давлением жидкость под давлением из поршневой полости гидроцилиндра (2) поступает в исполнительный гидроцилиндр (3), поршень которого перемещается и приводит в движение рабочий орган манипулятора. При обратном ходе поршня пневмоцилиндра жидкость поступает в штоковую полость гидроцилиндра (3). Емкость (4) предназначена для компенсации разности объемов штоковой и поршневой полостей гидроцилиндра (2) и утечек жидкости. Величина хода штока цилиндра (3) зависит от объема поступающей в его поршневую полость жидкости и задается винтом (5). Недостатком данных структур приводов является ограниченная скорость возврата рабочего органа, величина которой зависит от присоединенной к штоку массы исполнительного гидроцилиндра и давления воздуха в компенсирующей ёмкости. ПГП с дроссельным регулированием. ПГП с дроссельным регулированием скорости и гидравлической фиксацией положения РО показан на рис. 61. 89 3 1 2 5 6 7 4 8 Рис. 61. Пневмокинематическая схема привода. При поступление сжатого воздуха в одну из полостей пневмоцилиндра скорость движения штока (3) задается настройкой соответствующего дросселя (5, 6). Гидрораспределитель (8) может играть роль гидрозамка. Пневмоприводы с гидравлической системой позиционирования мало чувствительны к изменениям нагрузки и позволяют в широком диапазоне (0,1 1,0 м/с ) регулировать скорость движения РО. Как на всей длине перемещения, так и на отдельных участках. Ограниченное применение данных схемных решений объясняется сложностью конструкции и требованиями высокой степени уплотнения гидравлического механизма. Дискретные системы позиционирования. Дискретные привода управляются обычно по разомкнутому контуру. Они обеспечивают позиционирование РО в большом числе промежуточных точек. Применяются в высокоточных универсальных и специализированных ПР и отличаются: простотой согласования с управляющей ЭВМ и быстротой перепрограммирования; большой функциональностью и технологической гибкостью ПР; использованием простых ПР для более выполнения сложных операций (кассетирование, сборка, укладка, штабелирование и т.п.). В зависимости от принципа построения исполнительного устройства или системы позиционирования, известны: 90 -цифровые и шаговые (шагово- импульсные) Цифровые пневмоприводы (позиционеры). Применение: в ПР для выполнения сложных технологических задач, требующих позиционирование РО во множестве промежуточных точках. Причем точки отстоят друг от друга на целое число дискрет (шагов). Цифровые позиционеры характеризуются наличием силовых суммирующих механизмов, состоящих из нескольких элементов с фиксированными ходами. Ход РО равен алгебраической сумме ходов этих элементов. Цифровые пневмоприводы подразделяются на многопоршневые и пневмогидравлические с дозатором. В многопоршневых приводах используются механизмы, принцип действия которых заключается в суммировании перемещений отдельных взаимосвязанных ограничителями хода поршней без элементов обратной связи. Дискретные системы позиционирования рассмотрим на примере мостового пневматического привода с произвольным шагом, схема которого показана на рис. 62. 7 8 1 6 2 4 5 3 9 10 Рис. 62. Пневмокинематическая схема привода. При подаче управляющего сигнала на один из клапанов, например 3, последний открывается и сообщает с атмосферой пару дроссельных окон 4 и 5, а также дополнительное отверстие 6. При этом нарушается баланс пневматического моста, оборудованного дросселями 7 и 8 и переменными дросселями, образованными кромками окон 9 и 10 и поршня 2. 91 Под действием перепада давлений в полостях цилиндра 1 поршень ускоренно перемещается влево до тех пор, пока не перекроет дополнительное отверстие 6. При этом воздух из левой полости цилиндра вытекает только через дросселирующее окно 5, вызывая замедленное движение поршня. Система позиционирования с фрикционными устройствами. В робототехнике широкое распространение получили пневмопривода, оснащенные фрикционными устройствами торможения и позиционирования. Устройства создают силу трения, достаточную для остановки и удержания РО в заданной точке. При этом давление в полостях пневмопривода обычно уравнивается путем соединения полостей между собой с магистралью, либо с атмосферой. Вид используемой энергии: пневматическая, гидравлическая, электрическая. По конструкции исполнительного РО различают: колодочные, ленточные, дисковые, конические. Колодочные и ленточные приводятся в действие за счет радиального усилия, а дисковые и конические за счет осевого. По принципу действия применяются: нормально замкнутые; нормально разомкнутые постоянно действующими внешними силами (обычно пружинами). Ко всем этим устройствам предъявляются следующие требования: - надежность, достаточный тормозной момент, плавность торможения; - быстродействие, прочность элементов тормоза, простота конструкции; - стоимость изготовления, удобство осмотра, регулирования, обслуживание трущихся частей, габариты, масса. Данные устройства рассмотрим на примере ПР модели РМ – 12 фирмы РР1 (ФРГ), где в системе позиционирования применены электромагнитные устройства. В ПР (рис. 63) реализована комбинация силовых пневмоприводов с фрикционными электромагнитными устройствами торможения и позиционирования. 92 1 4 2 3 7 6 9 5 8 Рис. 63. Пневмокинематическая схема привода. Шток пневмоцилиндра 1 жестко связан с установленной в роликовых направляющих трубой 2 , на которой укреплена зубчатая рейка 3, находящаяся в зацепление с колесом 4, закрепленном на валу 5. На этом валу укреплен якорь 6 электромагнитного тормоза, статор 7 которого неподвижен. С валом 5 через зубчатую передачу связан потенциометр 8 и тахогенератор 9. Регулирование скорости до остановки и удержание РО в заданной позиции обеспечивается однодисковым электромагнитным нормально замкнутым тормозом. Тормозной момент пропорционален величине силы тока, что позволяет регулировать скорость движения. Структурная схема устройства показана на рис. 64. 93 ПР СУ Sa S ФС V T P ПД Sg n ТГ f(Vu) ПКУ Vu Рис. 64. Структурная схема привода. Системой управления (СУ) формируются сигналы, соответствующие программным перемещению Sn и скорости Vn сигнал программного перемещения сравнивается с сигналом Sg потенциометра (П) обратной связью по перемещению. Результирующий сигнал S, а также сигнал программной скорости поступает на блок формирования сигнала (ФС) необходимой скорости движения V, который в свою очередь сравнивается с сигналом f (Vn) на выходе промежуточного корректирующего устройства (ПКУ) , сформированным по сигналу Vn тахогенератора (ТГ). Результирующий сигнал подается на вход регулятора (Р) электромагнитного тормоза (Т) , кинематически связанного с пневмодвигателем (ПД). Фирма РАТ (ФРГ) выпускают позиционные привода вращательного типа с электромагнитным тормозом. Система позиционирования с самотормозящимся механизмом. Самотормозящие механизма (СМ), передающие движение только от входа к выходу обладают перспективным управлением движением регулирования координаты и фиксации РО в ПР с пневмоприводами. В настоящее время разработаны и применяются разнообразные конструкции СМ ( винтовые червячные, клиновые, волновые червячные и т.д.). В них используются пары скольжения, качения, а также смешанные пары. Применяются СМ, построенные на принципе самозаклинивания под действием силы трения, возникающей при приложении внешнего усилия к выходу механизма. Для затормаживания и движения необходимо приложить соответствующее управляющее воздействие к входу механизма. 94 Наиболее распространенны винтовые СМ, обладающие повышенной жесткостью, долговечностью, точностью. Они относительно компактны, просты в изготовлении и эксплуатации, имеют большое передаточное отношение. 4 1 2 ТГ 3 Рис. 65. Пневмокинематическая схема привода. Движущая сила Р воздуха стремится сдвинуть поршень вправо. Движение станет возможным после того, как задающий электродвигатель поворачивая по сигналу СУ связанный с ним винт 2, будет растормаживать самотормозящую пару. Величина необходимого для торможения момента на валу электродвигателя определяется разностью момента силы трения в винтовой паре и обусловлена разницей давления воздуха в пневмоцилиндре и приведенного к винту движущего момента. Рассмотрим данные приводы на примере устройства с самотормозной червячной парой (рис. 66). 95 2 4 М 6 3 1 5 Рис. 66. Пневмокинематическая схема привода, где: 1 – задающее устройство; 2 – пневмоцилиндры; 3 – червячная пара; 4 – зубчатая пара; 5 – обратная связь положения; 6 - обратная связь по скорости. Задающее устройство связанно со штоком пневмоцилиндра 2 через самотормозную передачу (червячную) и через зубчатую рейку. Самотормозная передача может быть использована для регулятора скорости. Недостатком приводов с самотормозными передачами является невысокое быстродействие и небольшой коэффициент усиления по мощности. Увеличение быстродействия достигается в приводе, представляющего собой комбинацию пневмо – и позиционного электроприводов. Позиционный электропривод позволяет осуществлять позиционирование РО в точках между позициями цифрового привода (рис. 67). 96 5 2 6 3 4 М 1 Рис. 67. Пневмокинематическая схема привода, где: 1–каретка; 2– электродвигатель; 3 – редуктор; 4 – пара винт-гайка; 5 – направляющая; 6 – датчик угла поворота. Комбинацией включения пневмоцилиндров и программного перемещения можно осуществить выход РО в любую точку позиционирования на всем участке хода. Сочетание перемещения в модулях ПР быстрого (неконтролируемого) и программного перемещения позволяет перестраивать максимум во время хода рабочего цикла, сохраняя его увеличенное быстродействие. Недостатком является следующее. Выбор параметров СМ представляет значительные трудности, что обусловлено нестабильностью сил трения даже в одинаковых условиях эксплуатации. Коэффициент трения настолько чувствителен к материалам пар трения, качеству и состоянию трущихся поверхностей, а так же к давлению, видам смазки и т. д., что учесть всё это трудно. Поэтому при выборе конструктивных параметров коэффициенты трения целесообразно определять на самих фрикционных парах, применительно к условиям в котором они будут работать. Рассмотрим приводы, в которых применяются в качестве СМ волновые передачи. Данные устройства имеют широкий диапазон передаточных отношений, высокую кинематическую точность, компактность и минимальный люфт. Волновая передача с пневматическим преобразователем показана на рис. 68. В ее состав входят жесткое и гибкие зубчатые колеса и волнообразователь. 97 Рис. 68. Пневмокинематическая схема привода, где: 1 – гибкое колесо; 2 – цилиндры; 3 – каналы; 4 – волнопреобразователь; 5 – дросселирующие отверстия; 6 – заслонка; 7 – выходное звено. Волна деформации создается пневматическим волнообразователем - 4 . Он представляет собой ряд радиально расположенных цилиндров 2 с поршнями 8. Сжатый воздух под поршнями подается по каналам 3 через дросселирующие отверстия 5. Задающим элементом волнообразователя служит заслонка 6. Она вращается в нужном направлении с помощью управляющего двигателя с СУ (на рис. не показано). При этом последовательно открываются и закрываются каналы 3, следовательно образуется зона высокого давления и деформируется заторможенное гибкое колесо. Таким образом пневмопривода с самоторможение наиболее распространены с червячным, винтовым и волновыми механизмами т. к. увеличивается точность, возможность регулирования скорости движения и большая выходная мощность. Это существенно для ПР с позиционными и контурными СУ. Рассмотрим привода с позиционированием противодавлением, применяемые в ПР. В них сила торможения создается за счет подключения выхлопной полости к пневмомагистрали и соединяется полость нагнетания с атмосферной, либо перекрываются полости нагнетания и слива. Обычно РО переводят на пониженную «ползучую» скорость и фиксируют в заданной точке дополнительными устройствами. Точность позиционирования и эффективность торможения противодавлением значительно зависят последовательность от стабильности управляющих тормозного воздействий, пути разброс на которую времени влияют: срабатывания распределителей, координата точки начала торможения, эффективные площади поршня, постоянство давления, сопротивление пневмомагистралей, силы сопротивления и др. 98 Использования противодавления только для торможения упрощает конструкцию ПР, т.к. в этом случае отсутствует необходимость с специальных тормозных механизмах, однако усложняет СУ за счет дополнительных блоков, реализующих алгоритмы переключения. Сложность настройки соотношений давлений в рабочей и тормозной полостях пневмодвигателя в начале торможения, нестабильность тормозного пути и непостоянство параметров привода ухудшает плавность останова РО при наличии фиксирующих элементов, что – ограничивает область применения торможения противодавлением. Следящие пневмопривода (СПП) Следящий режим позиционирования осуществляется за счет регулирования поступающей в силовой накопительный двигатель энергии на основе обратной связи по перемещению (положению), скорости, давлению и т.д. Основные части СПП (рис. 69) представляют собой: силовой исполнительный механизм (пневмодвигатель и устройство регулирования потока воздуха (пневмораспределитель));чувствительный, сравнивающий, преобразующий и усилительный элементы; СУ, где формируются выходные воздействия. 7 5 4 3 8 6 2 1 Рис. 69. Пневмокинематическая схема привода Направление движения РО задается распределителем 1. Для движения штока вправо переключается распределитель. В результате этого давление питания попадает в левую 99 полость пневмоцилиндра через редукционный канал 2 и параллельно включенные обратный клапан 3 и следящий золотник 4 . Обратные клапаны 3 и 8 необходимы для сохранения быстродействия привода при выходе из точки позиционирования, в которой проход воздуха через золотники 4 и 5 ограничен. Выхлоп в атмосферу из правой полости осуществляется через нормально открытое окно золотника 5, редукционный клапан 6 и пневмораспределитель. Лекало 7, двигаясь вправо, «наезжает» на управляющий шток золотника 5, замыкает жесткую обратную связь по перемещению. При этом золотник 5 прикрывает нормально открытое окно, ограничивая выхлоп воздуха. Одновременно открывает нормально закрытое окно, связанное через пневмораспределитель с магистралью. В результате давление воздуха в правой полости пневмоцилиндра повышается и создает тормозное усилие. Это усилие обеспечивает плавное замедление движущейся массы и её основ в точке позиционирования. Пример характеристик данных структур приводов. Привода с диаметром цилиндра 50 мм, длинной хода 500 мм, массой подвижных частей 5 кг, диаметром золотника 8 мм, давления питания 0,6 МПа и на выходе редукционного клапана 0,4 МПа имеют следующие характеристики: максимальная скорость движения 1,6 м/с; максимальное ускорение при торможении в следящем режиме 60 м/с2; время торможения 0,17 с; полное время движения (на ход 400 мм) составляет 0,65с точность позиционирования ± 0,65 мм. Заключение Изложенные этапы развития элементной базы гидро-пневмоавтоматики и приводов показывают, что современным принципом построения является мехатронный, заключающийся в организации симбиоза энергетических и информационных потоков. Рассмотренное сравнение гидравлических, комбинированных систем автоматики позволяют пневматических, электрических и сделать рациональный выбор типа системы для конкретных производственных условий. Знания основных свойств рабочей жидкости, воздуха, законов гидравлики и пневматики, эффектов, используемых в гидро-пневмоавтоматике способствует пониманию работы элементов и устройств автоматизированных систем. Знания элементной базы, условных графических обозначений силовых устройств и устройств управления позволяет квалифицированно выполнять выбор элементов, составлять и читать гидравлические и пневматические схемы автоматизированного оборудования. 100 Список литературы 1. Сысоев, С.Н. Элементы гидравлического и пневматического оборудования: Учеб. пособие С.Н. Сыслев / Владим. гос. ун-т; Владимир, 2001. 92 с. – ISBN 5-89368-234-3 (рекомендовано Учебно-методическим объединением по образованию в области автоматизированного машиностроения). 2. Сысоев, С.Н. Производственное оборудование, наладка и эксплуатация / С.Н. Сысоев, А.А. Глушков, Е.В. Еропова, Р.Г. Михайлов: Метод. указ к лаб. работам, г. Владимир, ВлГУ, 2003, 96 с. 3. Сысоев, С.Н. Цикловые приводы колебательного типа: монография / С.Н. Сысоев, А.А. Глушков; Владим. гос. ун-т. –Владимир: Изд-во Владим. гос. ун-та, 2010. –186с. – ISBN 9785-9984-0030-8. б)дополнительная литература: 1. Кудрявцев, А.И. и др. Монтаж, наладка и эксплуатация пневматических приводов и устройств / А.И. Кудрявцев, А.П. Пятидверный, Е.А. Рагулин.– М.: Машиностроение, 1990.208 с.: ил. 2. Сысоев, С.Н. Гидроневмоэлементы и устройства промышленных роботов: Учеб. пособие / С.Н. Сысоев, Ю.В. Черкасов: Владим. Политехн. Ин-т. Вдадимир, 1989. 92 с. 3. Свешников, В.К. Станочные гидроприводы: Справочник. – В.К. Свешников, А.А. Усов – М.: Машиностроение, 1982. - 464 с. ил.- (Б-ка конструктора). 4. Левин, В.И. Пневматические элементы и устройства релейной автоматики. – В.И. Левин – М.: Машиностроение 1983/ - 168 c., ил. - (Б-ка приборостроителя). 5. Слюсарев, А.Н. Гидравлические и пневматические элементы и приводы промышленных роботов: [Учеб. для сред. спец. учеб. завед. по спец. 0663 "Эксплуатация промышленных роботов"]. – А.Н. Слюсарев – М.: Машиностроение, 1989. - 167 с. 6. Сысоев, С.Н. Принципы и методы нахождения технических решений. Метод исследования функционально-физических связей: моногр. / С.Н. Сысоев; Владим. гос. ун-т. – Владимир : Изд-во Владим. гос. ун-та, 2007. – 214 с. – ISBN 5-89368-775-2.