Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Технические науки
Машиноведение

Диссертационная работа:

Леонова, Вероника Петровна. Энергосберегающие дискретные пневматические приводы технологических машин : диссертация ... кандидата технических наук : 05.02.02 / Леонова Вероника Петровна; [Место защиты: Владимир. гос. ун-т].- Владимир, 2010.- 170 с.: ил. РГБ ОД, 61 11-5/1474

смотреть введение
Введение к работе:

Актуальность работы. Дискретные пневматические приводы получили широкое распространенные в технологических машинах (станках, манипуляторах, промышленных роботах, приспособлениях и т.д.). Это объясняется тем, что они обладают простотой, компактностью, высокой надежностью и точностью, взрыво- и пожаробезопасностью.

Основными составляющими частями пнемоприводов являются двигатели и дискретные системы управления (логических управляющих устройств, ЭВМ). Двигатели как преобразователи пневматической энергии в механическую проектируются, исследуются и управляются основываясь на теории динамических систем (дифференциальных, интегральных уравнений и др.), а устройства управления - на базе теории конечных автоматов (функций алгебры логики). Все эти устройства технологических машин по целям функционирования систем (изготовление продукции - полуфабрикатов, заготовок и т.д.) и замкнутым обменом информации (управление - обратная связь по результатам управления) являются единым целым, но описываются разнородными математическими моделями, которые разрабатываются и исследуются отдельно. Это приводит при проектировании, исследовании и эксплуатации приводов к значительным потерям времени и средств.

Практика показывает, что при разработке приводов доля затрат на стендовые и (или) натурные экспериментально-доводочные испытания составляет порядка 30-50% от общих затрат при создании приводов. В то же время затраты на собственно проектирование конструкций составляют около 10% от общей стоимости разработки. Значительной экономии расходов и времени можно добиться за счет уменьшения необходимого объема и стоимости доводочных работ и натурных испытаний путем перемещения определенного объема их из области экспериментальных работ в область теоретических исследований (моделирования) на ЭВМ. Однако препятствием здесь также является разнородность математических моделей двигателей и устройств их управления. «Несовместимость» этих моделей была до настоящего времени не преодолена.

К недостаткам известных математических моделей и алгоритмов относится их малая экономичность при их моделировании на ЭВМ, что приводит, в итоге, к существенным затратам машинного времени в диалоговом режиме «Разработчик - ЭВМ», и то, что они не учитывают (не адекватны) важные функциональные свойства двигателей приводов. В этой связи представляется актуальной задача разработки обобщенных математических моделей, единообразно описывающих как двигатели, так и устройства управления, что создаст основу для эффективного исследования на ЭВМ свойств дискретных приводов. Учитывая это, в основу моделей должен быть положен информационный подход, учитывающий динамику, которая является одним из основных показателей производительности технологических машин.

Широкое распространение в промышленности получают промышленные роботы, функционирующие в полярной или сферической системе координат, двигатели приводов которых в процессе их работы изменяют свою пространственную ориентацию в широком диапазоне, вплоть до 360 в вертикальной плоскости. Функциональные и энергосберегающие возможности приводов этого типа машин в настоящее время исследованы недостаточно. Постоянный рост стоимости энергоносителей обуславливает особую актуальность поиска путей энергосбережения в приводах технологических машин. Одним из перспективных путей энергосбережения в приводах с широким диапазоном изменения углового положения двигателей в пространстве является использование сил гравитации (тяжести) масс, которые широко используются для энергосбережения в пневматических подъемниках со стационарно (вертикально) установленными двигателями. В этом же случае возникает ряд вопросов (пространственные зоны, модели, динамика, алгоритмы управления, задержки и др.), требующих специального исследования.

Цель и задачи работы. Целью диссертационной работы является повышение энергоэффективности и сокращение сроков проектирования дискретных пневматических приводов технологических машин. Для достижения указанной цели необходимой решить следующие основные задачи:

  1. Разработать алгоритмы управления, позволяющие реализовать энергосберегающие режимы работы дискретных пневматических приводов.

  2. Выявить пространственные зоны ориентации дискретных двигателей, в которых возможно использовать гравитацию (силы тяжести) в режимах «самохода» выходных звеньев двигателей для энергосбережения в приводах.

  3. Исследовать с позиции теории информации свойства дискретных пневматических двигателей и разработать модели, отражающие эти свойства.

  4. Разработать обобщенные модели дискретных пневматических приводов, учитывающие в совокупности как логические, так и динамические свойства приводов, ориентированные на использование ЭВМ на стадии проектирования.

  5. Разработать алгоритмы, позволяющие, на базе обобщенных функций, осуществлять сокращение времени моделирования на ЭВМ в процессе проектирования приводов.

  6. Разработать критерии минимизации алгоритмов моделирования управляющих функций приводов на ЭВМ.

  7. Разработать экспериментальную установку и провести машинные и натурные испытания пневмопривода для подтверждения возможности реализации энергосберегающих режимов работы пневматических приводов.

Научная новизна работы состоит в:

Выявлении двух пространственных зон ориентации двигателей, в которых возможно использовать гравитацию для энергосбережения пневмо-

приводов, их взаимосвязи с логическими функциями двигателей, весом перемещаемых масс и алгоритмами управления.

Алгоритмах управления, позволяющих реализовать как типовые, так и энергосберегающие режимы работы дискретных пневмоприводов.

Моделях, учитывающих информационные свойства дискретных пневматических типовых (двухкамерных) двигателей, в соответствии с которыми двигатели в зависимости от их пространственной ориентации могут реализовать логические функции Повторение (Да), Отрицание (НЕ) и функцию «Память».

В формировании обобщенной логической функции, описывающей пневмопривод с единых позиций на основе критерия минимизации однотипных переменных.

Практическая значимость работы заключается: > В применении математических моделей дискретных пневматических приводов и алгоритмов моделирования, которые позволяют:

сократить сроки и стоимость проектирования приводов и потребление энергии;

выявить на стадии моделирования влияние динамических и конструктивных параметров приводов на производительность технологического оборудования;

выполнять проектирование и расчет дискретных пневмоприводов, определять динамические характеристики;

- осуществлять комплексное автоматизированное проектирование на
ЭВМ от задания исходных данных динамической и логической частей при
вода до получения выходных данных в виде логических и временных желае
мых параметров всей системы приводов с дискретным управлением.

>- Предложены рекомендации по применению разработанных моделей.

Методы исследования. Методы исследования работы используют развитые теории конечных автоматов, систем приводов, дифференциальных уравнений, математического моделирования. При исследовании процессов дискретных пневмоприводов использовалось компьютерное моделирование и экспериментальные исследования.

Реализация результатов. Результаты работы используются:

Владимирским государственным университетом в учебном процессе при прохождении студентами лабораторного практикума и при чтении курса «Гидравлика»;

ОАО «Монди Сыктывкарский Лесоперерабатывающий комбинат».

Основные положения диссертации, выносимые на защиту:

логические функции управления дискретными пневматическими приводами в энергосберегающих режимах;

результаты научно-исследовательских испытаний опытного образца дискретного пневмопривода в энергосберегающих режимах;

структурные логические схемы и логические функции, отражающие установленные новые функциональные и преобразующие свойства дискретных пневматических двигателей, изменяющих свое пространственное положение;

обобщенные функции (модели) дискретных пневматических приводов;

структурная блок-схема дискретных пневмоприводов;

критерии минимизированного моделирования логических функций дискретных приводов на ЭВМ;

алгоритмы «сквозного» (комплексного) моделирования дискретных пневматических приводов на ЭВМ.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 14 работ, в том числе две из статей в издании, реферируемом ВАК РФ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, основных выводов и приложений. Общий объем 170 страниц машинописного текста, включая 67 рисунков. Список использованной литературы содержит 77 наименований. Приложение состоит из 3 страниц, содержит два акта внедрения результатов работы, алгоритм-программу.


© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net