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
Автоматизированные системы управления и прогрессивные информационные технологии

Диссертационная работа:

Щербаков Дмитрий Сергеевич. Разработка и исследование автоматизированной системы с активной компенсацией инерции газа в несущей прослойке : Дис. ... канд. техн. наук : 05.13.06 : Воронеж, 2005 149 c. РГБ ОД, 61:05-5/3560

смотреть содержание
смотреть введение
Содержание к работе:

Введение 4

1. О ПЕРСПЕКТИВАХ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ РАБОТЫ УСТРОЙСТВ С НЕСУЩЕЙ ГАЗОВОЙ ПРОСЛОЙКОЙ 9

1.1. Анализ конструкций существующих устройств с несущей газовой прослойкой, как объектов автоматизированного управления 10

1.2. Анализ существующего математического описания гидрогазодинамических процессов, протекающих в несущей газовой прослойке, как основ разработки алгоритма автоматизированного управления удерживающих и транспортирующих устройств повышенной эффективности 17

1.3. Об исключении влияния инерции газа в несущих прослойках 25

1.4. Цели и задачи 29

2. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ОБЪЕКТА "ЦИЛИНДРИЧЕСКОЕ СОПЛО - ДИСКРЕТНО ЗАПИТЫВАЕМАЯ НЕСУЩАЯ ПРОСЛОЙКА -ТВЕРДОЕ ТЕЛО" 33

2.1. Основные гипотезы и допущения 34

2.2. Математические преобразования исходных уравнений и их результаты 37

2.3. Экспериментальное моделирование объекта "цилиндрическое сопло- дискретно запитываемая несущая прослойка — твердое тело" 54

2.4. Анализ полученных результатов 62

2.5. Оптимизация выбора частоты дискретности запитывания несущей прослойки 71

3. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ГИДРОГАЗОДИНАМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ, ПРОТЕКАЮЩИХ В НЕСУЩЕЙ ГАЗОВОЙ ПРОСЛОЙКЕ ПРИ УДЕРЖАНИИ И ТРАНСПОРТИРОВАНИИ НЕТВЕРДОГО ПИЩЕВОГО ПОЛУФАБРИКАТА 77

3.1. Основные гипотезы и допущения 78

3.2. Математические преобразования и их результаты 80

3.3. Экспериментальное моделирование гидрогазодинамических процессов, протекающих в несущих и транспортирующих системах с дискретно запитываемой газовой прослойкой 84

3.4. Анализ полученных результатов 90

3.5. Некоторые рекомендации к практическому применению модели 96

4. РАЗРАБОТКА АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ С АКТИВНОЙ КОМПЕНСАЦИЕЙ ИНЕРЦИИ ГАЗА В ТОНКОЙ НЕСУЩЕЙ ПРОСЛОЙКЕ 101

4.1. Алгоритм управления 101

4.2. Техническая реализация результатов исследований 103

4.3. Программное обеспечение 112

4.4. Промышленные испытания системы автоматического управления работой устройств с дискретно запитываемой несущей прослойкой 114

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 117

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 119

ПРИЛОЖЕНИЯ 129

Приложение А 130

Приложение Б 132

Приложение В 133

Приложение Г 135

Приложение Д 137

Приложение Е 138

Приложение Ж 140

Приложение 3 143

Приложение И 145

Приложение К 146

Приложение Л 148

Приложение М 149 

Введение к работе:

В ряде отраслей химических и пищевых производств возникает необходимость в исключении контакта обрабатываемых изделий с рабочими поверхностями технологического оборудования. Часто это вызвано особенностями реологии обрабатываемого объекта: повышенной адгезионной способностью, агрессивным характером химических или физико-химических взаимодействий и т.д. Зачастую данные обрабатываемые объекты легкодеформируемы и классифицируются как вязкопластичные или вязкоупругопластичные массы.

На сегодняшний день единственным способом устранения контакта с изделием в процессе его производства является создание под его опорной поверхностью несущей газовой прослойки, образующейся за счет струйного истечения газообразной среды через выпускные отверстия сопел рабочих поверхностей пневмоустановок. При этом с одной стороны, потоки газа создают отталкивающие усилия, с другой - притягивающие, связанные с особенностями динамики газа в ограниченных зазорах. Возникновение притягивающих усилий в несущей прослойке обусловлено возникновением зон отрицательного избыточного давления газа, само же явление получило название эффекта пневмозахвата. На указанном эффекте основан принцип действия целого спектра устройств, успешно работающих в случае, если обрабатываемые изделия - жесткие и имеют развитую поверхность фиксации.

При удержании и транспортировании легко деформируемых обрабатываемых изделий высока вероятность возникновения их контакта с рабочими поверхностями устройств с несущей газовой прослойкой.

В области гидрогазодинамики течений в ограниченном слое работали Л. Прандтль, Бай Ши-и, В. Константинеску, Г. Райхардт. В нашей стране научное направление успешно развивали и продолжают исследования К.С. Ахвердиев, А.К. Никитин, СВ. Пинегин и др. Вопросам практического применения устройств с тонкой воздушной прослойкой посвящены работы Маховера Ю.М., Резника В.Ю., а также сотрудников лаборатории механики сплошных сред Воронежской государственной технологической академии.

Анализ данных, приведенных в ряде известных печатных работ, показывает, что для повышения эффективности работы удерживающих и транспортирующих устройств с несущей газовой прослойкой необходимо "жестко" соблюдать газодинамические параметры с целью исключения возникновения названного эффекта. Предлагаемые ранее меры по повышению эффективности работы устройств с несущей газовой прослойкой не нашли применения в связи со сложностью технической реализации и, как следствие, невысокой рентабельностью при использовании в производстве.

Актуальность представленной работы заключается в том, что предлагается новый подход к решению вопроса о полном или частичном исключении эффекта пневмозахвата за счет дискретного запитывания несущей прослойки при отсутствии в настоящее время других сколько-нибудь приемлемых способов выравнивания избыточного давления газа в несущей прослойке.

Реализация данного способа, в связи с быстротечностью газодинамических процессов в устройствах с несущей газовой прослойкой и сложным характером распределения давления газа в несущей прослойке невозможна без создания системы, построенной на современных средствах автоматизации.

Цель работы: повышение эффективности работы устройств с несущей газовой прослойкой за счет использования автоматизированной системы с активной компенсацией инерции газа.

В соответствие с поставленной целью решались следующие задачи:

- анализ конструкций существующих устройств с несущей газовой прослойкой, как объектов автоматизированного управления.

- разработка математического описания гидрогазодинамических процессов, протекающих в дискретно запитываемой несущей газовой прослойке, как основы алгоритма управления удерживающих и транспортирующих устройств с высокой эффективностью работы;

- имитационное моделирование гидрогазодинамических процессов, протекающих в несущих и транспортирующих системах с дискретно запитываемои несущей газовой прослойкой с целью выявления основных факторов, влияющих на работоспособность устройств с дискретно запитываемои несущей газовой прослойкой;

- разработка способа повышения эффективности работы транспортирующих систем с несущей газовой прослойкой;

- разработка алгоритма управления;

- разработка и исследования устройства для бесконтактного удержания и транспортирования нетвердых тел с дискретным запитыванием несущей прослойки, создание методики инженерного расчета;

- разработка соответствующего программного обеспечения;

- разработка автоматизированной системы управления работой участка разделки тестовых заготовок с дискретно запитываемои прослойкой;;

- апробация полученных результатов исследования в условиях производства.

Методы исследования. В работе использованы основные положения теории автоматического управления, теоретической механики, теорий газовой смазки и колебаний. При проведении имитационных исследований применялись статистические методы планирования экспериментов, анализа и обработки экспериментальных данных.

Научная новизна. Предложен новый подход к решению вопроса об исключении эффекта пневмозахвата за счет дискретного запитывания несущей газовой прослойки. Разработано математическое описание гидрогазодинамических процессов, протекающих в дискретно запитываемои несущей газовой прослойке, как основа алгоритма управления удерживающих и транспортирующих устройств с высокой эффективностью работы. Проведенные имитационные исследования позволили выявить значимость факторов, влияющих на работоспособность устройств с дискретно запитываемои несущей газовой прослойкой. Разработан алгоритм управления работой устройств дискретно запитываемои несущей газовой прослойкой для удержания и транспортирования легкодеформируемых тел.

Практическая ценность работы. Проведенные теоретические и имитационные исследования легли в основу разработки автоматизированной системы для удержания и транспортирования легкодеформируемых тел с активной компенсацией инерции газа в несущей газовой прослойке. Разработан ряд конструкций устройств (патенты РФ №2232512, №2248274) для бесконтактного удержания и транспортирования нетвердых тел с дискретным запитыванием несущей прослойки, реализующих предложенный способ повышения эффективности работы, разработана методика инженерного расчета подобных устройств, создано соответствующее программное обеспечение.

Апробация работы. Основные результаты работы доложены и обсуждены на Третьей Международной научно-технической конференции "Авиакосмические технологии" (Воронеж 2002 г.), Ш-й Всероссийской научно-технической конференции "Теория конфликта и ее приложения" (Воронеж, 2004), Международной научно-практической конференции, посвященной 90-летию Воронежского государственного аграрного университета им. К.Д.Глинки и 10-летию технологического факультета ВГАУ (Воронеж, 2003 г), IV Всероссийской научной Internet - конференции (Тамбов, 2002 г.), XXXIX - XLII отчетных научных конференциях ВГТА (Воронеж, 2001 - 2004 гг.). Разработанная система автоматизированного управления работой участка разделки тестовых заготовок прошла промышленные испытания в условиях АО " Россошанский Элеватор". Социальный и научно-технический эффект выражался в улучшении и оздоровлении условий труда, снижении доли брака готовой продукции, снижении затрат на борьбу адгезии теста до 35%,ожидаемый экономический эффект составил 75 тыс. руб.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 17 печатных работ, в том числе, 6 статей, 2 патента РФ.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы из 98 наименований, 11 приложений. Работа изложена на 149 страницах основного текста, содержит 4 і рисунок, 5 таблиц.

За научные консультации п

Подобные работы
Служенко Сергей Юрьевич
Разработка и исследование систем управления производством труб большого и сверхбольшого диаметра
Масанов Дмитрий Викторович
Разработка и исследование системы автоматического управления исполнительными механизмами ткацкого оборудования
Гаврилов Филипп Александрович
Разработка и исследование системы автоматического управления технологическим процессом химводоочистки на теплоэлектроцентрали с использованием аппарата нечеткой логики
Горбаненко Олег Анатольевич
Разработка и исследование системы автоматического регулирования импульсного ядерного реактора : Применительно к реакторному комплексу ИГР
Лопатин Александр Геннадиевич
Разработка и исследование системы оптимального управления процессом получения суспензионного ПВХ с учетом экологической безопасности производства
Дмитриева Валерия Валерьевна
Разработка и исследование системы автоматической стабилизации погонной нагрузки магистрального конвейера
Плаксин Павел Леонидович
Разработка и исследование системы управления электроприводом ленточной раскройной машины
Забиров Ренат Равилевич
Разработка и исследование системы управления вакуумным деаэратором
Виниченко Светлана Николаевна
Разработка и исследование системы автоматического управления процессом шлихтования в пене
Багаева Мадина Эдуардовна
Исследование и разработка системы оптимального управления процессами приготовления смеси сухих компонентов и тонкого сухого помола в электродном производстве

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