Курсовой проект - Поршневой пневматический привод одностороннего действия

Подождите немного. Документ загружается.

ВВЕДЕНИЕ .......................................................................................................................................... 2

ЗАДАНИЕ НА КУРСОВОЙ ПРОЕКТ.............................................................................................. 3

РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ ............................................................................................................................... 3

ПРОЕКТНАЯ ЧАСТЬ ............................................................................................................................... 3

ТЕКСТ ПРОГРАММЫ ДЛЯ РАСЧЕТА В ПРОГРАММЕ MATLAB .......................................... 4

РЕЗУЛЬТАТЫ РАСЧЕТА ................................................................................................................. 6

РЕЗУЛЬТАТЫ ПОЛНОГО ИНТЕГРИРОВАНИЯ ........................................................................ 8

ОПИСАНИЕ РАБОТЫ СХЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ПНЕВМОДВИГАТЕЛЕМ

ОДНОСТОРОННЕГО ДЕЙСТВИЯ ............................................................................................... 10

ОПИСАНИЕ РАБОТЫ СХЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЯМИ РЗ1 И РЗ2 ........ 11

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ ....................................................................... 13

Введение

Пневматические системы управления (ПСУ), наряду с электрическими и

гидравлическими, являются одним из наиболее эффективных средств автоматизации и

механизации производственных процессов.

Преимущества ПСУ особенно проявляются при механизации и автоматизации

следующих наиболее массовых операций: управление регулирующими клапанами, зажим

деталей, перенос изделий, сборка, контроль линейных размеров, транспортирование,

упаковка и других – что позволяет исключить или свести на минимум участие человека в

тяжелых и монотонных работах, при этом производительность труда возрастает до 4 раз.

Широкому внедрению ПСУ способствуют их положительные качества:

относительная простота конструкций и эксплутационного обслуживания, низкая

стоимость и быстрая окупаемость затрат, надежность работы в широком диапазоне

температур, при высокой влажности и запыленности окружающей среды,

пожаробезопасность и взрывобезопасность, большой срок службы, высокая скорость

перемещения выходного звена пневматических исполнительных устройств, легкость

получения и относительная простота передачи энергоносителя (сжатого воздуха),

возможность снабжения им большого количества потребителей от одного источника,

отсутствие необходимости в защитных устройствах при перегрузке.

К основным недостаткам ПСУ следует отнести сравнительно маленькую скорость

передачи сигнала (скорость звука) на значительные расстояния, сложность обеспечения

плавного перемещения рабочих органов пневматических устройств при колебаниях

нагрузки и относительно высокую стоимость энергоносителя (сжатого воздуха). Однако

для большинства автоматизируемых объектов параметры ПСУ приемлемы кроме того,

указанные недостатки могут быть частично или полностью устранены путем применения

комбинированных пневмоэлектрических или пневмогидравлических систем управления.

Задание на курсовой проект

Расчетная часть

Определить время перемещения поршня, включая подготовительный период,

установившееся движение и заключительный период для пневматического привода

одностороннего действия, а также кинематические параметры и величину давления при

рабочем ходе поршня. Проходное сечение распределителя меняется скачком от полного

открытия до полного закрытия. Распределитель расположен непосредственно на цилиндре

привода, поэтому время передачи сигнала от распределителя к цилиндру равно нулю.

Абсолютное давления питания Р

= 0,491 10

Па. Начальное абсолютное

давления Р

= Р

= 0,0981 10

Па, абсолютная температура Т = 288 К, газовая

постоянная воздуха R = 287,14 Дж/К кг, коэффициент расхода μ = 0,8, сила трения

тр

= 196 Н, коэффициент демпфирования β = 22,6 10

-7

кг/с.

Номер

варианта

, м

D, м

, м

S, м

, м

m, кг/м

, Н

C, Н/м

0,14

0,040

2,5 10

-3

0,14

0,08

230

1200

8000

Проектная часть

Разработать схему управления пневмоприводом одностороннего действия.

Номер

варианта

Тип привода

Тип управления

распределителем

Характер

движения

поршня

Автоматическая

выдержка времени в

положении поршня

Односторонний

Пневматическое

Непрерывное

возвратно-

поступательное

промежуточном

Текст программы для расчета в программе Matlab

Dp=0.14;

D=0.040;

D0=2.5*10^-3;

S=0.14;

Yh=0.08;

m=230;

Nn=1200;

c=8000;

P0=0.491*10^6;

Pa=0.0981*10^6;

T=288;

R=287.14;

miy=0.8;

Ntr=196;

betta=22.6*10^-7;

g=9.81;

dt=0.05;

'Начальный объем камеры цилиндра'

Vh=pi*Dp^2*Yh/4

'Отверстие распределителя'

f=pi*D0^2/4

'Площадь поршня и штока'

Fp=pi*Dp^2/4

F=pi*D^2/4

'Давление в нач рабочей камере'

P1k=(Pa*(Fp-F)+Nn+Ntr+c*Yh)/Fp

'Соотношение давления в камере и давления питания'

r1h=Pa/P0

r1k=P1k/P0

'время 1'

if (r1k>0.528)

t1=2*Vh*(sqrt(1-r1k)-sqrt(1-r1h))*(sqrt(2*g/(R*T)))/(miy*f)

else

t1=Vh*(r1k-r1h)*(sqrt(2*g/(R*T)))/(miy*f)

end

'силы'

N=c*Yh+Nn+Ntr

'начало интегрирования'

P10=P1k;

p=P10/P0

if (p<0.528)

G0=miy*f*P0*sqrt(g*(1-p)/(R*T))

else

G0=miy*f*P0*sqrt(2*g*p*(1-p)/(R*T))

end

'первый шаг'

dP11=R*T*G0*dt/(Yh*Fp)

P11=dP11+P10

p=P11/P0

if (p<0.528)

G1=miy*f*P0*sqrt(g*(1-p)/(R*T))

else

G1=miy*f*P0*sqrt(2*g*p*(1-p)/(R*T))

end

ddy1=Fp*(P11-Pa)/m-N/m

delta_dy1=ddy1*dt

dy1=delta_dy1

y1=dy1*dt+ddy1*dt*dt/2

'второй шаг'

dP12=((R*T*G1)/Fp-P11*dy1)*dt/(Yh+y1)

P12=dP12+P11

p=P12/P0

if (p<0.528)

G2=miy*f*P0*sqrt(g*(1-p)/(R*T))

else

G2=miy*f*P0*sqrt(2*g*p*(1-p)/(R*T))

end

ddy2=Fp*(P12-Pa)/m-betta*dy1/m-c*y1/m-N/m

delta_dy2=ddy2*dt

dy2=delta_dy2+dy1

y2=y1+dy2*dt+ddy2*dt*dt/2

'время заключительного периода'

t111=(Vh+S*Fp)/(miy*f)*sqrt(2*g/(R*T))*(pi/2-atan(sqrt(r1h/(1-

r1h))))

Результаты расчета

Начальный объем камеры цилиндра

Vh = 1.2315e-003

Отверстие распределителя

f = 4.9087e-006

Площадь поршня и штока

Fp = 1.5394e-002

F = 1.2566e-003

Давление в нач рабочей камере

P1k = 2.2235e+005

Соотношение давления в камере и давления питания

r1h = 1.9980e-001

r1k = 4.5286e-001

время 1

t1 = 1.2224e+000

силы

N = 2036

начало интегрирования

p = 4.5286e-001

G0 = 1.5534e-002

первый шаг

dP11 = 5.2156e+004

P11 = 2.7451e+005

p = 5.5908e-001

G1 = 1.4746e-002

ddy1 = 2.9548e+000

delta_dy1 = 1.4774e-001

dy1 = 1.4774e-001

y1 = 1.1080e-002

второй шаг

dP12 = 2.1222e+004

P12 = 2.9573e+005

p = 6.0230e-001

G2 = 1.4536e-002

ddy2 = 3.9898e+000

delta_dy2 = 1.9949e-001

dy2 = 3.4723e-001

y2 = 3.3429e-002

время заключительного периода

t111 = 1.4710e+001

Результаты полного интегрирования

Расчет одностороннего пневмопривода.

Исходные данные:

------------------------------------------------------------

Диаметр поршня Dp = 0.140000 [м]

Диаметр штока D = 0.040000 [м]

Диаметр отверстия распределителя D0 = 0.002500 [м]

Рабочий ход поршня S = 0.140000 [м]

Масса подвижной части привода m = 230.000000 [кг]

Нагрузка поршня Nn = 1200.000000 [Н]

Жесткость пружины C = 8000.000000 [Н/м]

Начальное сжатие пружины Yn = 0.080000 [м]

Шаг интегрирования dt = 0.005000

Расчет:

------------------------------------------------------------

Начальный объем рабочей камеры цилиндра:

Vn = 0.001232 [м^3]

Площадь отверстия распределителя:

f = 0.000005 [м^2]

Площадь поршня:

Fp = 0.015394 [м^2]

Площадь штока:

F = 0.001257 [м^2]

Давления в начальной камере, достаточное для сдвига поршня:

P = 222352.844760 [Па]

Результат численного интегрирования:

-----------------------------------------------------------------------------

Шаг t G P1 y'' y' y

-----------------------------------------------------------------------------

1 0.005 4.7411e-003 2.7038e+005 2.6786e+000 1.3393e-002 0.0000e+000

2 0.010 4.7167e-003 3.1761e+005 5.8393e+000 4.2589e-002 6.6965e-005

3 0.015 4.5320e-003 3.6134e+005 8.7644e+000 8.6411e-002 2.7991e-004

4 0.020 4.1801e-003 3.9856e+005 1.1248e+001 1.4265e-001 7.1197e-004

5 0.025 3.7068e-003 4.2674e+005 1.3119e+001 2.0825e-001 1.4252e-003

6 0.030 3.1979e-003 4.4467e+005 1.4294e+001 2.7972e-001 2.4665e-003

7 0.035 2.7718e-003 4.5298e+005 1.4814e+001 3.5379e-001 3.8650e-003

8 0.040 2.5345e-003 4.5387e+005 1.4825e+001 4.2791e-001 5.6340e-003

9 0.045 2.5069e-003 4.5004e+005 1.4507e+001 5.0045e-001 7.7735e-003

10 0.050 2.6221e-003 4.4350e+005 1.3995e+001 5.7042e-001 1.0276e-002

11 0.055 2.8031e-003 4.3548e+005 1.3371e+001 6.3728e-001 1.3128e-002

12 0.060 3.0028e-003 4.2672e+005 1.2686e+001 7.0071e-001 1.6314e-002

13 0.065 3.1984e-003 4.1765e+005 1.1968e+001 7.6055e-001 1.9818e-002

14 0.070 3.3801e-003 4.0855e+005 1.1237e+001 8.1673e-001 2.3621e-002

15 0.075 3.5445e-003 3.9960e+005 1.0505e+001 8.6926e-001 2.7704e-002

16 0.080 3.6908e-003 3.9092e+005 9.7825e+000 9.1817e-001 3.2050e-002

17 0.085 3.8199e-003 3.8259e+005 9.0736e+000 9.6354e-001 3.6641e-002

18 0.090 3.9331e-003 3.7464e+005 8.3823e+000 1.0054e+000 4.1459e-002

19 0.095 4.0321e-003 3.6711e+005 7.7108e+000 1.0440e+000 4.6486e-002

20 0.100 4.1185e-003 3.6001e+005 7.0603e+000 1.0793e+000 5.1706e-002

21 0.105 4.1938e-003 3.5332e+005 6.4313e+000 1.1115e+000 5.7103e-002

22 0.110 4.2594e-003 3.4705e+005 5.8237e+000 1.1406e+000 6.2660e-002

23 0.115 4.3165e-003 3.4117e+005 5.2372e+000 1.1668e+000 6.8363e-002

24 0.120 4.3663e-003 3.3568e+005 4.6714e+000 1.1901e+000 7.4197e-002

25 0.125 4.4097e-003 3.3056e+005 4.1255e+000 1.2107e+000 8.0147e-002

26 0.130 4.4475e-003 3.2579e+005 3.5990e+000 1.2287e+000 8.6201e-002

27 0.135 4.4804e-003 3.2134e+005 3.0911e+000 1.2442e+000 9.2345e-002

28 0.140 4.5092e-003 3.1721e+005 2.6010e+000 1.2572e+000 9.8566e-002

29 0.145 4.5344e-003 3.1338e+005 2.1283e+000 1.2678e+000 1.0485e-001

30 0.150 4.5563e-003 3.0983e+005 1.6721e+000 1.2762e+000 1.1119e-001

31 0.155 4.5755e-003 3.0655e+005 1.2319e+000 1.2824e+000 1.1757e-001

32 0.160 4.5922e-003 3.0352e+005 8.0720e-001 1.2864e+000 1.2398e-001

33 0.165 4.6068e-003 3.0073e+005 3.9749e-001 1.2884e+000 1.3042e-001

34 0.170 4.6196e-003 2.9817e+005 2.3135e-003 1.2884e+000 1.3686e-001

35 0.175 4.6307e-003 2.9583e+005 -3.7872e-001 1.2865e+000 1.4330e-001

-----------------------------------------------------------------------------

Описание работы схемы управления пневмодвигателем

одностороннего действия

Воздух от компрессора К через фильтр Ф, редуктор РД, маслораспылитель МР

подается к распределителям РЗ2 и РЗ1 с пневматическим управлением Б и А

соответственно. В изображенном расположении распределителя, левая полость цилиндра

Ц соединена с атмосферой. Для того чтобы началось движение поршня в рабочем

направлении вправо, необходимо подать управляющий сигнал по входу А к

распределителю РЗ1 из схемы управления распределителем. Тогда распределитель РЗ1

переключится на левую рабочую позицию и воздух через тормозной золотник РЗТ и

дроссель ДР1 будет поступать в левую полость цилиндра и поршень двинется вправо.

Автоматический выстой поршня в промежуточном положении осуществляется подачей

пневмосигнала к распределителю РЗ2 по входу Б из схемы управления распределителем.

При снятии сигнала А распределитель переключится на правую позицию, левая

полость соеденится с атмосферой, а поршень под действием пружины перейдет в левое

положение. Не доходя до конца пути, выступ на штоке поршня нажмет на толкатель

тормозного золотника РЗТ, и РЗТ переключится на верхнюю позицию. Воздух из левой

полости будет выходить в атмосферу через обратный клапан КО дроссель ДР2 и

глушитель Г. Благодаря дросселю ДР2 скорость поршня уменьшится, и ударное

воздействие на стенку цилиндра сведется к минимуму.