124109 (689831), страница 3

Файл №689831 124109 (Разработка электромеханического привода главного движения станка 1П756ДМ) 3 страница124109 (689831) страница 32016-07-31СтудИзба
Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 3)

р1= рпит=0,4МПа.

Примем установившееся значение скорости движения поршня Vx равным 0,3 м/с. Значение давления в полости р2 при этом будет 0,35 МПа.

Требуемые расход также можно найти по формуле:

, (2.2)

где Sц – площадь цилиндра, м3;

Ратм – атмосферное давление, 0,1 МПа.

Площадь цилиндра Sц определяется по формуле:

. (2.3)

Из формул 2.2 и 2.3 получим выражение для расчета условной площади дросселя Sдр:

, (2.4)

.

Рисунок 10 – Принципиальная схема управления пневмоцилиндром

2.3 Разработка математической модели механики пневмопривода

Математической моделью механики пневмопривода является дифференциальное уравнение, составленное по принципу Даламбера:

, (2.5)

где m - масса подвижной части, 50 кг;

Кж.тр. – коэффициент жидкостного трения поршня о цилиндр, (Н·м)/(м·с-1);

Sп – площадь поршня, 0,015м2;

Р1, Р2 – давление в левой и правой полостях соответственно, МПа;

Fс.тр. – сила сухого трения в уплотнениях пневмоцилиндра, Н;

Fтех. – технологическая сила – сила трения подвижной части привода о стальную поверхность, Н.

Коэффициент жидкостного трения поршня о цилиндр Кж.тр определяется по формуле:

, (2.6)

где .

.

Сила сухого трения в уплотнениях пневмоцилиндра Fс.тр определяется по формуле:

, (2.7)

где dшт – диаметр штока, м;

.

Диаметр штока принимаем равным 20% от диаметра поршня:

.

По формуле 2.7 получаем:

.

Сила трения подвижной части привода о стальную поверхность Fтех. находим из выражения:

, (2.8)

где k – кэффициент трения стали о стальную поверхность, 0,1;

m - масса подвижной части, 50 кг.

Находим Fтех.:

.

Пусть , тогда уравнение 2.5 примет вид:

. (2.9)

Преобразовав по Лапласу выражение 2.9 имеем:

.

Получаем передаточную функцию механики привода W(s):

. (2.10)

Структурная схема S-модели механики пневмопривода изображена на рисунке 11.

Рисунок11 – S-модель механики пневмопривода

2.4 Разработка математической модели состояния воздуха в полостях пневмоцилиндра

Математическая модель состояния воздуха описывается адиабатой:

. (2.11)

где р – давление в полости, МПа;

V – объем полости, м3.

Принимаем произведение пропорциональным массе воздуха в полости:

. (2.12)

Для определения пропорциональности k берем 1м3 воздуха при атмосферном давлении. Тогда выражение 2.12 примет вид:

.

Следовательно:

.

Для разработки математической модели необходимо рассмотреть состояние воздуха в левой и правой полости.

Левая полость

Правая полость

,

где V01 – начальный объем полости,

1,6956·10-4м3.

,

где V02 – начальный объем полости,

24,6898·10-4м3.

С учетом уравнения массового расхода

,

масса воздуха определяется по формуле: .

.

.

На рисунках 12, 13 приведены S-модели состояния воздуха в левой и правой области соответственно.

Рисунок 12 – S-модель состояния воздуха в левой полости пневмопривода

Рисунок 13 – S-модель состояния воздуха в правой полости пневмопривода

2.5 Разработка математической модели аэромеханики пневмопривода

Математическая модель аэромеханики пневмопривода выражается уравнениями гидродинамики для двух полостей. Выражение 2.13 определяет массовый расход Qm1 воздуха в левой полости, выражение 2.14 – массовый расход Qm2 в правой полости.

. (2.13)

. (2.14)

Из выражений 2.13, 2.14 видно, что входной величиной для моделей аэромеханики воздуха в полостях пневмоцилиндра является давление в соответствующих областях, а выходной – массовый расход в соответствующих областях.

На рисунках 14, 15 приведены S-модели аэромеханики соответственно для левой и правой полости.

Рисунок 14 – S-модель аэромеханики в левой полости пневмопривода

Рисунок 15– S-модель аэромеханики в правой полости пневмопривода

2.6 Разработка схемы модели пневмопривода в приложении Simulink

Рассчитанные в пунктах 2.3, 2.4 и 2.5 данной работы модели для получения общей математической модели пневмопривода следует собрать в одну систему. При разработке модели всего привода пользуемся приложением Simulink пакета программ MATLAB.

На рисунке 23 приведена общая схема S-модели пневмопривода.

Рисунок 16 - Общая схема S-модели пневмопривода

2.7 Результаты моделирования и идентификация математической модели пневмопривода для САУ

Результаты моделирования представим в виде графиков.

На рисунке 17 приведен график зависимости перемещения поршня цилиндра от времени до достижения им крайнего правого положения (x=h=200мм).

На рисунке 18 показано изменение скорости поршня пневмоцилиндра за время движения к крайнему правому положению.

На рисунках 19, 20 отображена зависимость изменения величины давления воздуха соответственно в левой и правой полостях пневмоцилиндра.

На рисунках 21, 22 представлены графики расхода воздуха в левой и правой полостях цилиндра соответственно.

Рисунок 17 - График зависимости перемещения поршня от времени

Рисунок 18 - Изменение скорости поршня пневмоцилиндра

Рисунок 19- Зависимость изменения величины давления в левой полости

Рисунок20 - Зависимость изменения величины давления в правой полости

Рисунок 21 - График расхода воздуха в левой полости

Рисунок22 - График расхода воздуха в правой полости

Идентификацию пневмоцилиндра как объекта регулирования проводим по графику перемещения поршня.

Передаточную функцию цилиндра принимаем:

, (2.15)

Подбираем параметры Коб и Тоб так, чтобы полученная функция наиболее точно совпадала с графиком перемещения поршня, полученным при разработке математической модели пневмоцилиндра. Воспользуемся возможностью приложения Simulink создания подсистем для уменьшения визуального представления математической модели цилиндра. На рисунке 23 представлена S-модель идентификации математической модели пневмопривода для САУ.

Рисунок 23 - S-модель идентификации ММ пневмопривода

Окончательно передаточная функция цилиндра принимает вид:

.

На рисунке 24 показаны два графика математических моделей, рассчитанной и принятой в результате идентификации.

На рисунке 25 приведен график невязки двух рассматриваемых моделей. Из него следует, что полученная в результате идентификации модель может быть принята как передаточная функция объекта, так как разница между принятой и рассчитанной моделями не превышает 5% от максимального значение перемещения поршня x .

Рисунок 24 – Графики рассчитанной и принятой математических моделей

Рисунок 25 - график невязки двух рассматриваемых моделей

Для осуществления автоматического управления рассматриваемым пневмоприводом необходимо определить параметры датчиков, которые будут использованы в системе.

Для САУ пневмопривода требуются два датчика: перемещения и скорости, с коэффициентами усиления сигнала Кx и Кx` соответственно. Для их определения примем все управляющие аналоговые сигналы равными в диапазоне от –1 до +1В.

Коэффициент усиления датчика перемещения Кx определим по формуле:

, (2.16)

.

, (2.17)

.



Заключение

В результате выполнения данной работы была проведена разработка электромеханического привода главного движения станка 1П756ДМ и пневматического привода переключения скоростей шпинделя станка 1740РФ3, были получены математические модели вышеперечисленных систем как объектов управления САУ, рассчитаны параметры датчиков, необходимых для осуществления автоматизированного управления.

Список использованных источников

  1. Металлорежущие станки /Под ред.В.Э.Пуша. --М.: Машинострое-ние, 1985.-468с.

  2. Коловский М.З. Динамика машин .- Л.: Машиностроение, 1989.- 288с.

  3. Решетов Д.Н., Портман В.Т. Точность металлорежущих станков.-М.: Машиностроение, 1986.-386с.

  4. Ривин Е.И. Динамика приводов станков. - М.: Машиностроение, 1966.- 203 с.

  5. Программа дисциплины и методические указания к выполнению курсовой работы по дисциплине "Технические средства автоматизации" для студентов специальности 2102 - Автоматизация технологических процессов и производств для студентов очной и заочной формы обучения/Кубан. гос. технол. ун-т. Сост.: Ю.Е. Кичкарь, Краснодар, 2005. - 47 с.

Характеристики

Тип файла
Документ
Размер
21,25 Mb
Тип материала
Учебное заведение
Неизвестно

Список файлов курсовой работы

Свежие статьи
Популярно сейчас
Как Вы думаете, сколько людей до Вас делали точно такое же задание? 99% студентов выполняют точно такие же задания, как и их предшественники год назад. Найдите нужный учебный материал на СтудИзбе!
Ответы на популярные вопросы
Да! Наши авторы собирают и выкладывают те работы, которые сдаются в Вашем учебном заведении ежегодно и уже проверены преподавателями.
Да! У нас любой человек может выложить любую учебную работу и зарабатывать на её продажах! Но каждый учебный материал публикуется только после тщательной проверки администрацией.
Вернём деньги! А если быть более точными, то автору даётся немного времени на исправление, а если не исправит или выйдет время, то вернём деньги в полном объёме!
Да! На равне с готовыми студенческими работами у нас продаются услуги. Цены на услуги видны сразу, то есть Вам нужно только указать параметры и сразу можно оплачивать.
Отзывы студентов
Ставлю 10/10
Все нравится, очень удобный сайт, помогает в учебе. Кроме этого, можно заработать самому, выставляя готовые учебные материалы на продажу здесь. Рейтинги и отзывы на преподавателей очень помогают сориентироваться в начале нового семестра. Спасибо за такую функцию. Ставлю максимальную оценку.
Лучшая платформа для успешной сдачи сессии
Познакомился со СтудИзбой благодаря своему другу, очень нравится интерфейс, количество доступных файлов, цена, в общем, все прекрасно. Даже сам продаю какие-то свои работы.
Студизба ван лав ❤
Очень офигенный сайт для студентов. Много полезных учебных материалов. Пользуюсь студизбой с октября 2021 года. Серьёзных нареканий нет. Хотелось бы, что бы ввели подписочную модель и сделали материалы дешевле 300 рублей в рамках подписки бесплатными.
Отличный сайт
Лично меня всё устраивает - и покупка, и продажа; и цены, и возможность предпросмотра куска файла, и обилие бесплатных файлов (в подборках по авторам, читай, ВУЗам и факультетам). Есть определённые баги, но всё решаемо, да и администраторы реагируют в течение суток.
Маленький отзыв о большом помощнике!
Студизба спасает в те моменты, когда сроки горят, а работ накопилось достаточно. Довольно удобный сайт с простой навигацией и огромным количеством материалов.
Студ. Изба как крупнейший сборник работ для студентов
Тут дофига бывает всего полезного. Печально, что бывают предметы по которым даже одного бесплатного решения нет, но это скорее вопрос к студентам. В остальном всё здорово.
Спасательный островок
Если уже не успеваешь разобраться или застрял на каком-то задание поможет тебе быстро и недорого решить твою проблему.
Всё и так отлично
Всё очень удобно. Особенно круто, что есть система бонусов и можно выводить остатки денег. Очень много качественных бесплатных файлов.
Отзыв о системе "Студизба"
Отличная платформа для распространения работ, востребованных студентами. Хорошо налаженная и качественная работа сайта, огромная база заданий и аудитория.
Отличный помощник
Отличный сайт с кучей полезных файлов, позволяющий найти много методичек / учебников / отзывов о вузах и преподователях.
Отлично помогает студентам в любой момент для решения трудных и незамедлительных задач
Хотелось бы больше конкретной информации о преподавателях. А так в принципе хороший сайт, всегда им пользуюсь и ни разу не было желания прекратить. Хороший сайт для помощи студентам, удобный и приятный интерфейс. Из недостатков можно выделить только отсутствия небольшого количества файлов.
Спасибо за шикарный сайт
Великолепный сайт на котором студент за не большие деньги может найти помощь с дз, проектами курсовыми, лабораторными, а также узнать отзывы на преподавателей и бесплатно скачать пособия.
Популярные преподаватели
Добавляйте материалы
и зарабатывайте!
Продажи идут автоматически
6553
Авторов
на СтудИзбе
299
Средний доход
с одного платного файла
Обучение Подробнее