ПОЗИЦИОННЫЙ ПНЕВМОПРИВОД ПОВЫШЕННОГО БЫСТРОДЕЙСТВИЯ И ТОЧНОСТИ тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.02.02, кандидат наук Дао Тхе Ань

• Дао Тхе Ань
• кандидат наук
• 2016

Оглавление диссертации кандидат наук Дао Тхе Ань

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ПНЕВМАТИЧЕСКИЕ ПОЗИЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ

ПРИВОДОВ ИСПОЛНИТЕЛЬНЫХ ДВИЖЕНИЙ МЕХАНИЗМ

И МАШИН. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА

1.1. Рациональные области применения пневматических приводов в механизмах технологического оборудования

1.2. Основные направления повышения производительности технологического оборудования

1.3. Особенности функционирования различных исполнительных движений приводов

1.4. Анализ исследований автоматизированных пневматических приводов

1.5. Позиционные пневмоприводы с тормозными устройствами, обоснование задач и направления исследований

1.6. Выводы

ГЛАВА 2. СХЕМОТЕХНИЧЕСКИЙ ПОИСК СИСТЕМ

ПОЗИЦИОННОГО ПНЕВМАТИЧЕСКОГО ПРИВОДА С

УЛУЧШЕННЫМИ ХАРАКТЕРИСТИКАМИ

2.1. Обоснование структруры и техники позиционного пневмопривода повышенного быстродействия и точности

2.2. Разработка пневмокинематической схемы автоматизированного позиционного привода

2.3. Разработка пневмомеханического контура управления

2.3.1. Многопараметрический пневмомеханический датчик (МПМД)

2.3.2. Пневмомеханическое тормозное и фиксирующое устройство

2.4. Идентификация характеристик многопараметрического пневмомеханического датчика

2.4.1. Геометрическая характрестика проточной части датчика

2.4.2. Методика и стенд для исследования пневматических характеристик датчика

2.4.3. Раходно-перепадные характеристики датчика

2.5. Формирование математической модели тормозного устройства с пневматическим управлением

2.6. Обоснование материалов и параметров процесса пары трения тормоза

2.7. Разработка блока автоматического управления пневмоприводом

2.8. Выводы

ГЛАВА 3. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССА

ПОЗИЦИОНИРОВАНИЯ ПНЕВМОПРИВОДА С

ПНЕВМОМЕХАНИЧЕСКИМ КОНТУРОМ УПРАВЛЕНИЯ

3.1. Формирование обобщенной математической модели пневмомеханической системы привода

3.2. Исследование переходных процессов динамической системы привода

3.3. Исследование влияния пневмомеханических (силовых и кинематических) характеристик привода на быстродействие и точность позиционирования

3.4. Выводы

ГЛАВА 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ПОЗИЦИОННОГО

ПНЕВМОПРИВОДА

4.1. Цели и задачи экспериментальных исследований. Методология

построения и выполнения эксперимента

4.2 Специальное стендовое оборудование

3.3. Методика, планирование и результаты исследований влияния пневмомеханичесих факторов системы привода на прцесс позиционирования

4.4. Методика, постановки, проведения и результаты многофакторного эскперимента, устанавливающего взаимное влияние силовых факторов привода на быстродействия и точность исполнения позиционных циклов

4.5. Выводы

ГЛАВА 5. МЕТОДИКА ИНЖЕНЕРНОГО РАСЧЕТА РЕКОМЕНДАЦИИ К

ПРОЕКТИРОВАНИЮ АПП. АПРОБАЦИЯ И ВНЕДРЕНИЕ

РЕЗУЛЬТАТОВ ДИССЕРТАЦИОННОГО ИССЛЕДОВАНИЯ

5.1. Методология и алгоритм расчета автоматизированного пневмопривода с внешним тормозным устройством

5.2. Методика расчета основных парамеров АПП

5.2.1. Анализ технического задания на проектирования привода, формирование исходных данных для расчета силовых подсистем привода

5.2.2. Кинематический и грузочный расчет

5.2.3. Расчет параметров и выбор типоразмера пневматического цилиндра

5.2.4. Расчет параметров и выбор пневматических аппаратов

5.2.5. Расчет параметров и выбор пневматических трубопроводов

5.2.6. Расчет рабочей температуры газа в пневмосистеме

5.3. Разработка управляющей подсистемы АПП

5.4. Внедрение результатов научно-исследовательской работы в образовательный процесс ВУЗа, промышленная апробация

5.5. Выводы

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЯ

Приложение А

Приложение Б

Приложение В

Приложение Г

Приложение Д

Приложение Е

Приложение Ж

Приложение И

Приложение К

Приложение Л

Приложение Н

Приложение П

Приложение Р

Приложение С

Приложение Т

Приложение У

Приложение Ф

Приложение Х

Приложение Ц

Приложение Ш

Приложение Щ

Приложение Э

Приложение Ю

ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И СОКРАЩЕНИЯ, ПРИНЯТЫЕ В РАБОТЕ

АПП - Автоматизированный пневматический привод

ППП - Позиционный пневматический привод

МФУУ - Многофункциональное устройство управления

ПЛК - Программируемый логический контроллер

ЧПУ - Числовое программное управление

США - Соединенные Штаты Америки

САР - Система автоматического регулирования

САУ - Система автоматического управления

ОУ - Объект управления

УУ - Устройство управления

ИД - Исполнительный двигатель

ПСУ - Пневматическая система управления

ПМПУ - Пневмомеханическое позиционное устройство

СПЦ - Силовой пневмоцилиндр

МУТ - Механическое устройство торможения

ПМУТ - Пневмомеханическое устройство торможения

ИМ - Исполнительный механизм

ППМ - Передаточно-преобразующий механизм

МПМД - Многопараметрический пневмомеханический датчик

ИБ - Измерительный блок

ЗП - Задатчик перемещений

ДД - Датчик давления

ПЗУ - Программируемое задающее устройство

ПЦ - Силовой пневмоцилиндр

УПВ - Узел подготовки воздуха

ПР - Промышленный робот

ПЦТ - пневматический цилиндр торможения

ДП - Датчик перемещения

ЦАП - Аналого-цифровой преобразователь

ПС - Персональный компьютер

УФКМ - Углеродный фрикционный композиционный материал

ПМПП - Пневмомеханический позиционный привод

В - Вычисление

Э - Эксперимент

СР - Система резистора

ЭВМ - Электронная вычислительная машина

КПД - Коэффициент полезного действия

САПР - Система автоматического проектирования

КД - Конструкторская документация

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «ПОЗИЦИОННЫЙ ПНЕВМОПРИВОД ПОВЫШЕННОГО БЫСТРОДЕЙСТВИЯ И ТОЧНОСТИ»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы исследования. Уровень развития современной техники во многом определяется эффективностью систем приводов, обеспечивающих движения целевых механизмов в технологическом оборудовании и, как следствие, требуемые производительность и точность рабочих процессов. Поэтому совершенствование действующих и создание новых машин и механизмов требует развития приводостроения и создания новых систем приводов, способных конкурировать с известными схемотехническими решениями.

В этих условиях создание автоматизированных позиционных приводов является важной научно-технической задачей.

Обладая известными преимуществами (простота передачи энергии, высокое быстродействие, хорошие массогабаритные характеристики, возможность бесступенчатого регулирования скорости и др.), пневмоприводы являются перспективным направленным решения этой задачи. Они широко применяются в позиционирующих механизмах, особенно в комбинированных пневмомеханических и пнев-моэлектрических системах приводов, которые при определённых решениях образуют мехатронные системы. Это позволяет расширить возможности структурного и параметрического синтеза программной и аппаратной реализаций алгоритмов.

Исследование дальнейших путей повышения быстродействия и увеличения точности позиционирования систем пневматических приводов стало предметом научного исследования и схемотехнического поиска, выполненного автором диссертации.

Степень разработанности темы исследования.

Современные позиционные пневматические приводы общепромышленного исполнения при скоростях перемещения до 30 мм/с имеют точность позиционирования 1% от величины перемещения (в специальном исполнении - до 100 мм/с и до 0,4%). Они уступают по этим показателям электрическим позиционным приводам.

Возможности известных позиционных пневматических приводов в реализации заданных позиционных циклов ограничиваются тем, что траектория движения обеспечивается управлением потоками сжатого воздуха в напорной или сливной магистралях и полостях пневмодвигателя. Существенная сжимаемость и сложная термодинамика потока воздуха - основная причина такого ограничения.

В этих условия применение внешних тормозных устройств является направлением поиска решения задачи.

Цели и задачи исследования. Целью диссертационного исследования является повышение эффективности исполнительных движений механизмов и машин путем создания автоматизированного позиционного пневмопривода повышенного быстродействия и точности.

Для достижения поставленной цели в диссертации решаются следующие задачи:

1. Обосновывается структура и средства построения автоматизированного позиционного пневмопривода повышенного быстродействия и точности (АПП).

2. Схемотехнический поиск и создание мехатронного электропневматического контура управления траекториями оптимальных позиционных циклов.

3. Разработка обобщенной динамической математической модели пневмомеханической системы предлагаемого привода, способной описывать различные позиционные циклы в реальном времени и пространстве.

4. Моделирование типовых позиционных циклов промышленного робота, установление влияние кинематических и силовых параметров привода на быстродействие и точность выполнения исполнительных координатных перемещений.

5. Экспериментальные исследования на стенде-модели промышленного робота для идентификации реальных характеристик АПП, установление зависимости длительности и точности позиционных циклов от массовых, кинематических и силовых характеристик привода, определение зон «устойчивого позиционирования».

6. Разработка методики инженерного расчёта предлагаемого АПП, рекомендаций по его накладке, эксплуатации и обслуживанию, что обеспечит сокращение сроков и средств при проектировании.

7. Аппробация и внедрение результатов исследования, разработка рекомендаций для промышленной рациональной эксплуатации и обслуживания АПП.

Научная новизна:

1. Обоснованы способ и средства построения автоматизированного позиционного пневмопривода с пневмомеханическим контуром управления и внешним тормозным устройством, обеспечивающими максимальное быстродействие координатных перемещений при заданной точности и надежную фиксацию положения целевого механизма машин.

2. Создана обобщенная математическая модель динамической системы позиционного пневмопривода с пневмомеханическим контуром управления, позволяющая адекватно описывать поведение всех подсистем привода в реальном времени и пространстве.

3. Выявлены зависимости длительности и точности позиционных перемещений от массовых, кинематических и силовых характеристик механизмов позиционирования, формирующих зоны «устойчивого позиционирования».

Теоретическая и практическая значимость.

Практическая значимость исследования заключается в:

1. Схемотехнической реализации, идентификации реальных кинематических и силовых характеристик предлагаемого пневмопривода с оригинальным пневмомеханическим контуром управления алгоритмами позиционных циклов.

2. Разработке и внедрении программной поддержки в виде компьютерной управляющей программы, организующей оптимальный позиционный цикл.

3. Обосновании применения во внешних пневмомеханических тормозных устройствах новых фрикционно-износных отечественных углеродных композиционных материалов (Арголон-ТХ, сагЬешх-4000), что обеспечивает интенсивное торможение и надежную фиксацию механизма позиционирования.

4. Апробации и принятии к внедрению методики инженерного расчета автоматизированного позиционного пневмопривода с пневмомеханическим контуром управления позиционными циклами.

Теоретическая значимость выполненного исследования:

1. Предложено аналитическое описание сложной пневмомеханической системы позиционного пневмопривода с учетом термодинамики поведения потока сжатого воздуха и подмодели контура с пневмомеханическими управляющими связями.

2. Полнофакторным экспериментом получены эмпирические модели, раскрывающие взаимное влияние основных факторов (массовых, кинематических, силовых и управляющих воздействий) на качество процесса позиционирования.

3. На основе математических моделей и натурных экспериментов созданы алгоритмы и опытные управляющие компьютерные программы, поддерживающие оптимальные траектории движения привода с максимальным быстродействием при заданной точности позиционирования.

4. Реализованы разработки всех подсистем, необходимых для изготовления комплектного АПП на модульном принципе, произведён его опытный образец и адаптирован к учебному процессу в ВУЗе.

5. Предложенный пневмомеханический контур управления позволяет обеспечить исполнение заданных позиционных циклов, осуществлять постоянный мониторинг кинематических, силовых и энергических характеристик, что позволяет диагностировать состояние АПП «на ходу», формировать корректирующие управляющие воздействия для поддержания оптимальных траекторий движения.

Положения, выносимые на защиту:

1. Структура и техническое исполнение АПП с контуром пневмомеханического управления, реализуемым многопараметрическим пневмомеханическим датчиком и внешним тормозным устройством в виде управляемого пневмомеханического тормоза.

2. Обобщенная динамическая математическая модель пневмомеханической системы привода, описывающаяся ее поведение при различных алгоритмах управления позиционными циклами.

3. Зависимости длительности и точности позиционных циклов от внешних воздействий на механизм позиционирования, позволяющие устанавливать характеристики реальных приводов.

4. Методика инженерного расчета АПП с внешними тормозными устройствами, рекомендации по накладке, мониторингу функционального и параметрического состояния, обслуживанию и эксплуатации.

Методология и методы исследования.

1. Комплексное решение научно-технической задачи на основе анализа, схемотехнического поиска, исследования, синтеза полученных знаний для создания системы АПП, повышающего быстродействие и точность механизмов позиционирования машин (на примере промышленного робота).

2. Применялись методы эмпирического поискового конструирования; экспериментальной и аналитической идентификации характеристик процессов поведения устройств и подсистем привода на специальном стендовом оборудовании; полнофакторный эксперимент с мониторингом параметров состояния и поведения с осцилографированием и последующей статистической обработкой, оценкой и визуализацией результатов.

Степень достоверности и апробация результатов.

Достоверность результатов исследования обеспечивалась идентификацией параметрических оценок на специальном стенде-модели привода, построенном на принципах подобия пневмомеханических процессов с допустимыми ограничениями. При этом уточнялись значения коэффициентов и показателей, участвующих в математических моделях.

Достоверность синтеза полученных данных подтверждается допустимым совпадением результатов вычислительного и натурного экспериментов, построен-

ных на их основе графиках и эмпирических зависимостях. При этом подтверждается и адекватность обобщенной математической модели, описывающей реальные позиционные процессы.

Основные результаты работы докладывались на международных научно-технических конференция:

• Инновация, экология и ресурсосберегающие технологии на предприятиях машиностроения, авиастроения, транспорта и сельского хозяйства. г. Ростов-на-Дону, 2014 г.;

• Динамика и виброакстика машин, СГАУ, г. Самара, 2012 г., 2014 г.;

• Гидравлические машины, гидроприводы и гидропневмоавтоматика, МЭИ, Москва, 2015 г.;

• Юбилейной конференции студентов и молодых ученых, посвященной 85-летию ДГТУ, г. Ростов-на-Дону, 2015 г.;

• Гидравлические машины, гидроприводы и гидропневмоавтоматика, МГТУ им. Баумана, Москва, 2014 г.

Основные результаты диссертационного исследования представлены в трех изданиях открытой печати, регламентируемых ВАК РФ и одном международном.

ГЛАВА 1. ПНЕВМАТИЧЕСКИЕ ПОЗИЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ

ПРИВОДОВ ИСПОЛНИТЕЛЬНЫХ ДВИЖЕНИЙ МЕХАНИЗМ И МАШИН. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА.

1.1. Рациональные области применения пневматических приводов в механизмах технологического оборудования

Эффективность общественного производства во многом определятся уровнем развития машиностроения- основной отрасли промышленности. Оно обеспечивает экономику орудиями труда и средствами производства, создавая надежный фундамент развития промышленности, сельсхого хозяйства социальной сферы.

В этих условия постоянно актуализируется проблема совершенствования действующей и создания новой техники с эффективными целевыми механизмами, обеспечивающими интенсификацию их рабочих и технологических процессов и как следствие - повышение производительности и качества обработки различных материалов и изделий.

Обладая известными преимуществами пневматические приводы традиционно широко применяются в тех отраслях, где необходимо обеспечить пожаро- и взры-вобезопасность, высокие требования по безопасности воздействия на окружающую среду. К этим отраслям относятся химическая промышленность, а также пищевая, машиностроительная, деревообрабатывающая и некоторые специальные отрасли, где требуется обеспечить надёжную работу в условиях вибраций, ударов, электромагнитных и радиационных воздействий [54, 56]. Автоматические пневмоприводы, обладая известными преимуществами, такими как высокая скорость перемещения выходного звена, пожаровзрывобезопасность, экологическая чистота, надежность, гибкость компановки в ограниченном пространстве, позволяют эффективно осу-щесвлять автоматизацию технологических процессов и оборудования. Значительное количество современного промышленного оборудования оснащается автоматическими пневматическими приводами (АПП). К этому оборудованию относятся

упаковочные, сварочные, литейные машины; манипуляторы, роботы и робототех-нические комплексы; КПО; деревообрабатывающее оборудование; оборудование для пищевой промышленности.

В металлообрабатывающих станках широко применяют АПП для выполнения вспомогательных операций (зажим-разжим, фиксация, ориентирование, транспортирование, в сборочных и контрольно-измерительных приспособлениях). Это позволяет полностью или частично исключить участие оператора в тяжелых и монотонных работах, увеличить производительность оборудования в 1,5 - 4 раза [31, 73, 93].

Рациональные области применения пневматических систем приводов в машиностроении поясняют рисунки 1.1 - 1.6, где представлены характерные для этой отрасли исполнительные механизмы и машины с автоматизированными пневмоприводами.

На рисунке 1. 1 представлена пневматическая универсальная силовая головка [8, 32], которая используется в различных металлорежущих станках в качестве привода. Особенность данной головки заключается в использовании рычага специальной формы, который позволяет формировать усилие в двух направлениях: вверх-вниз или вперед-назад. Головка может использоваться и серийном, и в штучном производствах.

-332

Рисунок 1.1 - Универсальная пневматическая силовая головка

Пневматическая силовая головка содержит две выпуклые диафрагмы 5, встроенные в корпус 7, между которыми установлен шток 6. Рычаг 4 качается вокруг оси 3. Один конец рычага 4, качающегося вокруг оси 3, закреплён с помощью ролика в окне штока 6. Другие два конца рычага (также оснащённые роликами 1, посаженными на оси 2) используются для воздействия на приспособления, установленные на станке. Подача воздуха в полости головки осуществляется распределителем 9 с ручным управлением (с помощью рукоятки 8), установленным непосредственно на корпусе силовой головки. Переключением распределителя воздух подаётся в верхнюю или нижнюю полость головки, при этом вторая полость сообщается с атмосферой. Под действием давления сжатого воздуха происходит перемещение штока, соответственно поворачивается рычаг, действующий на зажимное устройство приспособления.

На рисунке 1.2 представлена пневмогидравлическая силовая головка фирмы «Рипаблик Тул» (США) [8, 64].

Я 11 1.4 IX 1.1 9

Рисунок 1.2 - Пневмогидравлическая схема силовой головки фирмы «Рипаблик-Тул»

Головка содержит три пневмогидравлических цилиндра: основной 3 и два вспомогательных 4, 5. Поршнем основного цилиндра является пиноль 2, внутри которой на подшипниках установлен шпиндель 1. Вспомогательные цилиндры расположены на одной оси и разделены между собой перегородкой 6. Левые полости вспомогательных цилиндров цилиндров соединены между собой и подключены к левому порту пневмораспределителя 7 с электроуправлением. Левая полость основного цилиндра подключена к правому порту распределителя. Правые полости всех цилиндров соединены между собой и заполнены рабочей жидкостью (маслом). Вращение от вала электромотора 8 передаётся шпинделю через втулку 9. При подаче сжатого воздуха из правого порта распределителя в левую полость цилиндра 3 происходит выдвижение пиноли вместе со шпинделем вправо.

При движении птноли 2 вправо рабочая жидкость вытесняется из правой полости цилиндра 3 сначала в правую полость цилиндра 4, вызывая перемещение его поршня 10 влево. При этом пиноль движется со скоростью быстрой подачи до тех пор, пока поршень 10 не упрётся в регулируемый упор 11. После этого масло поступает в правую полость цилиндра 5 через регулируемый дроссель 12. С помощью дросселя настраивается скорость рабочей подачи. При достижении пинолью 2 упора 14, давление в правой полости цилиндра 3 возрастает и воздействует на поршень 13, который перемещаясь, замыкает электрический контакт. Сигнал, проходящий через контакт, используется для переключения распределителя 7. При этом сжатый воздух подаётся в левые полости вспомогательных цилиндров 4 и 5, а левая полость цилиндра 3 подключается к атмосфере. Поршни вспомогательных цилиндров перемещаются вправо, при этом масло вытесняется в правую полость цилиндра 3, происходит движение пиноли в исходную позицию со скоростью быстрой подачи (масло, вытесняемое из правой полости цилиндра 5, проходит через обратный клапан 16). В конце обратного хода пиноль 2 воздействует на плунжер 17 электровыключателя 18, сигнализируя об окончании цикла работы.

На рисунке 1.3. представлены оригинальные малогабаритные силовые головки с пневмоприводом подачи фирмы «Дюмор» (США). Головки могут использоваться на агрегатных сверлильных станках [32, 64].

Рисунок 1.3 - Силовая головка с пневматическим приводом подачи фирмы «Дюмор»

Корпус головки 2 одновременно является и гильзой цилиндра. Внутри поршня 3 установлен электромотор 1. К одному концу вала электромотора прикреплён сверлильный патрон 4, ко второму - регулятор трехлопастного компрессора 5. Когда электромотор вращается, компрессор всасывает воздух из атмосферы через фильтр и регулятор 6 и нагнетает его в полость между крышкой 7 и корпусом 2. Под действием давления сжатого воздуха поршень перемещается вниз. Потребление всасываемого воздуха регулируется с помощью специальной шайбы.

Пневматическая сверлильная машина РС-8, показанная на рисунке 1.4, предназначена для сверления отверстий диаметром до 8 мм в мягкой стали и сплавах из цветных металлов [22].

Рисунок 1.4 - Сверлильная машина РС-8

В корпусе 10 смонтированы все узлы сверлильной машины. К ним относятся: курок 1 механизма выпуска сжатого воздуха; пневмомотор, включающий статор 3, ротор 4, лопатки 5; зубчатый планетарный редуктор 20; шпиндель 12. В шпинделе установлен конус для крепления патрона со сверлом.

В торце рукоятки закреплён ниппель, который подключается к магистрали сжатого воздуха. При нажатии курка 1 открывается шариковый клапан 2, и сжатый воздух подаётся в статор пневмомотора, заставляя вращаться ротор. Отработанный воздух сбрасывается в атмосферу через отверстия в статоре. При повороте курка в обратном направлении шариковый клапан закрывается под действием пружины 13 и пневмомотор останавливается.

На рисунке 1.5 показан пневматический привод, который установлен на револьверном станке модели 136 [8]. На фундаменте рядом со станком установлен пневматический цилиндр 1, полости которого подключены к распределителю 3. Шток цилиндра рычагом 2 связан с валиком 4 управления цанговым патроном.

Пневматические приводы также могут устанавливаться для механизации подачи прутка до упора с последующим зажимом.

Рисунок 1.5 - механизм револьверного станка модели 136

На практике для обработки деталей с отверстиями применяют плавающие или двухкоординатные столы различных конструкций.

На рисунке 1.6 показана конструкция плавающего стола, который разработал новатор М. З. Запольских [8, 64].

В основании 1 размещён шток пневмокамеры 5. В штоке прочно укркплена диафрагма 4 с помощью завальцовки. Другая часть диафрагмы завальцована в корпусе 3. Основание устанавливается на столе сверлильного станка.

Шток жёстко связан с подвижной плитой 2 с помощью винтов 9. На плите с помощью Т-образных пазов устанавливается кондуктор. Плита 2 может перемещаться с помощью рукояток 8. После установки плиты в заданную позицию, поворачивая рукоятку крана 10, подают сжатый воздух к диафрагме. Под действием сжатого воздуха диафрагма прогибается, шток 5 перемещается вниз и надежно прижимает верхнюю плиту к основанию.

А-А

Рисунок 1.6 - Плавающий стол с диафрагменным пневмоприводом

Рациональные области применения пневматических систем приводов в робототехнике поясняют рисунки 1.7, 1.8, где представлено характерное для этой области автоматизированных промышленных роботов оборудование.

С.В. Черновым, А.П. Могилевским, О.Е. Лукьяновым (RU 2379174) был разработан манипулятор подачи заготовок для токарного станка с ЧПУ (рисунок 1.7). Манипулятор включает основание 1, на котором установлена механическая рука 2. Рука имеет возможность горизонтального и вертикального перемещения, которые осуществляются пневматическими цилиндрами 4 и 5. Цилиндры соединены между собой ортогонально. На цилиндре 5 установлен пневматический захват 3, выполненный в виде двух скоб 6 с цилиндрическими внутренними поверхностями и снабженный пневмоцилиндром для зажима и разжима скоб. Характерным является требование высокой (±0,5 мм) точности позиционирования при значительных технологических нагрузках [2].

Рисунок 1.7 - Манипулятор подачи заготовок на токарном станке с ЧПУ

Устройство для точечной сварки конструкций, в частности, кузовов автомобилей или их подсборок, разработанное Джанркарло Альборанте (Яи 2168403), по-

казано на рисунке 1.8 [1].

ю ю

Рисунок 1.8 - Автомат для точечной сварки с пневмомеханизмами Устройство для точечной сварки содержит сварочный пост 1, линейный транспортер 2, платформу или поддон 5. Транспортёр предназначен для транспортирования свариваемых панелей 3 и днищ кузовов 4. Платформа оснащена средствами блокирования панели днища на сварочном посту в строго определенном положении.

С двух сторон линейного транспортера 2, обеспечены две пары установочных ворот 6Ь, 6Я и 7Ь, 7Я, оснащенных зажимными устройствами, предназначенными для установки положения частей двух разных типов кузовов для надлежащей сварки на сварочном посту.

Сборка свариваемого кузова также осущесвляется на сварочном посту, поскольку он оснащён программируемыми роботами 10 любого известного типа.

Таким образом, можно выделить следующие области применения пневмоси-стем, определяемые особенностями поведения газов, проявляемыми в условиях различных пневмомеханических процессов [93, 95]:

- Силовые пневматические приводы целевых механизмов технологического оборудования: зажимные, технологические, транспортные, подъемные;

- позиционирование: позиционные и контурные приводы;

- управление процессами: следящих приводов, позиционных, системы цикловых, САУ, САР;

- обеспечение необходимого микроклимата в рабочей зоне - системы кондиционирования воздуха, вентиляции, отопления;

- уменьшение трения в подвижных сопряжениях деталей машин - газовые подшипники, статические и динамические подшипники, системы смазки;

- поддержание процессов жизнедеятельности - приводы медицинской техники, системы пожаротушения

- энергетика: альтернативные источники электроэнергии, преобразование энергии потока жидкостей и газов.

1.2. Основные направления повышения производительности технологического оборудования

Главной задачей машиностроения является обеспечение всех отраслей промышленного производства высокоэффективными машинами и оборудованием; повышение технического уровня, качества и конкурентоспособности продукции не

только на внутреннем, но и на внешнем рынке; достижение передовых научно-технических позиций; быстрый переход на производство новых поколений машин и механизмов, обеспечивающих многократный рост производительности труда и внедрение прогрессивных технологий, самое главное, энерго- и ресурсосберегающих; подъем уровня механизации и автоматизации всех стадий производственной разработки образцов до массового выпуска готовых изделий [61, 95] .

Основными направлениями повышения производительности механической обработки являются:

- совершенствование методов изготовления заготовок для приближения их форм к формам готовых деталей и достижения более точных размеров.

- совершенствование механической обработки путем:

1) механизации, автоматизации производственных процессов;

2) осуществления сокрашения технологического процесса с помощью многошпиндельных и многорезцовых станков, позволяющих выполнение различных переходов и обработку нескольких заготовок одновременно;

3) улучшения режимов резания с применением высококачественных материалов и рациональных конструкций режущих инструментов, а также с использованием наиболее современных агрегатов;

4) сокрашения времени на установку, закрепление заготовок, раскрепление обработанных на станках деталей при помощи более совершенных приспособлений с электрическими, гидравлическими и пневматическими приводами;

5) уменьшения времени измерения заготовок в процессе обработки с помощью механизированных и автоматизированных контрольных устройств;

6) применения многостаночного обслуживания;

7) сокрашение времени на транспортировку деталей.

Одно из направлений повышения производительности механической обработки - оптимизация режимов резания высокоэнергетических материалов (ВЭМ), которая в общем случае представляет собой задачу нахождения минимума (максимума) целевой функции (критерия оптимальности) Qc [61]:

25

X

0с = /(X, С, В), (1Л)

где X, С, В - вектор независимых, фиксированных, расчетных параметров соответственно.

При оптимизации режимов резания в качестве целевой функции целесообразно принять показатель производительности П - число деталей Ыдв партии, отнесенное к фонду времени П

N Д

, (1.2) Фонд времени на обработку партии деталей определяется следующим образом:

/ = г Ып + г гмашМд + го + гт , (1.3)

П маш Д см в^-т ПЗ ? V /

ст

где гмаш - машинное время; гсм - время смены и наладки инструмента; tcт - период стойкости инструмента; - вспомогательное время на одну деталь;^т = гсм/гмаш -число деталей, обработанных одним инструментом; гПЗ - подготовительно-заключительное время.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Дао Тхе Ань, 2016 год

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. А. с. 2168403 RU, МПК В23 К37/047. Устройство для точечной сварки конструкций, образуемых из металлических элементов, в частности, кузовов автомобилей или их подсборок - Джанкарло Альборанте 1Т), -№ 97117859/0207; заявлено 07.10.97; Опубл. 10.06.01. Бюл. №23.- С. 3. ил.

2. А. с. 2379174 RU, МПК В25 J9/14. манипулятор подачи заготовок на токарном станке с ЧПУ.- С. В. Чернов, А. П. Могилевский, О. Е. Лукьянов RU), -№ 2007141697/02- 09; заявлено 20.05.09; Опубл. 20.01.10. Бюл. №19.- С. 4. ил.

3. Адлер, Ю. П. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий / Ю. П. Адлер, Е. В. Маркова, Ю. Б. Грановский. - М.: Наука, 1976.-280 с.

4. Айвазян, С. А. Прикладная статистика. Исследование зависимостей. Справ. изд. / С. А. Айвазян, И. С. Енюков, Л. Д. Мешалкин. Под ред. С.А. Айвазяна. - М.: Финансы и статистика, 1985.- 487 с.

5. Акуленко, Л. Д. Асимптотические методы оптимального управления / Л. Д. Акуленко. -М.: Наука. Гл. ред. физ.- мат. лит, 1987.-386 с.

6. Алгабачиев, А. Ю.Оценка упругопластических свойств фрикционного контакта при трении углеродных фрикционных композиционных материалов [текст] / А. Ю. Албагачиев, В. Н. Скворцов, В. Н. Пучков // Фундаментальные и прикладные проблемы техники и технологии. - 2014. -. № 1 (303). С. 45-54.

7. Александров, М. П. Тормозные устройства: справочник. / М. П. Александров, А. Г. Лысяков, В. Н. Федосеев, М. В. Новожилов. - м.: машиностроение, 1985.312 с.

8. Ансеров, М. А. Приспособление для металлорежущих станков расчет и конструкции / М. А. Ансеров. - М.: Машиностроение, 1960.-625 с.

9. Безменов, В. С.Пневмоэлектронный дозатор жидких продуктов повышенной точности [Текст] / В. С. Безменов, В. А. Ефремов, Т. К. Ефремова, В. В. Руднев,

A. А. Тагаевская // Датчики и системы. - 2006. -. Вып. № 9. С. 43 - 45 с.

10. Безменов, В. С.Безарматурные системы порционного дозирования химреагентов для установок очистки производственных сточных вод [Текст] /

B. С. Безменов, Т. К. Ефремова, А. А. Тагаевская, А. Н. Шубин // Датчики и системы. - 2001. -. Вып. № 1,. С. 35-39 с.

11. Безменов, В. С.Принципы построения комбинированных систем управления объектами очистки промстоков на основе применения специализированных пневматических дозаторов химреагентов [Текст] / В. С. Безменов, А. А. Тагаевская // Автоматика и телемеханика. - 1995. -. Вып. № 8. С. 182-188 с.

12. Безменов, В. С. . Пневматические системы автоматического непрерывного дозирования жидких компонентов [Текст] / В. С. Безменов, А. А. Тагаевская // Приборы и системы. Управление, Контроль, Диагностика. - 1996. -. Вып. № 3.

C. 16 - 21 с.

13. Божкова, Л. В.Повышение производительности промышленного робота с пневмоприводом и цикловой системой управления [Текст] / Л. В. Божкова, О. А. Дащенко // Вестник машиностроения. - 1992. -. Вып. № 5. С. 30 - 33 с.

14. Болтянский, В. Г. Математические методы оптимального управления / В. Г. Болтянский. -М.: Наука, Гл. ред. физ.-мат. лит., 1968.-408 с.

15. Булаева, Е.К. .Динамический синтез пневмопривода при разных нагрузках и рабочих ходах [Текст] / Е. К. Булаева, В. М. Гуслиц, Е. Н. Докучаева // Пневматика и гидравлика. - 1990. -. Вып. № 15. С. 51 - 61 с.

16. Вальд, А. Последовательный анализ / А. Вальд. - М.: Физматгиз, 1960.-328 с.

17. Ванский, Ю. В. .Комплекс элементов и узлов агрегатно-интегральной струйной техники (АИСТ) [Текст] / Ю. В. Ванский, В. И. Зазулов, А. М. Касимов //

Пневматика и гидравлика.- М.: Машиностроение. - 1977. -. Вып. № 4. С. 80-92 с.

18. Веденяпин, Г. В. Общая методика экспериментального исследования и обработки опытных данных / Г. В. Веденяпин. - 3-е изд., доп. и перераб. -М.: Колос, 1973.-199 с.

19. Внучков, И. Н. Прикладной линейный регрессионный анализ / И. Н. Внучков, Л. Бояджиева, Е. Солаков. Пер. с болг. Ю.П.Адлера. - М.: Финансы и статистика, 1987.-239 с.

20. Гаврилов, М. А. Теория релейно-контактных схем. Анализ и синтез структуры релейно-контактных схем. / М. А. Гаврилов. М.: Л.: Изд-во АН СССР, 1950.435 с.

21. Галлямов, Ш. Р., Стариков, К. В., Целищев, В. А.Экспериментальное исследование характеристик пневмопривода FESTO с пропорциональным распределителем расхода [Текст] / Ш. Р. Галлямов, К. В. Стариков, В. А. Целищев // Вестник УТАТУ машиностроения. - 2011. -. Т. 15. № 1 (41). С. 26-33 с.

22. Гельберг, Б. Т. Ремонт промышленного оборудования: [учебник для сред. проф. тенхн. училиц] / Б. Т. Гельберг, Г. Д. Пекелис. изд. - 7е. перераб. и доп. М вышая школа, 1977.-292 с.

23. Герц Е. В.Динамика группового высокоскоростного пневмопривода с механическим пуском [Текст] / Е. В. Герц, Б. С. Долженков // Пневматика и гидравлика. Приводы и системы управления.- М.: Машиностроение. - 1975. -. Вып. № 2. С. 12 - 21 с.

24. Герц Е. В.Исследование переходных процессов в пневматических системах [Текст] / Е. В. Герц, В. И. Есинн, Ю. Г. Прядко // Механика машин. - 1974. -. Вып. № 43. С. 95 - 104 с.

25. Герц, Е. В. Пневматические устройства и системы в машиностроении: Справочник под ред. / Е. В. Герц. -М.: Машиностроение, 1981.- 408 с.

26. Герц, Е. В.Экспериментальное исследование пневмоприводов с торможением [Текст] / Е. В. Герц, Ю. Г. Воробейчук, А. А. Парой // Автомобильная промышленность. - 1968. -. Вып. № 3. С. 12 -17 с.

27. Герц, Е. В.Выбор параметров быстродействующего пневмопривода [Текст] / Е. В. Герц, Б. П. Долженков // Станки и инструмент. - 1977. -. Вып. № 4. С. 15 - 17 с.

28. Герц, Е. В. К воспроизведению заданного закона движения рабочего органа пневмопривода [Текст] / Е. В. Герц, А. А. Парой // Механика машин. - 1973. -. Вып. № 39. С. 114 - 120 с.

29. Герц, Е. В. Динамика пневматических систем машин / Е. В. Герц. - М.: Машиностроение, 1985.- 265 с.

30. Герц, Е.В. Пневматические приводы. Теория и расчет / Е. В. Герц. -М.: Машиностроение, 1969.-358 с.

31. Герц, Е.В. Расчет пневмоприводов / Е. В. Герц, Г. В. Крейнин. -М.: Машиностроение, 1975.-272 с.

32. Горошкин, А. К приспособоления для металлорежжущих станков / А. К. Горошкин. изд. 6-е. -М. Машиностроение, 1971.-384 с.

33. Горячева, И. Г. Механика фрикционного взаимодействия / И. Г. Горячева. - М.: Наука, 2001.-478 с.

34. Градецкий, В .Г.Пневматический робот с плавным торможением движения пневматического исполнительного механизма [Текст] / В. Г. Градецкий, А. А. Парой // Вестник машиностроения. - 1981. -. Вып. № 3. С. 5 - 8 с.

35. Гриценко, В.И. Повышение точности быстродействующего пневмогидравлического привода механизмов машин: дис... кад. техн. наук: 05.02.02 / Грищенко Вячеслав Игоревич. Ростов н/Д 2010.-161 с с.

36. Дао Тхе Ань.Моделирование процесса позиционирования пневмопривода промышленного робота [Текст] / Дао Тхе Ань., В. С. Сидоренко, Р. Н. Мажидов // молодежный научно-технический вестник, МГТУ им. Баумана. элет. Ресу. -2014. -. Режим доступа: http: //sntbul .bmstu.ru/doc/724469.html.

37. Дао Тхе Ань, Полешкин, М. С. Исследование рабочего цикла пневматического позиционного привода с управлением ПЛК [Электронный ресурс]/ДГТУ (метод. указания) — Ростов н/Д, -2015 /Режим доступа: http: //de. donstu.ru/CDOSite/Pages/Kafedra.aspx?idk=43 807

38. Дао Тхе Ань.Пневмомеханический датчик для позиционных приводов и машин повышенного быстродействия и точности / Дао Тхе Ань // Юбилейная конференция студентов и молодых ученых, посвящен-ная 85-летию ДГТУ: сбор. докладов. Форума [Электронный ресурс]/ ДГТУ. - Ростов н/Д,. - 2015. -. Вып. №2 ГОС. регистрации 2015627 от 21.12.2015. С. 270-279 с.,- Режим доступа: http: //ntb. donstu.ru/content/2015267

39. Дао Тхе Ань.Динамика быстродействующего позиционного пневмопривода робота с внешним тормозным устройством [Текст] / Дао Тхе Ань, В. С. Сидоренко, Д. Д. Дымочкин // Динамика и виброакустика машин: сб. докл. Второй междунар. Науч. техн. конф., 15-17 сент./ СГАУ. - Самара. - 2014. -. Вып. № 2. С. 658-662 с.

40. Дао Тхе Ань.Исследование точности позиционирования автоматизированного пневмопривода с внешним тормозным устройством [Текст] / Дао Тхе Ань, В. С. Сидоренко, Д. Д. Дымочкин // вестник ДГТУ. - 2015. -. Вып. № 4(83). С. 46-53 с.

41. Дао Тхе Ань.Многопараметрический пневмомеханический датчик позиционных пневмоприводов [Текст] / Дао Тхе Ань, В. С. Сидоренко, Д. Д. Дымочкин // Инженерный Вестник-Дона. - 2015. -. Вып. . № 2. Режим доступа: http: //ivdon.ru/ru/magazine/archive/n2p2y2015/3055.

42. Дао Тхе Ань.Моделирование процессов позиционирования быстродействующего пневмопривода робота [Текст] / Дао Тхе Ань, В. С. Сидоренко, Д. Д. Дымочкин // Фундаментальные исследования. - 2015. -. Вып. № 7. (часть 2). С. 285-292 с.

43. Дао Тхе Ань.Управление позиционного пневмопривода повышенного быстродействия и точности позиционирования [Текст] / Дао Тхе Ань, В. С. Сидоренко, Д. Д. Дымочкин // Меж. научно-тех. Конф. студентов, «Гидравлические машины, гидро-приводы и гидропневмоавтоматика» МЭИ, Москва,. - 21-25/09/2015. -. С.13-17с.

44. Дао Тхе Ань.Исследование динамики промышленного робота с гидродемпфером, обеспечивающим высокую производительность и точность [Текст] / Дао Тхе Ань, В. А. Чернавский // Динамика и виброакустика машин: сб. трудов Меж. Науч.- техн. конф. с уча-стие молодых Ученных, СГАУ. - Самара. - 2012. -. С. 221- 223 с. .

45. Джонсон Н. Статистика и планирование эксперимента в технике и науке. Методы планирования эксперимента / Н. Джонсон, Л. Ф. Пер. с англ.; Под ред. Э.К.Лецкого, Е.В.Марковой. - М.: Мир, 1981.-516 с.

46. Дрейпер Н. Прикладной регрессионный анализ / Н. Дрейпер, Г. Смит. Пер. с англ., науч. ред. и предисл. Ю.П. Адлер, В.Г. Горского. - М.: Статистика, 1973.392 с.

47. Дроздецкий, Н. А. .Точность остановки пневматического исполнительного механизма робота при торможении методом противодавления / Н. А. Дроздецкий, В. А. Королев, И. Д. Майоров // Пневматика и гидравлика. Приводы и системы управления. - М.: Машиностроение. - 1979. -. Вып. № 6. С. 20 - 30 с.

48. Дьяконов, В. П. МаЙаЬ 7.*Ш006Ш007 самоучитель / В. П. Дьяконов. -М.: ДМК Пресс, 2008.-768 с.

49. Еловский, Ю. П.Выбор динамических параметров высокоскоростного пневматического привода [Текст] / Ю. П. Еловский // Пневматика и гидравлика. Приводы и системы управления. - М.: Машиностроение. - -. Вып. № 1. С. 130 -137 с.

50. Ефимова, М. Р. Общая теория статистики / М. Р. Ефимова, Е. В. Петрова, В. Н. Румянцев. 2-е издание. -М.: ИНФРА-М.: Высш. образ., 2011.-416 с.

51. Зажигаев, Л.С., Кищян, А.А., Романиков, Ю.И. Методы планирования и обработки результатов физического эксперимента / Л. С. Зажигаев, А. А. Кищян, Ю. И. Романиков. - М.: Атомиздат., 1978.-232 с.

52. Закс Лотар Статистическое оценивание / Закс Лотар. - М.: Статистика, 1976.212 с.

53. Камоцци-Пневматика. Пневматическая аппратура Каталог. -М.: Изд-во ООО «Фирма «Салта» ЛТД».- 2011-2012.- 1070 с.

54. Касимов, А. М.Некоторые результаты исследований в области пневмогидроавтоматики [Текст] / А. М. Касимов, А. Н. Шубин // Приборы и системы управления. - 1994. -. Вып. № 11. С. 34-37 с.

55. Касимов, А. М.Результаты исследований и разработкаструйного расходомера теплоносителя для АЭС [Текст] / А. М. Касимов, С. Г. Виногоров, А. Н. Климов // Пневмоавтоматика. Тезисы докладов XV Всесоюзного совещания - Сентябрь, 1985. -. Вып. № 2, Львов. - М.: ИАТ. С. 76 - 77 с.

56. Касимов, А.М. Развитие пневматических средств автоматизации [текст] — Институт проблем управления им. В.А.Трапезникова - РАН./- Москва, 2000 /Режим доступа: Мр://вс11апсе.сот/ПЬгагу/Ьоок/43065

57. Керопян Амбарцум Мкртичевич. Развитие теории взаимодействия и обоснование рациональных параметров системы колесо - рельс карьерных локомотивов в режиме тяги. А. М. Керо-пян.: Дисс. докт. техн. наук.: 05.05.06 / А. М. Керопян. Екатеринбург 2015.-231 с.

58. Кирилл Зайцев.Торможение и безударная остановка пневмоцилиндров. / К. Зайцев // Новости приводной техники. -Фирма «Camozzi». . - 2005. -. Вып. № 4 (48). С. 3-5 с. -Режим доступа: http://www.camozzi.ru/netcat files/543/695/Privod april 2005.pdf.

59. Кожухова, А. В. Основы САПР гидропневмосистем: учеб. способие / А. В. Кожухова. -Ростов- н/Д,: Издателький центр ДГТУ, 2008.-78 с.

60. Корн, Г. Справочник по математике для научных работников и инженеров / Г. Корн, Т. Корн. - М.: Наука, 1973.-832 с.

61. Корнаков, Д. С., Сладков, В. Ю. .Повышение производительности механической обработки высокоэнергетических материалов при переменном припуске / Д. С. Корнаков, В. Ю. Сладков // Известия ТулГУ. Технические науки -2011. -. Вып. № 2. С. 297-301 с.

62. Крагельский И. В. Коэффициенты трения / И. В. Крагельский, И. Э. Виноградова. - М.: Книга по Требованию, 2012.-112 с.

63. Крагельский И. В. Основы расчетов на трение и износ / И. В. Крагельский, М. Н. Добычин, В. С. Комбалов. -М.: Машиностроение, 1977.-526 с.

64. Кучер И. М Металлорежущие станки основы конструирования и расчет / И. М. Кучер. изд. 2-е. Лениград машиностроение, 1970.-720 с.

65. Ле Чунг Киен Мехатронный измерительный модуль параметров исполнительных движений станочных систем / Л. Ч. Киен, В. С. Сидоренко, Д. Д. Дымочкин // Инженерный Вестник Дона. - Ростов-на-Дону: Ростовское региональное отделение Российской Инженерной Академии. - 2013. -. Вып. № 3. Режим доступа: http : //www.ivdon.ru/magazine/archive/n3y2013/1747.

66. Лещенко В. А. Гидравлические следящие приводы станков с программным управлением / В. А. Лещенко. - М.: Машиностроение, 1975.-288 с.

67. Ли К. Основы САПР (CAD, CAM, CAE) / К. Ли. - СПБ. : Питер, 2004.-560 с.

68. Львовский Е.Н. Статистические методы построения эмпирических формул / Е. Н. Львовский. 2- е изд. . - М.: Высш. шккола, 1988.-239 с.

69. Льюнг, Л. Индентификация систем. Теория для пользователя / Пер. с англ. под ред. Л.З.Цынкина. / Льюнг Л. - М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат.лит., 1991.-432 с.

70. Мельников, С. В. Планирование эксперимента в исследованиях сельскохозяйственных процессов / М. С. В., В. Р. Алешкин, П. М. Рощин. - 2-е изд., перераб. и доп. - Л.: Колос. Ленингр. отдние, 1980.-168 с.

71. Мурашов, В. М. .Пневмоэлектронные длинномеры манометрического типа «Аэротест 1/2ДЦ» / В. М. Мурашов // Автоматизация в промышленности. - 2006. -. Вып. № 11. С. 35-38 с.

72. Мышкин, Н. К., Петроковец, М. И. Трение, смазка, износ, Физические основы и технические приложения трибологии / Н. К. Мышкин, М. И. Петроковец. - М.: 2007.-368 с.

73. Навротский, К. Л. Теория проектирования гидро- и пневмоприводов / К. Л. Навротский. - М.: Машиностроение, 1991.-384 с.

74. Нагорный, В. С. Устройства автоматики гидро-пневмоситем / В. С. Нагорный, А. А. Денисов. -М.: Вышая школа, 1991.-367 с.

75. Норенков, И. П. Автоматизированное проектирование / И. П. Норенков. -М.: МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2000.-188 с.

76. Норенков, И. П. Основы автоматизированного проектирования.: Учеб. для вузов. 2-е изд., перераб. и доп. / И. П. Норенков. — М.: Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2002.-336 с.

77. ООО "НПО ПП". Пневмоэлектрический привод — М. : Группа компаний НПО Промышленный Привод, 2012 /Режим доступа: Мр://прорр.сот/ЬуёгаиПс/сотЬтеё/83 -hsd-55.html

78. Ощепков, А. Ю. Системы автоматического управления: теория, применение, моделирование в MATLAB: учеб. пособие. 2-е изд., испр. и доп. / А. Ю. Ощепков. - СПБ.: Издательство "Лань", 2013.-208 с.

79. Парой, А. А. К расчету пневмопривода с торможением / А. А. Парой // Вестник машиностроения. - 1995. -. Вып. № 5. С. 8 - 13 с.

80. Петруненко, А. Г.Торможение пневмоприводов, работающих в условиях переменных инерционных нагрузок / А. Г. Петруненко // Вестник машиностроения. - 1991. -. Вып. № 2. С. 18 - 20 с.

81. Пильгунов, В. Н. .Высокоточный широкодиапазонный расходомер сжатого воздуха - измеритель малых перемещений [Электронный рерурс] / В. Н. Пильгунов // «Наука и Оброзование». // Россия, МГТУ им. Н.Э. Баумана. Эл. -08/2012. -. Вып. № ФС77. С. 11-34 с. Режим доступа: http: //technomag.edu.ru/doc/451962. html.

82. Погорелов, Б. В. Применение сжатого воздуха: учеб.- метод. Мат. Для обучающих семинаров / Б. В. Погорелов. -Учебный центр Академии ООО «Камоции- Мневматика » 2003.-18 c.

83. Полешкин, М. С. Гидравлический позиционный привод исполнительных движений механизмов машин.: дис. канд. техни. наук: 05.02.02 / Полешкин Максим Сергеевич. Ростов-н/Д 2013.-252 c.

84. Понтрягин, Л. С. Математическая теория оптимальных процессов / Л. С. Понтрягин, В. Г. Болтянский, Р. В. Гамреклидзе, Е. Ф. Мищенко. Изд.3е. -М.: Наука. Гл.ред.физ.-мат.лит., 1976.-392 c.

85. Попов, Д. Н. Механика гидро- и пневмоприводов: учеб. для вузов / Д. Н. Попов. -М.: Изд-во МГТУ им Н.Э. Баумана, 2001.-320 c.

86. Рабинович, А. Н. Системы управления автоматических машин / А. Н. Рабинович. -Киев. техника, 1973.- 436 c.

87. Ривкин, С. Д. .Оптимальное управление пневмоприводом / С. Д. Ривкин // Машиноведение. - 1978. -. Вып. № 2. С. 35 - 39 с.

88. Рогинский, В. Н. Построение релейных схем управления / В. Н. Рогинский. -М.: изд-во «Энергия», 1964.-424 с.

89. Румшинский, Л.З. Математическая обработка результатов эксперимента / Л. З. Румшинский. - М.: Наука, 1971.-156 с.

90. Свешников, В. К. Станочные гидро-пневмоприводы: справ. Библиотека конструктора / В. К. Свешников. -4-е изд., перераб.и доп. М.- Машиностроение, 2004.-512 с.

91. Семенов, Е. И. .Анализ методов увеличения быстродействия пневмоприводов поступательного перемещения промышленных роботов для листовой штамповки [Текст] / Е. И. Семенов, М. А. Крючков, А. Ю. Выжигин // Вестник машиностроения. - 1996. -. Вып. № 6. С. 38 - 40 с.

92. Сербер, Дж. Линейный регрессионный анализ. / Пер. с англ. В.П. Носко; Под ред. М.Б. Малютова. / Д. Сербер. - М.: Мир, 1980.-465 с.

93. Сидоренко, В.С. Автоматизированный пневмотический провод: учеб. способ. / В. С. Сидоренко, Д. Д. Дымочкин, В. И. Грищенко. - Ростов н/Д: Издательский центр ДГТУ, 2011.-75 с.

94. Сидоренко, В.С. Синтез гидромеханических позиционирующих устройств металлообрабатывающего оборудования: дис... д-ра техн. наук.: 05.03.01 / Сидоренко Валентин Сергеевич. Ростов н/Д 2001.-423 с.

95. Сидоренко, В.С. Синтез гидромеханических позиционирующих устройств металлообрабатывающего оборудования: автореф. дис. д-ра техн. наук: / В. С. Сидоренко. Ростов н/Д Издательский центр ДГТУ, 2001.-38 с.

96. Степанов, М. М. Аналитические методы обработки результатов механических испытаний / М. М. Степанов. - М.: Машиностроение, 1985с.

97. Степнов, М. Н. Статистические методы обработки результатов механических испытаний / М. Н. Степнов. - М.: Машиностроение, 1985.-220 с.

98. Трифонов, О.Н. Приводы автоматизированного оборудования / О. Н. Трифонов, В. И. Иванов, Г. О. Трифонова. - М.: Машиностроение, 1991.-336 с.

99. Филипов, И. Б.Позиционно-следящий пневмопривод циклового промышленного робота [Текст] / И. Б. Филипов, Н. С. Григорьев // Пневматика и гидравлика. - 1984. -. Вып. № 10. С. 19-23 с.

100. Филипов, И.Б. Тормозные устройства пневмоприводов / И. Б. Филипов. - Л Машиностроение, 1987.-С. 143 с.

101. Филипов, И.Б. Тормозные устройства пневмоприводов промышленных роботов : Обзор / И. Б. Филипов. - М НИИмаш, 1984.-С. 55 с.

102. Финни, Д. Введение в теорию планирования эксперимента / Д. Финни. - М.: Наука, 1970.-288 с.

103. Хебды, М., Чичинадзе, А.В. Справочник по триботехнике, том III, под. ред. / М. Хебды, А. В. Чичинадзе. -М.: Машиностроение, 1992.-790 с.

104. ЦНИИТЭИприборостроения. Государственная система промышленных приборов и средств автоматизации. Номенклатурный каталог. Ч. 1: .- М.: ЦНИИТЭИприборостроения.- 1984.- Ч. 1.-172 с.

105. Чаплыгина Э. И. Струйные логические элементы и устройства автоматического управления технологическим оборудованием. Отраслевой каталог. Москва: ВНИИТЭМР.- 1989.- 64 с.

106. Чернышев, В.И. .Аппаратура струйно-мембранной техники [Текст] / В. И. Чернышев, Б. С. Шевченко // Приборы и системы управления. - 1970. -. Вып. № 6. С. 31-33 с.

107. Чичинадзе, А. В. Прочность, ресурс, живучесть и безопасность машин / юбилейная монография ИМАШ РАН / А. В. Чичинадзе. -М «Либроком», 2008с.

108. Чичинадзе, А. В. Износостойкость фрикционных полимерных материаллов / А. В. Чичинадзе, В. Я. Белоусов, И. М. Богатчук. - Львов Изд-во при Львов. ун-те, 1989.-144 с.

109. Чичинадзе, А. В. Основы трибологии (трение, износ, смазка): учебник для технических вузов. 2-е изд. Переработ. и доп. / А. В. Чичинадзе, Э. Д. Браун, Н. А. Буше. Под общ. Ред. А.В. Чичинадзе. - М Машиностроение, 2001.-664 с.

110. Чичинадзе, А. В. Теории тепловой динамики и моделирования трения и износа фрикционных пар при оценке фрикционной теплостойкости и теплоимпульсного трения. В научно-производственной книге «Трение, износ и смазка»/ под ред. / А. В. Чичинадзе. -М.: Машиностроение, 2003.-576 с.

111. ЭС ЭМ СИ - Пневматик. Пневмоцилиндр с прецизионными стопором C92LA // Каталог. пневмо. оборуд. — Япония, 2012 /Режим доступа: http://www.smclv.lv/failai/c92la.pdf.

112. Юдицкий, С. А. Пневматические системы управления приводом машин-автоматов (Методы построения) / С. А. Юдицкий. -М.: изд-во «Энергия», 1968.91 с.

113. DVP04AD-S. Модули аналоговых входов для котроллеров Delta DVP серии S [Электронный ресурс]. Руководство по эксплуатации, 2006 /Режим доступа: http://www.deltronics.ru/netcat files/109/108/h 1b0b16f442b6cc0d79b55989ee5f3c fd

114. Программируемые логические контроллеры SS / SA / SX / SV / ES / EX / EH [Электронный ресурс]. Руководство по программированию, 2006 /Режим доступа: Режим доступа: http://kamelectro.com/netcat files/catalog/pdf/ekspluatatsiya-dvp.pdf

115. Техническое описание программируемого логического контроллера DVP28SV [Электронный ресурс], 2006 /Режим доступа: Режим доступа: http: //www.rts .ua/catalog/delta/pdf/dvp- sv2 663. pdf

116. Ahmad 'Athif Mohd Faudzia,*.Controller Design for Simulation Control of Intelligent Pneumatic Actuators (IPA) System / Ahmad 'Athif Mohd Faudzia, Khairuddin bin Osmanb, M. F. Rahmatc, Nu'man Din Mustafaa, M. Asyraf Azmana, K. Suzumorid. // «International Symposium on Robotics and Intelligent Sensors. - 2012 (IRIS 2012). -. №. 41. pp. 593-599 p.

117. Behrouz Najjari, Masoud Barakati S. .Modelling and Controller Design of Electro-Pneumatic Actuator Based on PWM / Behrouz Najjari, S. Masoud Barakati, Ali Mohammadi, Mohammad Javad Fotuhi, SaeidFarahat, and Mohammad Bostanian // International Journal of Robotics and Automation (IJRA). - September 2012. -. Vol. 1, № 3. pp. 125~136 p.

118. J. Falcâo Carneiro, F. Gomes de Almeida.A high-accuracy trajectory following controller for pneumatic devices / J. Falcâo Carneiro, F. G. d. Almeida // Int J Adv Manuf Technol 2012, 61. - 2012. -. pp. 253-267 p.

119. Janos GYEVIKI, .LabVIEW based position control for a pneumatic cylinder / Janos GYEVIKI, Jozsef SÂROSI, Tamas ENDRODY, Endre FORGÂCS, Péter TOMÂN // Annals of faculty enegineering hunedoara - international journal of engineering. -2010. -. Tome VIII. pp.- 25-32 p.

120. Jihong Wang, Tim GorDom.Energy Optimal Control of Servo-Pneumatic Cylinders through Nonlinear Static Feedback Linearization / Jihong Wang, Tim GorDom // Journal of Dynamic Systems, Measurement, and Control. - september, 2012. -. Vol. 134. pp. 1- 11p.

121. Taghizadeh M., Ghaffari A., Najafi F.Modeling and identification of a solenoid valve for PWM control applications / M. Taghizadeh, A. Ghaffari, F. Najafi // ScienceDirect, C. R. Mecanique 337. - 2009. -. C.-131-140 c.

177

ПРИЛОЖЕНИЯ

Приложение А Электронные реле вакуума/ давления Серия SWCN- P10

Универсальные электронные реле вакуума/ давления используются в системах безопасности, для оптимизации времени цикла или в устройствах энергосбережения;

Таблица А.1 - технические характеристики рели вакуума/ давления Серия SWCN- Р10

Мод. Р10

Диапазон измеряемого давления 0 - 10 бар

Настройка диапазона давления -1 - 10 бар

Максимальное давление 15 бар

Рабочая среда Воздух, некорродирующие газы, негорючие газы

Установленное разрешение по давлению, (кПа; Мпа; кгс/см2) (-; 0,001; 0,01)

Напряжение питания 12-24 V БС± 10%, пульсация (Р-Р) <10%

Потребляемый ток < 55 мА

РКР- выход датчика 2 выхода с открытым коллектором макс. ток нагрузки 80 мА макс. напря. пита. 24 V DC остат. напря. < ^ (при токе наг. 80 мА)

Выход датчика <±0,2% от пол. диап. ±одна ед. младшего разряда

Аналоговый выход (если предусмотри 1-5 V ±2,5% от полного диапазона (в линейном диапазоне: ± 1% от полного диапазона)

Гистерезис (режим гистерезиса, режим двухпорогового компаратора) Регулируемый постоянный (три ед. младшего разряда)

Быстродействие < 2,5 мс.

Защита выхода от короткого замыкания да

7-сегментный светодиодный дисплей 3 / знака (частота выборки 5 раз/с)

Точность индикатора < ± 2% от полного диапазона ± 1% знака (температура окружающий среды 25 ± 30 С)

Индикатор Зеленый светодиод (выход 1), красный светодиод (вых. 2)

Условия окружающий среды: Класс защиты 1Р 65

Температура Рабочая: 0 - 50° С, хранения -20 - 600 С

Отно. влажность Рабочая/ хранения: 35 - 85% без конденсации

макс. напряжения 1000 V АС в течение 1 минуты

Сопр. изоляции 50 мО минимум

вибрация Амплитуда колебаний 1,5 мм развёртка 10Гц - 75 Гц -

Ударная прочность 980 м/с2 (100Сг) 3 раза в каждом направлении: X, У и

Изменения под действием темп. X ± 2% от полного диапазона (при 250 С)

Размер порта С1/8, М5

Ввод Кабель с нефтестойкой изоляцией (0,15 мм2)

Масса 105 г (71г)

Таблица А.2 - Результаты тарировки реле вакуума/ давления Серия SWCN- Р10, № 16882

(напряжение при нулевом давлении и0=0,1276 В)

№№ пп Тарировоч-ное давление, ръ [бар] П рямой ход Об ратный ход

и, [вольт] И-И0 [вольт] ми- И0) Иь [вольт] (И-И0) [вольт] ми- И0)

1 0,5 0,5925 0,4649 1,076 0,585 0,4574 1,09

2 1 0,885 0,7574 1,32 0,8875 0,7599 1,316

3 1,5 1,1425 1,0149 1,478 1,1175 0,9899 1,515

4 2 1,4725 1,3449 1,487 1,475 1,3474 1,484

5 2,5 1,805 1,6774 1,49 1,755 1,6274 1,5362

6 3 2,06 1,9324 1,553 2,0625 1,9349 1,55

7 3,5 2,3875 2,2599 1,549 2,3875 2,2599 1,549

8 4 2,57 2,4424 1,64 2,5675 2,4399 1,64

9 4,5 2,8250 2,6974 1,67 2,8625 2,7349 1,645

10 5 3,1325 3,0049 1,664 3,1525 3,0249 1,653

11 5,5 3,4625 3,3349 1,65 3,4425 3,3149 1.66

12 6 3,72 3,5924 1,67 3,7375 3,6099 1,6621

13 6,5 3,9875 3,8599 1,684 4,015 3,8874 1,6721

14 7 4,31 4,1824 1,674 4,3125 4,1849 1,673

Среднее значение 1,543 1,5461

п

и — и

Коэффициент масштабирования К = ——--- =1,543 Максимальная погрешность -2,01 %

п

179

Приложение Б Линейный датчик перемещения Festo MLO-POT

Датчики перемещения MLO-POT, аналоговые

Технические данные

MLO-POTV-*TLF

" | " Ход

225... 2000 мм

Основные характеристики

Ход 225 1300 |360 | 450 |500 |600 | 750 11000 11250 | 1500 117S0 |2000

Конструкция Бесштоковый с защитной лентой и скользящим ползунком

Принцип измерения Аналоговый датчик перемещения. контактный, абсолютное измерение

Разрешение [им] 0.01

Макс, скорость перемещения [м/с] 10

Максимальное ускорение [m/c2J 200

Положение монтажа Любое

Привод, Угловое смещение ["С] ±1

шаровое соединение Нелараллельность [им] ±1.5

Срок службы Полны* кодов 1106] Обычно 100

Присоединение 4-л контактный штекер, тип А DIN 43 650

Вес продукта [г] 900 1000 1100 1200 1300 1500 1600 2200 2500 3000 3500 3900

Общие электрические, 1нные

Ход 225 1300 | 360 1450 1500 |бОС |750 11000 11250 |1500 11TS0 | 2000

Питание [В постлока] Ю-1!

Максимальное потребление тока [мА] А

Ток скребка рекомендуемый [иА| < 1

максимум |мА] «ч

Сопротивление присоединения [к!>] 5 15 |5 |5 |5 15 |10 | 10 |10 120 |20 |20

Допустимое отклонение сопротивления соединения *20

Независимая линейность |%] 0,07 10.06 10,05 10,05 |0,05 | 0,05 10.04 | 0,04 10.03 10.03 | 0.03 10.02

Температурный коэффициент [рртГК] 5

Интерфейс Аналоговый

1) Р sou виду ет с и стлЁнплзлраван^ый иску««, питания, допусгаеюч максимум 42 В паст.тока. 2J Допускается галька в сечение вар ас на га времени, в случае сбоя в работе.

Условия рабочей и окружающей среды

Ход 225 300 360 450 500 600 750 1000 11250 1500 1 750 2000

Окружанщэн температура ["Cj

Класс защиты сверку IP40 ло IEC 6052if

снизу IP42 ло IEC 6052i^J

Стойкость к вибрации по DIMIEC öS Части 2 -В, уровень жесткости 2

Стойкость к продолжительным ударам по DltUlEC 6S Части 2 -27. уровень жесткости 2

СЕ символ по 3&336JEEC (директива ЕМС)

1J Необходимо учи-ыва-ь диапазоны г ем перл тур. на гаюзые а эс с читаны огдеяьше комгкзненЕы, испапыуеиые и каы плекгшм системном решении. 2) Дагчш. расположен внизу при ыштше в обратном положении.

181

Приложение В

Программное управление автоматизированным пневматическим приводом

Network 1

Настройка канала 1 модуля аналоговых входов в режим 0 (0..10В)

M1000

Ю

Ю

TO

En

ml

m2

S

n

Network 2

Разрешение редактирования смещения и усиления для канала 1

M1000

Network 3

Задание смещения равного О

M1000

' ' 0

18 0 1

Network 4

Задание усиления 3600 МШО (максимальному значению АЦП будет соответствовать значение 9В. при этом 1 МШО = 0.02мм)

M1000

Network 5

Чтения управляющих регистров модуля аналоговых входов (FROM)

M1000

Network 6 M1000

En

0 1- m1

12 [ m2

1 [ n

FROM

Network 7 X0

Y3

Vb

Network 8

Задание координаты на замедление ЬЗ

X0

"DÖT-

>=

Q

S1

S2

Y0 < )

M2 < )

Network 9 X0

M2

Y2 < )

Network 10

Задание координаты на остановку ЬО

X0

M3

Network 11 X0

M3

Y5

Network 12 X0

—и-

Y1 < )

D

Программа математического моделирования системы автоматизированного позиционного пневмопривода (АПП)

Editor - C:\Users\Dao The Anh\Documents\MATLAB\MATLAB\privo.m

Insert Щ, fx Щ -Comment % Ц & Indent Щ щ jfg.

[¿j Run Section

Breakpoints

BREAKPOINTS

Run Run and [¿^j, Advance * Advance

Run and Time

33

34

35

36 -

37 -

38

39 -

40 -

41 -

42 -

43 -

44 -

45

46 -

47 -

48 -

49 -

50 -

51

52 -

53 -

54 -

55 -

56 -

57 -

58 -

59 -

60 -61 -62 -

63 -

64

function privo=BBB(t,y)

mzol=0.2;Fel=24; Ру1=6*10Л5; Cl=8375.2; Ftol=20; Ktvl=l; Szoll=3.14*10л(-4)*(1л(2)-0.6Л (2))/4; lol=0;

М1=5; Р0=6*10л5; D=0.06; d=0.04; Fto2=5; Ktv2=l; Pa= 1*10л5; Sl=3.14*(DA2)/4; S2=3.14*(DA2-dA2)/4; kk=1.4;

K=sqrt (2*kk/ (kk-1) ) ; Mul=0.6; Mu2=0. 5;Mu3=0. 6; R= 287; Mu4=0.4; Ltr=4; dtr=14*10A(-3); Wtrl=(Ltr*3.14*(dtrA2))/4; Xol=Wtrl/Sl; Xo2=Wtrl/S2; kp=l; dc=0.0004; z= 2*10л(-3); zpl=0.008; ddr=0.002; To=293; T2=300;

M2=l; Dtoz=0.012; Stoz=(3.14*DtozA2)/4; Fto5=2; ktv5=0.5; C4=10000; Ltr2=2; dtr2=4*10A(-3); Wtr3=(Ltr2*3.14*(dtr2A2))/4; x0toz=Wtr3/Stoz; Mu5= 0.6; u4=y(13)/Р0; zp4=0.002;zp2=0.002; fp4=3.14*y(9)*zp4; Fe2=25; Ру2=б*10л5; C2=13665; Fto3=40; Ktv3=0.05; Szol2=3.14*10л(-4)*(1л(2)-0.бА(2))/4; 1о2=0.004;

Fe3=24; РуЗ=6*10л5; С3=16800; Fto4=20; Ktv4=l; Szol4=3.14*10л(-4)*(1л(2)-0.6Л (2))/4; 1о4=0;

fpl=3.14*zpl*(у(1)); fp3=3.14*zp2*y(7); fdr=(3.14*ddrA(2))/4; fp4= 3.14*zp4*y(9); N=(3*kk-l)/(2*kk); 11=(kk-1)/(2*kk);ky=0.5; 12=(kk-1)/(kk); v=0.2; beta = 0.025; tu = 840; Ou = 0.3; РЬ=2.1*10лб; Om = (l-OuA2)/Ph; alpa= 0.02*2.5;

Kf=(2.4*tu*OmA0.8)/(G10A(0.2)*v)+ beta + 0.44 + alpa*Om*G10; OA=0.2; OB=0.3; Ls=0.3; al=l; a2=l; if у(3)>=OA; a2=0;

end

¡^ Editor - C:\Users\Dao The Anh\Documents\MATLAB\MATLAB\privo.m*

Insert g, fx gj] -Comment °Jo %

Run Section

Indent

FILE

NAVIGATE

¡¡Ha

Breakpoints

Run Run and ▼ Advance

i Advance

Run and Time

EDIT

BREAKPOINTS

privo.m*

64

65 -

66 -

67 ~

68 ~

69

70

71 -

72 -

73 -

74

75 -

76 -

77 -

78 -

79 -

80 -81 -82 -

83 -

84 -

85 -

86 -

87 -

88 -

89 -

90 -

91 -

92 -

93

94

95

X zol2.m

al= 1; a2=0; if y(3)>=OB; al=0; a 3=1;

end

a4=0;

if y(11)>=1*10A(-3);

a4=l; end

ul=y(5)/P0; if (0.528<ul)&&(ul<=l)

zl=sqrt((ul)A(2/kk)-(ul)A((kk+1)/kk) ) ; else

zl=0.2588;

end

u2=y(6)/P0; ua=Pa/P0;

u3=ua/u2; if (0.528<u3)&&(u3<=l) z2=sqrt((u3)A(2/kk)-(u3)A ((kk+1)/kk)); else

z2=0.2588;

end

if (0.528<u4)&&(u4<=l); z3=sqrt((u4)A(2/kk)-(u4)A((kk+1)/kk)); else

z3=0.2588;

end

P

M *

0 Editor - C:\Useis\Dao The Anh\Documents\MATLAB\MATLAB\privo,m

L^j |LJ| Find Files Insert fx g] -