Развитие теоретических основ моделирования и расчета динамики пневматических систем и их применение для проектирования механизмов и машин текстильной и легкой промышленности тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.02.13, доктор технических наук Донской, Анатолий Сергеевич

• Донской, Анатолий Сергеевич
• доктор технических наук
• 1998

Оглавление диссертации доктор технических наук Донской, Анатолий Сергеевич

ВВЕДЕНИЕ. &

1. ПРОБЛЕМЫ МОДЕЛИРОВАНИЯ ГАЗОДИНАМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ В ПНЕВМАТИЧЕСКИХ СИСТЕМАХ.

1.1. Анализ пневматических систем механизмов и машин текстильной и легкой промышленности.

1.1.1. Особенности расчета пневматических систем.

1.1.2. Классификация и унификация элементов пневматических систем. Вазовые пневматические элементы постоянного и переменного объема.

1.2. Современное состояние теории, и расчета пневматических элементов постоянного объема. Линии связи. 45"

1.2.1. Содержание газодинамических процессов в линиях связи.

1.2.2. Математические модели линий связи общего вида,, с

1.2.3. Математические модели линий для частных случаев.^

1.3. Современное состояние теории и расчета пневматических элементов переменного объема. Исполнительные механизмы.

1.3.1. Общая схема пневматического исполнительного механизма.

1.3.2. Моделирование процессов в пневматическом исполнительном механизме

2. РАЗВИТИЕ- ТЕОРИИ РАСЧЕТА ПНЕВМАТИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ ПОСТОЯННОГО ОБЪЕМ С РАСПРЕДЕЛЕННЫМИ ПАРАМЕТРАМИ.75*

2.1. Анализ и выявление закономерности изменения математических выражений для волн давления.

2.2. Формирование решения в виде конечной аналитической зависимости.

2.2Л. Определение закономерности изменения функции Р (t-x/o^.

2.2.2. Определение закономерности изменения функции Р (t+x/c).

2.2.3. Определение закона изменения давления в линии. 102 2.3. Расчет переходных процессов в линии при скачкообразном изменении давления на входе.

2.3.1. Анализ уравнения изменения давления в линии-/#

2.3.2» Частные случаи пневматических линий. ///

2.4» Расчет переходных процессов в линии при плавном изменении давления на входе . ///

2.5. Расчет переходных процессов в линиях при периодическом законе изменения давления на входе. /2/

2.6. Расчет переходных процессов в линиях с учетом потерь давления на трение по длине линии. /2£

2.7. Исследование возможности описания объектов с раопределенными параметрами обыкновенными дифференциальными уравнениями. /

2.7.1. Выявление закономерности изменения параметров газа на конце линии. /

2.7.2. Анализ процессов в рабочих полостях пневматического исполнительного механизма .----. /

3. РАЗРАБОТКА ЖРЛШЕННО-ОБОБЩЕННОИ МАТЕМАТИЧЕСКОМ МОДЕЛИ

ПНЕВМАТИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ ПОСТОЯННОГО ОБЪЕМА. /

3.1. Моделирование процессов в пневматических линиях связи.

3.1.1. Физическая картина процессов в линии. /

3.1.2. Разработка общей модели линии. /

3.1.3. Дополнение к выводу уравнения движения газа газа в линии. /$

3.2. Математическая модель лиши при турбулентном течении газа.

3.3. Моделирование процессов в пневматических линиях с ламинарным течением газа. /75*

3.3Л. Математическая модель линии с ламинарным течением газа. /75"

3.3.2. Получение свернутого уравнения изменения давления на конце линии (уравнение 3-го порядка)., 17%

3.3.3. Анализ разработанной модели в случае установившегося течения газа.

3.3.4. Общность разработанной модели 10 для всех типов линий. . /до

3.4. Разработка аналитических методов расчета пневматических объектов с распределенными параметрами (уравнение 2-го порядка). /05*

3.4.1. Разработка физической модели пневматической линии,. -19В

3.4.2. Разработка математической модели линии.. /

3.4.3. Получение свернутого уравнения изменения давления на конце линии .£

3.4.4. Анализ полученных уравнений. 20$

3.4.5.Общность математической модели для любых типов тшШ.£№

4. РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ РАСЧЕТА ПАРАМЕТРОВ МВЖ СВЯЗИ

С МАКСЙМАЛЬШМ БЫСТРОДЕЙСТВИЕМ.

4.1. Расчет диаметров линий связи при турбулентном течении газа.2/

4.2. Расчет диаметров линий связи при ламинарном течении газа.^2^ 4.2Л. Вывод расчетной формулы для диаметров линий тшж.,229 4.2,2. Анализ полученной зависимости».

5, МОДЕЛИРОВАНИЕ ГАЗОДЙМШЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ В ПНЕВМАТИЧЕСКИХ ИСПОЛНИТЕЛЬНЫ! МЕХАНИЗМАХ.¡

5.1. Предпосылки для описания газодинамических процессов в рабочих полостях пневматических исполнительных механизмов обыкновенными дифференциальными уравнениями, с,

5.2. Газодинамический расчет пневматического исполнительного механизма.

5.2.1. Разработка математической модели пневматического исполнительного механизма. 2Ъ

5.2.2. Усовершенствование математической модели пневматического исполнительного механизма.

5.3. Аналитический расчет отдельных режимов работы пневматического исполнительного механизма. 2Н

5.3.1. Расчет переходного процесса в полости нагнетания пневматического исполнительного механизма. 2^

5.3.2. Расчет переходного процесса в выхлопной полости пневматического исполнительного механизма.

6. РЕШЕНИЕ ПРИКЛАДНЫХ ЗАДАЧ НА ОСНОВЕ НОВЫХ МЕТОДОВ

МОДЕЛИРОВАНИЯ М РАСЧЕТА ПНЕВМАТИЧЕСКИХ СИСТЕМ.

6.1. Синтез съемного устройства комплекса для съема чулочноносочных изделий.

6.1.1. Выбор формы решения.

6.1.2. Определение параметров формы решения.

6.1.3. Синтез пневматического исполнительного механизма со сложным законом движения.

6.2. Расчет малообъемных устройств пневмосистем машин текстильной и легкой промышленности.

6.2.1. Особенности моделирования малообъемных пневматических элементов.

6.2.1.1. Анализ известных методов моделирования взаимосвязанных элементов.¿

6.2.1.2. Описание динамики пары "ЛС-камера" на базе укрупненно-обобщенной модели линии. .30 Э

6.2.1.3. Анализ математической модели пары "ЛС-камера".ЗЦ

6.2.2. Расчет динамики пары "ЛС-камера" пневмосистем различных машин.

6.2.3. Расчет динамики пары "ЛС-ПИМ" пневмосистем раличных машин.

6.3. Особенности расчета динамики приводов машин на базе следящих пневмоприводов с релейным управлением.

6.3.1. Моделирование процессов в пневматических исполнительных механизмах с учетом волновых явлений. ЗЪ'

6.3.2. Исследование работы привода раскройной установки.

6.3.3. Исследование работы привода автомата для контурной обработки обуви.

7. ЗЕСПЕРЖ®ЬтЛЪН0Е ОБОСНОВАНИЕ ОСНОВНЫХ ТЕОРЕТИЧЕСКИХ ПОЛОЖЕНИИ.^? 7.1. Результаты экспериментальных исследований пневматических элементов постоянного объема с турбулентным течением газа

7.1.1. Переходные процессы в типовых линиях.

7.1.2. Переходные процессы в длинных линиях - цеховых магистралях. °/у

7.1.3. Переходные процессы в рабочих полостях

2. Результаты экспериментальных исследований пневматических элементов постоянного объема с ламинарным течением газа.

7.2.1. Динамика коротких линий.

7.2.2. Переходные процессы в типовых линиях.ЗР/

7.2.3. Переходные процессы в линии при гармоническом изменении давления на входе

7.2.4. Переходные процессы в длинных линиях.39&

7.2.5. Переходные процессы в рабочих полостях . 392.

7.2.6. Сопоставление результатов расчета и опытных данных при выборе диаметров трубопроводов с максимальным быстродействием . 392.

7.3. Результаты экспериментальных исследований пары "трубо-прювод-пневмоцилиндр".

7.4. Экспериментальное исследование съемного устройства комплекса для съема и укладки чулочно-носочных изделий.

7.5. Экспериментальные исследования пневмопривода окрасочного робота. 40Ъ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Развитие теоретических основ моделирования и расчета динамики пневматических систем и их применение для проектирования механизмов и машин текстильной и легкой промышленности»

Актуальность теш.

Пневматические силовые системы и системы управления (ПСУ) широко применяются в машинах и механизмах в текстильной и легкой промышленности (МТЖ1), что объясняется, во-первых, возможностью использовать воздух как бесконтактный инструмент в технологических операциях и в операциях контроля и измерения, а, во-вторых - высокой надежностью пневмосистем (ПС), низкой стоимостью, простотой эксплуатации, пожаро-взрывобезопасностью. В сочетании с современными электронными системами управления с помощью ПС можно значительно проще и эффективнее решить многие задачи, которые решались ранее другими средствами. Однако низкое быстродействие ПС и сложность реализации заданных законов движения с помощью пневматических приводов во многих случаях ставит под сомнение возможность их применения. Поэтому важно уже на этапе проектирования решить вопрос о принципиальной возможности и эффективности использования ПС. Однако известные инженерные методы расчета ПС ориентированы на решение определенного круга задач и поэтому в ряде случаев не позволяют получить достоверные результаты.

Объясняется это тем, что динамика элементов ПС определяется совокупностью одновременно протекающих различных процессов -изменением массы газа при наполнении и опустошении занимаемого объема; разгоном или торможением всей массы газа; процессами, обусловленными упругими свойствами газа и приводящими к появлению волновых процессов. На практике применяются упрощенные математические модели элементов ПС на базе обыкновенных дифференциальных уравнений (ДУ), которые учитывают лишь один из указанных процессов. Поэтому они эффективны для решения определенного типа задач.

Однако среди МТЖ1 существует целый класс ПС, где такие модели не позволяют получить достоверные результаты» поскольку требуется рассматривать одновременно в общем случае все описанные явления.

Во-первых, - это ПС, качество работы которых существенно зависит от динамических характеристик коммуникационных линий:

- ПС контроля и измерения: контроль состояния нити (контроль обрыва» натяжения, перемещения, наличия узелков), контроль положения кромки материалов, контроль положения и измерение координат рабочих органов машин и т.п.;

- ПСУ быстродействующими процессами (швейные полуавтоматы, промышленные роботы};

- малогабаритные ПП (швейные полуавтоматы, комплекс для съема и укладки чулочно-носочных изделий);

- оборудование на базе пневматических моторов (автоматы для оверловки ковров, для фрезерования обуви и т.п.);

Во-вторых, - это ПС с позиционными и следящими пневмоприводами с релейным управлением на базе шевмоцилиндров, в полостях которых резонансные явления газа могут привести к нарушению функционирования МТЖ1 (раскройные комплексы, вышивальные автоматы» автоматы для контурной обработки обуви).

Расчет таких ПС с учетом взаимодействия всех указанных процессов не может быть выполнен без применения сложного математического аппарата газовой динамики на базе дифференциальных уравнений в частных производных (ДУЧП). Однако численное интегрирование таких уравнений представляет собой серьезную научную задачу и требует специальных навыков для ее решения. Поэтому такие модели для практических расчетов не применяются.

Отсутствие простых эффективных методов расчета указанных ПС во многих, случаях не позволяет разработчикам получать оптимальные решения или же вынуждает неоправданно отказываться от их применения. Поэтому весьма актуальной является задача разработки нового прикладного метода моделирования и расчета таких ПС на базе обыкновенных ДУ, эквивалентных ДУЧП с точки зрения описания процессов на концах объектов, которые бы учитывали все основные газодинамические процессы, включая волновые, приводящие к появлению ударных волн. Это способствует повышению качества проектирования ж точности функционирования МТЛП.

При этом, важно создание единых математических моделей для разных элементов пневматических систем с охватом всего диапазона изменения их параметров.

Создание новых и совершенствование существующих механизмов и машин на основе пневмоприводов со сложными: законами движения (автоматы для съема и перекладам чулочно-носочных изделий, промышленные роботы) требует разработки новых методов их синтеза, так как многократное численное моделирование их на ЭВМ с расчетом всех возможных вариантов делают задачу синтеза практически неразрешимой.

Цель работа»

Работа направлена на совершенствование существующих и создание новых, высокофункциональных пневматических систем для машин текстильной и легкой промышленности, что требует создания новых, универсальных научных методов моделирования и расчета их динамики, характеризующихся высокой достоверностью при расчетах любых типов устройств.

Задачи исследования включают.

I. Анализ содержания пневматических систем МТЛП и их систематизация с целью выделения базовых пневматических элементов постоянного и переменного объема, общих, с точки зрения создания унифицированного математического аппарата.

2. Разработку общей прикладной теории расчета .динамики пневматических, систем, в частности:

- разработку метода аналитического решения ДУЧП гиперболического типа, описывающих газодинамические процессы в пневматических объектах с распределенными параметрами, для всех типов линий и любого закона изменения давления питания в виде конечной аналитической зависимости с выходом на базовые положения, которые позволят описывать процессы обыкновенными дифференциальными уравнениями;

- разработку математической модели базового элемента типа линий связи (1С) как объекта с распределенными параметрами, но описываемой с шмотью обыкновенных дафференциальных уравнений и. в то же время эквивалентной модели в частных производных с точки зрения описания волновых процессов изменения давлений и расходов на концах линии;

- разработку математической модели базового элемента типа пневматических исполнительных механизмов (ПИМ) с учетом совокупности всех основных физических и газодинамических процессов, включая волновые процессы на концах рабочих полостей, с помощью обыкновенных дифференциальных уравнений.

3. Адаптацию разработанных моделей и методов расчета применительно к повышению быстродействия и качества функционирования МТЛП, в частности:

- к расчету пневматических приводов для раскройного автомата и автомата для взъерошивания обуви,

- к расчету автомата для съема и укладки чулочно-носочных изделий,

- к выбору параметров пневматических систем управления (пневматического автомата для испытаний изделий из нетканых материалов на герметичность, пневматического сбалансированного манипулятора для перекладки рулонов материала, пневматического окрасочного робота и др.).

4. Экспериментальное обоснование разработанной теории с учетом опытных данных, полученных различными независимыми исследователями в разных странах при исследовании элементов пневматических систем.

Научная новизна работы.

Разработана общая прикладная теория расчета динамических характеристик пневмосистем МТЛП, позволяющая в отличие от известных инженерных методов решать более широкий круг задач при расчетах применяющихся и перспективных пневмосистем для текстильной и легкой промышленности.

Основу теории составляют:

- метод расчета ЛО и рабочих полостей ПЙМ как объектов с распределенными параметрами - метод аналитического решения уравнений в частных производных гиперболического типа, позволивший получить единое решение для различных граничных условий в виде конечной аналитической зависимости и тем самым расширить рамки применения известной модели ЛС в частных производных;

- метод математического моделирования динамики ЛО с помощью системы обыкновенных дифференциальных уравнений и в то же время учитывающих влияние распределенных по длине линии процессов, позволивший получить универсальную математическую модель линии в том смысле, что известные модели, определенных типов линий входят в нее как частные случаи; для ламинарного течения газа разработанная модель ЛС позволяет получить аналитические решения.

На основе новых методов моделирования разработаны методики» позволяющие за счет более полного учета газодинамических явлений в ПС повысить эффективность теоретического исследования различных МТЛП при проектировании, выбрать оптимальные конструктивно-настроечные параметры ПС и устранить неблагоприятные режимы их работы:

- методика расчета динамики 1ЖМ машин с контурной отработкой траектории (ПММ раскройной установки, ПММ автомата для контурной обработки, обуви и т.п.) с учетом совокупности всех основных основных процессов в рабочих полостях, включая учет волн давления;

- методика расчета параметров линий связи ПС МТЛП, при которых обеспечивается их максимальное быстродействие (ПСУ окрасочным, манипулятором, ПСУ автомата для испытаний изделий из нетканых материалов на герметичность);

- методика моделирования ПММ на основе линейных дифференциальных уравнений (ПММ автомата для съема и укладки чулочно-носочных изделий, ПЙМ окрасочного робота);

- методика синтеза ПШ со сложным законом движения (ПММ автомата для съема и укладки чулочно-носочных изделий, ПЙМ окрасочного робота).

Практическая значимость и реализация результатов работы«

Применение разработанных методов позволило:

- упростить сложный математический аппарат газовой динамики и сделать его более доступным для широкого практического использования;

- сократить в тысячи раз время расчета процессов в ПС;

- значительно расширить круг решаемых на этапе проектирования задач, которые ранее могли быть решены только путем экспериментальных исследований;

- повысить качество проектируемых МТЛП за счет более полного учета динамики их ПС.

Исследования, проведенные в рамках данной работы, выполнены в соответствии с "Целевой комплексной программой развития народного хозяйства г.Ленинграда и Ленинградской области на основе автоматизации с широким использованием вычислительной техники на 1984-1985 годы и до 1990 года ("Интенсификация-90") по предприятиям Минлегпищемаша РСФСР", использованы при выполнении госбюджетных научно-исследовательских работ по теме "Лен-Тек 21" "Разработка алгоритмов и программ для автоматизированного расчета элементов пневмосистем машин текстильной и легкой промышленности" и теме "Разработка научных основ ГНС, САПР, ИПК на предприятиях текстильной и легкой промышленности в условиях интенсификации производства";

Разработанные методики использованы:

- при проектирований пневматического стенда-автомата для цикловых испытаний изделий из прорезиненных тканей, внедренного на предприятии "Лингварис";

- при проектировании автомата для съема чулочно-носочных изделий для ЛИТО "Красное знамя";

- при проектировании пневматического манипулятора ПУМ-3 с программным управлением для РТК литья низа обуви и отдельных деталей из полиуретана, опытные образцы которого изготовлены на харьковском заводе специального технологического оборудования;

- при разработке Государственного стандарта СССР "Роботы промышленные. Пневмодвигатели исполнительных устройств. Типы, основные параметры и присоединительные размеры", ГОСТ 26059-85;

- при проектировании пневматического сбалансированного манипулятора с пневмоуправлением, внедренного на АОЗТ "Полюстрово", и разработке конструкции пневматического сбалансированного манипулятора для ПО "Светлана", предназначенных для перекладки тяжелых грузов типа текстильных навоев.

- при разработке алгоритмов управления и принципиальной пневматической схемы системы управления пневматического мотора для обеспечения плавного регулирования скорости в машинах текстильной и легкой промышленности для СКВ КОМ;

- при проектировании пневматического робота со струйной системой управления для нанесения лако-красочных покрытий для объединения "Ладога", при разработке которого учитывались потребности текстильной и легкой промышленности;

- в учебном процессе по курсу "Автоматизация производственных процессов", для которого выпущены два учебных пособия.

Апробация работы.

Результаты работы обсуждались на следующих семинарах, конференциях и съездах:

- Ш Всесоюзном совещании по робототехническим системам (Воронеж, 1384 г.);

- Всесоюзной научно-технической конференции "Робототех-нические системы в текстильной и легкой промышленности" (Ленинград, 1984 г.);

- Всесоюзной научно-технической конференции "Унификация и стандартизация промышленных роботов" (Ташкент, 1984 г.);

- Всесоюзной конференции "Резервы интенсификации производства (замена ручного труда на базе промышленных роботов)" (Севастополь, 1984 г.);

- научно-технических краткосрочных семинарах "Промышленные роботы и их применение" в ЛДНШ (Ленинград, 1984 - 85 гг.);

- научно-техническом краткосрочном семинаре "Робототехника в системах автоматизации производства при выполнении задач территориально-отра елевой программы "Интенсификация-90" (Ленинград, 1984 г.);

- XI Всесоюзном совещании. "Пневмоавтоматика" (Львов, 1985 г.)

Всесоюзной конференции "Резервы интенсификащм производства (замена ручного труда на базе промышленных роботов)" (Севастополь, 1985г.);

- Всесоюзной конференции "Внедрение прогрессивной технологии механо-еборочного производства в приборостроении" (Севастополь, 1986г.);

- научно-практической конференции "Проблемы и опыт применения систем автоматизированного проектирования" (Свердловск, 1986г.);

- научно-техническом семинаре "Состояние, опыт и направления работ по комплексной автоматизации на основе Г1П, РТЕ и ПР" (Пенза, 1987 г.);

- Всесоюзной конференции "Проблемы и опыт применения САПР" (Свердловск, I987 г.);

- Всесоюзном совещании "Шевмогидроавтоматика и пневмопривод" (Суздаль, 1988 г.);

- Всесоюзной конференции "Повышение технико-экономической эффективности проектирования и эксплуатации автоматизированного сборочного оборудования" (Севастополь, 1990г.);

- научно-технической конференции "Вклад ленинградского института текстильной и легкой промышленности в развитие отрасли" (Ленинград, 1990г.);

- П международной конференции "Математика, компьютеры. образование" (Пущино, 1995 г.);

- Ш международной конференции "Математика, компьютеры, образование" (Дубна, 1996г.);

- международной научно-технической конференции "Теория и практика разработки оптимальных технологических, процессов и конструкций в текстильном производстве" (Иваново, 1996 г.);

- 8-й Всероссийской конференции "Математические методы распознавания образов" (Москва, 1997 г.);

- международной научно-технической конференции "Теория и практика разработки оптимальных технологических процессов и конструкций в текстильном производстве" (Иваново, 199? г.).

Цубликащи. Основное содержание диссертации опубликовано в в 51 печатной работе, в том числе в двух книгах (в соавторстве) и одной монографии. По теме диссертации получено 4 авторских свидетельства, разработан Государственный стандарт СССР (в соавторстве).

Структура ж объем работы« диссертация состоит из введения, семи разделов, выводов по работе, списка литературы, приложения. Объем диссертации составляет 452 е., в том числе 340 с. машинописного текста, 101 рисунок.

Заключение диссертации по теме «Машины, агрегаты и процессы (по отраслям)», Донской, Анатолий Сергеевич

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ

В диссертации разработано новое научное направление, которое заключается в разработке новых, универсальных методов математического моделирования и расчета динамики пневматических систем, отличающихся от известных тем, что сложные волновые газодинамические процессы моделируются с помощью простой системы обыкновенных дифференциальных уравнений (ДП, корректность которых доказана теоретически и экспериментально. Решение этой проблемы способствует совершенствованию существующих и созданию новых МТЛП за счет применения в них высокофункциональных пневматических систем с оптимальными параметрами.

Результаты получены для двух типовых (базовых) пневматических элементов, которые составляют основу практически любой пневматической системы МТЛП, - элементов постоянного объема типа линий связи (ЛС) (трубопроводы, рабочие полости, камеры, каналы в конструкциях пневматических устройств и т.п.) и элементов переменного объема типа пневматических исполнительных механизмов (ПЗШ) (силовые пневмоприводы, приводные механизмы в конструкциях пневматических устройств, подвижные узлы в пневматических датчиках и т.п.).

I. Разработан метод аналитического решения ДУЧП гиперболического типа, описывающих переходные процессы в пневматических базовых элементах типа ЛС при ламинарном течении газа. Отличие разработанного метода от известных заключается в том, что получаемое решение представляет собой конечную аналитическую зависимость, является единым для всех типов линий, независимо от соотношения параметров линии и дросселей на ее концах, и справедливо для любого закона изменения давления питания.

Полученные решения являются инструментом для обоснования корректности получаемых в дальнейшем теоретических выводов.

2. Выдвинута и на основании полученных решений ДУЧП доказана гипотеза о существовании математической зависимости давлений газа на концах ЛС от средних, распределенных по длине, значений параметров газа в линии, что позволило перейти при описании процессов на концах ЛС от ДУЧП к обыкновенным ДУ.

3. Разработан метод математического моделирования динамики ЛС и ПММ на основе обыкновенных ДУ, эквивалентных ДУЧП с точки зрения описания волновых процессов на концах этих элементов. Разработанные математические модели являются универсальными в том смысле, что известные модели разных типов ЛС и ШМ входят в них как частные случаи. Модели линий с ламинарным течением газа позволяют получать простые аналитические решения.

4. На основе метода моделирования динамики ЛС с помощью обыкновенных ДУ решена задача оптимизации параметров линий связи по критерию быстродействия.

5. На основе метода задания формы решения разработана методика синтеза ПММ со сложным законом движения:

- развита теория метода задания формы решения применительно к ПММ с релейным управлением;

- в основе задаваемых форм решений лежит обоснование эквивалентности по выходным характеристикам нелинейной математической модели ШМ линейному аналогу.

6. Решена задача моделирования динамики малообъемных ПММ и камер с учетом взаимосвязи их с динамикой коммуникационных линий. Показана необходимость совместного рассмотрения таких объектов в ПС ряда МТЛП с применением разработанных в работе методик.

7. Разработанные методы анализа и синтеза использованы при проектировании как внедренных в производство, так и перспективных МТЛП, а именно:

- разработана и испытана ПС комплекса для съема и укладки чулочно-носочных изделий на базе отделочной машины ЧН0-86; достоверность методики подтверждена экспериментальными исследованиями на экспериментальном образце комплекса;

- разработана и внедрена ПСУ на автомате для цикловых испытаний герметичности прорезиненных тканей и нетканых материалов и изделий из них;

- разработана и внедрена ПСУ пневматическим сбалансированным манипулятором грузоподъемностью до 400 Н, предназначенным для перекладки рулонов материала;

- разработана методика расчета ПС раскройной установки и автомата для взъерошивания обуви на базе следящих пневмоприводов с учетом волновых процессов;

- разработан высокомоментный пневмомотор для приводов кожевенно-обувных машин для контурной обработки обуви, защищенный авторским свидетельством.

3. Дано экспериментальное обоснование разработанных методов математического моделирования базовых элементов (ЛС и ПИМ) на оснований исследований, проведенных различными независимыми исследователями в ведущих организациях России и за рубежом для широкого диапазона значений параметров элементов и газа.

10. Разработанные методы моделирования и расчета ПС использованы в изданной учебно-методической литературе и при разработке Государственного стандарта СССР "Роботы промышленные. Пневмодвигатели исполнительных устройств. Типы, основные параметры и присоединительные размеры", ГОСТ 26059-85.

Список литературы диссертационного исследования доктор технических наук Донской, Анатолий Сергеевич, 1998 год

1. Робототехнические системы в текстильной и легкой промышленности /Под ред. В.А.Климова. М.: Легпромиздат, 1991. -312 с.

2. Ганулич A.A. Пневмоавтоматика и пневмопривод швейного оборудования. Справочное пособие. -М.: Легпромбытиздат, 1986. -152 с.

3. Дрожжин В.И. Пневматическое оборудование и пневмотранспорт в швейной промышленности. М., 1975. -127 с.

4. Дрожжин В.И. Автоматизация сборочных операций в легкой промышленности. М., 1981.

5. Проектирование и расчет машин обувных и швейных производств /Комиссаров A.M., Жуков В.В., Никифоров В.М. и др.; Под ред.A.M.Комиссарова. М., 1978.

6. Комиссаров A.M., Сироткин Г.П. Механизмы машин легкой промышленности со следящими системами: Обзор. М., 1977.

7. Лещенко В.Г., Мильман Я.В. Пневматические устройства текстильных машин. М., 1962. -151 с.

8. Кисин В.М., Мягков A.M. Пневматические датчики положения кромки текстильных материалов: Экспресс-информация. Оборудование для ткацкого и красильно-отделочного производства. М., 1979.

9. Федорец В.А., Новик H.A. Пневматические и гидравлические цифровые приводы роботов-манипуляторов, //Робототехнические сис-мы: Тез.докл. П Всесоюзн. межвуз. науч.-техн. конф., Киев, 1980.

10. Янбулатов P.M. Исследование и разработка пневматических позиционных исполнительных устройств с импульсным управлением: Дис. .канд.техн.наук. М., 1978. - 170 с.

11. KriBztimcz P., Elefc 1. Positioning problems of pneumatic industrial Robots. Proc. 3rd Conference onindustrial Robot technology arid 6-th International Simposium on industrial Robots. Nottingham, 1976, p.E 3.29 E 3.48.

12. Баскарев B.B. Позиционный пневмопривод //Промышленные роботы и их применение: -Л.: ДДКТП, 1980. -С.38-42.

13. A.c. 922871 COOP, ШШ3 GII с 25/00. Пневматическое запоминающее устройство /Донской A.C., Королев В.А. Заяв. 19.06.80. Опубл. 23.04.82, Вкш. M 15.

14. Донской A.C., Королев В.А., Сергеев С.М. Позиционный пневмопривод со струйной системой управления //Промышленные роботы и их применение : -Л.: ДДНТП, 1980. С.32-37.

15. Донской A.C., Королев В.А., Сергеев С.М. Пневматические исполнительные системы для роботов //Промышленные роботы (автоматические манипуляторы), П Всесоюзн. совещан. по робото-техническим системам: Тезы. докл. Ч. I. Минск, 1981. С.35-40.

16. A.c. M 1560778 СССР, ШШ2 PI5 В 21/00. Пневмодвигатель. /Донской A.C., Панов В.В., Андреев В.И., Климов В.А., Лазариди К.Х. Опубл. 30.04.90, Бюл.# 16.

17. A.c. М> 1705229 СССР. Манипулятор с уравновешиванием груза /Романов П.И., Королев В.А., Донской A.C. Опубл. 15.01.92, Бюл. J 2.

18. Донской A.C. Командозадающее устройство пневматической системы управления промышленным роботом //Пневмоавтоматика: Тез. докл. XV Все союз, совещан. сентябрь 1985 г. -Львов, 1985. С. НО.

19. Донской A.C., Андреев В.И., Гончаренко В.Н. Программное обеспечение подсистемы САПР следящих пневмоприводов промышленных роботов //Проблемы и опыт применения САПР': Тез. докл. Все союз. конф., ноябрь 1987 г. Свердловск. - С.61.

20. Донской A.C., Королев В.А. Разработка и исследование пневмоаппаратуры с цифровым управлением //Пневмогидроавтоматика и пневмопривод: Тез. докл. Всесоюзн. совещан., апрель 1988 г. -Суздаль, 1990. С.109.

21. Залманзон Л.А. Аэрогидродинамические методы измерения входных параметров автоматических систем. М.: 1973. - 200 с.

22. Залманзон Л.А. Теория элементов пневмоники. М.: Наука, 1969. - 507 с.

23. Ддатриев В.Н., Градецкий В.Г. Основы пневмоавтоматики. -М.: Машиностроение, 1973. 360 с.

24. Елимелех И.М. Струйные устройства ввода информации. -Л.: Судостроение, 1972. 220 с.

25. Чарный И.А. Неустановившееся движение реальной жидкости в трубах. М.: Недра, 1975. - 296 с.

26. Герц Е.В. Пневматические приводы. Теория и расчет. -М.: Машиностроение, 1969. 359 с.

27. Холзунов А.Г. Основы расчета пневматических приводов. М.: Машиностроение, 1964. -267 с.

28. Погорелов В.И. Газодинамические расчеты пневматических приводов. Л.: Машиностроение, 1971. - 182 с.

29. Федорец В.А., Педченко М.Н., Кухарец A.B. Расчет пневматических и пневмогидравлических цикловых систем. К.: Техника, 1981. -184 с.

30. Бежанов В.Н. Пневматические системы автоматизации технологических процессов. Л.: Машгиз, 1963.

31. Герц Е.В., Крейнжн Г.В. Расчет пневмоприводов. Справочное пособие. М.: Машиностроение, 1975.

32. Донской A.C. Динамика струйной системы управления позиционным пневматическим промышленным роботом //Промышленные роботы и их применение: Л.: ЛДНТП, 1981. - С.54-61.

33. Крейнин Г.В., йвлев В.И., Дюффель О.В. Использование модели-наблюдателя для улучшения динамических характеристик следящего пневмопривода //Машиноведение. 1982. - М 5.- С.45-48.

34. Королев В.А. Пневматические приводы роботов: Учебное пособие. -Л.: ЛПМ им.М.М.Калинина, 1986.

35. Филиппов И.Б. Тормозные устройства пневмоприводов. -М.: Машиностроение, 1987. 144 с.

36. Герц Е.В., Зенченко В.П., Крейнин Г.В. Синтез пневматических приводов. М.: Машиностроение, 1966.

37. Донской A.C., Кисельников В.В., Романов П.М., Черпухин O.A. Окрасочный пневматический промышленный робот //Промышленные роботы и их применение. Л.: ЛДНТП, 1984. - С.36-40.

38. Гузюк С.П., А.С.Донской, Малышев Ю.В. Пневматический промышленный робот для отделки стульев на конвейере методом пневмораспыления //Промышленные роботы и их применение, Л.: ДДНТП, 1985. С.59-63.

39. Устройство промышленных роботов /Юревич Е.М., Аветиков Б.Г., Корытко О.В., Андрианов Ю.Д., Королев В.А., Савин В.Г.

40. Л: Машиностроение, 1980. -333 с.

41. Донской A.C., Кизилов A.B.»Майоров М.Д., Романов П.М. Пневматические исполнительные модули промышленных роботов с позиционным управлением /71 Всесоюз. совещан. по робототехническим системам: Тез. докл. Воронеж» 1984 г.- С.86-87.

42. Есимбаев О.Ж. Разработка и исследование характеристик робототехнического комплекса для съема и укладки чулочно-носочных изделий в отделочных операциях трикотажного производства: Дис. . канд.техн.наук. -Л., 1988. -205 с.

43. Браун Ф. Переходные процессы в линиях передачи жидкости или газа //Техническая механика, т. 84, серия Д. I 4, 1962. -С.163-171.

44. Сулига В.И., Славотинский М.В. Исследование распространения волн давления в пневматических линиях передачи //Локомо-тивостроение, Харьков. 1973. - Вып. 5. - С.119-126.

45. Залманзон Л.А. Специализированные аэрогидродинамические системы автоматического управления. М.: Наука, 1978. - 271 с.

46. Лаврентьев М.А., Шабат Б.В. Проблемы гидродинамики и их математические модели. М.: Наука, 1973. - 408 с.

47. Гогричиани Г.В., Шипилин А.В. Переходные процессы в пневматических системах. М.: Машиностроение, 1986. 160 с.

48. Елимелех Й.М., Сидоркин Ю.Г. Струйная автоматика (пневмоника). -Л.: Лениздат, 1972. 212 с.

49. Залманзон Л.А. О характеристиках переходных процессов в коротких коммуникационных каналах /'/Труды НАМИ. -1967. Вып. 94.

50. Сулига В.И., Славотинский М.В. Динамикапневматических линий связи //Струйная техника: VI Междунар. конференция "Яблонна": Тез. докл., Мн-т пробл. управления, Наука, 1976.

51. Стоун К. Исследование влияния длинных линий между управляющим клапаном и приводом в гидравлических и пневматических системах управления // Доклады на I Международном конгрессе ЙФАК по автоматическому управлению. М.: АН СССР, 1960. Т.4. С.479-500.

52. Фельдман В.Я., Эйгенброт В.М. К выбору параметров пневматической линии связи на основе анализа динамических процессов. М.: Машиноведение, 1969. J6 2. - G.41-47.

53. Функ Я.Е., Вуд Д.Я., Чжао С.П. Неустановившиеся процессы в отверстиях и очень коротких трубках //Теор. осн. инж. расчетов, 1972. » 2. - С.245-253.

54. Nichols N.B. The Linear Properties of Pneumatic Transmission Lines. Transactions of the Instrumennt Society of America, 1962, - vol. p.5-14.

55. Залманзон Л.A. О дифференциальных уравнениях процессов изменения давления в проточных камерах пневматических контрольных и регулирующих устройств //Автоматика и телемеханика. 1954. - J 3.

56. Фельдман В.Я. Определение диаметра трубопровода пневматической линии связи //Приборы и устройства струйной техники, -Л.: ЛДНТП, 1968.

57. Бержерон Л. От гидравлического удара в трубах до разряда в электрической сети. М., Машгиз, 1962. - 348 с.

58. Рудсон, Леонард. Обзор методов моделирования переходных процессов в гидравлических линиях //Теоретические основы инженерных расчетов, М. : Мир. - J 2, - 1972, - С.236-244.

59. Моль Р. Гидропневмоавтоматика. Пер. с франц. М., Машиностроение, 1975. - 352 с.

60. Цао. Численные решения для переходных процессов в пневматических системах трубопроводов расчет линии передачи //Прикладная механика, - М.: Мир. - J 3. - 1968, - С.176-185.

61. Донской A.C. Математическая модель пневматических линий связи струйных систем управления // Электромеханические устройства и системы управления промышленных роботов: Сб.науч.тр./

62. Воронежский политехи, ин-т. 1985. - с.137-147.

63. Залманзон Л. А. О влиянии условий отражения волн на скорость передачи сигналов по коротким коммуникационным каналам в системах пневмоавтоматики //Новое в пневмогидравлической автоматике. Изд-во АН СССР, 1962.

64. Самарский А.А., Попов Ю.П. Разностные схемы газовой динамики. М.: Наука, 1975. -352 с.

65. Донской А.С. Разработка и исследование позиционного исполнительного и управляющего устройств промышленного робота для автоматизации технологических процессов в экстремальных условиях. Дис. .канд.техн.наук. Л., 1982. - 202 с.

66. Донской А.С., Андреев В.И., Лазариди К.Х. Математическое обеспечение САПР пневматических исполнительных систем. -Л., Î989. 10 с. Деп. в ЦНШТЗЙлегпром 04.05.89, Jê 2771-Ж.

67. Котенева О.А., Сидоркин Ю.Г. Исследование процессов передачи сигналов по коммуникационным каналам систем пневмоники //Приборы и устройства струйной техники. Л.: ЛДНТП, 1970.

68. Karam I.T., Franke I.E. The freguency response oï pnenmatik Unes, Transactions of the ASIE, vol.89, ser.D, N 2, June, 1967.

69. Topfer H. Zeitkonstanten von pneumatishen widerstandsSpeicher Gliedern, monatsber. Beutsch. Akad. Wiss., Berlin, N 7-10, 1959.

70. Кэнтола P. Переходные процессы в гидравлических линиях,включая частотно-модулированные входные сигналы //Теоретические основы инженерных расчетов. М.: Мир.- М 2. - 1971, -С.168-177.

71. Донской A.C., Градовцев А.Л. Исследование динамики пневматического исполнительного механизма модуля промышленного робота //Автоматизация оборуд. и технологических процессов в текст, пром-сти /Межвуз. сб. науч. тр. Л., ЛТИ им.Ленсовета, 1987, - С.30-37.

72. Федорец В.А. Расчет гидравлических и пневматических приборов гибких производственных систем. К.: Головное издательство издательского объединения "Выща школа". -1978.

73. Герц Е.В. Динамика пневматических систем машин. М.: Машиностроение, 1985. - 256 С.

74. Педченко М.Н., Радченко Г.Ф., Федорец В.А. К расчету пневматических емкостей //Пневматика и гидравлика. 1977. -Вып.4. - С.268 -271.

75. Пневматические устройства и системы в машиностроении: Справочник /Под ред. Е.В.Герц. М.: Машиностроение, X98I. - 408 с.

76. Донской A.C., Андреев В.И. Расчет динамики пневматических приводов промышленных роботов. /Технология легкой промышленности. Изв. вузов. 1991. 6. - С.96-99.

77. Донской A.C. Численный метод решения уравнений динамики пневматических двигателей. Л., 1991. - 14 с. Деп. в ЦНИЙТЭИ-легпром 03.09.91, № 3364-ЛП.

78. Донской A.C. О расчете пневматических двигателей. Л., 1991. 14 с. Деп. в ЦНйИТЭИлегпром 03.09.91, » 3366-ЛП.

79. Донской A.C. и др. САПР пневматических сбалансированных манипуляторов для механизации технологических процессов и производств /./Учебное пособие /Донской A.C., Королев В.А., Мна-цаканян М.А., Романов П.й., Тархов A.A. -Л., ЛГТУ, 1990. 76 с.

80. A.c. Ш 1509453 СССР. Устройство для деформации текстильных конических поковок /Панов В.В., Сыс В.В., Климов В.А., Донской A.C. Опубл. 23.09.89, Бюл. Ш 35.

81. A.c. № 1594230 СССР. Устройство для деформации текстильных конических поковок в отделочном производстве /Панов В.В., Сыс В.В., Климов В.А., Донской A.C. Опубл. 23.09.90. Бюл. № 35.

82. Донской A.C., Андреев В.И.» Лазариди К.Х. О расчете пневматического привода захватного устройства. Л., 1991 - 8 с. Деп. в ЦНИИТЭИлегпром 03.09.91, Ж 3365-ЛП.

83. Ррадовцев А.Л., Рончаренко В.П., Донской A.C., Родин В.В. Пневматический манипулятор с программным управлением. НТИ. Серия Р 55.30.05. 1988. - М 88-20, - 4с.

84. Донской A.C., Кизилов A.B., Майоров И.Д., Романов П.И. Пневматические манипуляторы для механизации погрузочно-разгрузочных работ //Всесоюзн. науч.-техн. конф., ноябрь 1984. : Тез. докл. Ленинград, - с.35-36.

85. Климов В.А., Шапошников А.Л. Исследование математических моделей динамических систем текстильных машин оптимизационным методом задания формы решений //Технология текстильной промышленности //Изв.вузов. 1979. - 1 4.- С.74-76.

86. Родин В.В. Разработка, исследование характеристик и особенностей применения робототехнического комплекса длявспомогательных операций обувного производства: Дис. . канд. техн. наук. -Л., 1986. 233 с.

87. Знтин В.Я. Повышение качества проектирования и точности функционирования механизмов и машин текстильной и легкой промышленности на основе новых методов оперативного численного анализа динамических процессов. Дисс. . д-ра техн.наук. -Л., 1986. 367 с.

88. Сигачева В.В. Развитие теоретических основ диагностирования диагностирования механизмов разветвленной структуры ткацких и трикотажных машин с реализацией в автоматизированных системах: Дисс. . д-ра техн.наук. -Л., 1991. 404 с.

89. Жуковский Н.М. О гидравлическом ударе в водопроводных трубах: Избранные сочинения. М.: Гостехиздат. 1948. Т II.

90. Конторович М.М. Операционное исчисление и процессы в электрических цепях. М.: Советское радио, 1975. -320 с.

91. Ф.Засс. Еескомпрессорные двигатели дизеля. -М.: ОНТИ. 1935.

92. А.Пишингер. О механике впрыскивания топлива под давлением //Двигатели внутреннего сгорания /'/Под ред. С.Н.Васильева. I. V. ГНТИ, 1939.

93. Залманзон Л.А. Проточные элементы пневматических приборов контороля и управления. М.: - Изд-во АН СССР, 1961.

94. Калиш Г.Г. Отражение волн давлений и скоростей от форсунок //Известия НАТИ. 1934. - Л 2.

95. Калиш Г.Г. Исследование процесса впрыска с учетом упругих колебаний при работе с открытой форсункой //Известия НАТИ. 1934. - 1 3.

96. Араманович И.Г.» Левин В.И. Уравнения математической физики. М.: Наука, 1363. - 288 с.

97. НО. К.Флетчер. Вычислительные методы в динамике жидкостей. М.: Мир, 1991. - 503 с.

98. Саакян P.P. Развитие основ методологического обеспечения ультразвуковых методов определения свойств синтетических нитей. Дисс. . канд.техн.наук. -СПб. 1994. 257 с.

99. Бронштейн И.Н., Семендяев К.А. Справочник по математике. М., Наука, 1986.

100. Математическое моделирование динамики электрических машин переменного тока //Учебное пособие /В.А.Климов, С.М.Лаврентьев, А.Л.Шапошников и др.; Под ред. В.А.Климова. СПб.: Издательство С.-Петербургского университета, 1995. - 380 с.

101. Фильчаков П.Ф. Справочник по высшей математике. К.: Наукова думка. 1974 - 744 с.

102. Вутенин Н.В., Лунц Я.Л., Меркин Д.Р. Курс теоретической механики. В 2 ч. М.: Наука, 1985. -ч.1. -240 с.

103. Бессекерский В.А., Попов Е.П. Теория систем автоматического регулирования. М.: Наука, 1972. -980 с.

104. Донской A.C. Метод расчета диаметров линий связипневматических, систем управления. Л., 1989. - 10 с. - Деп. в ЩШИТЭИлегпром 04.05.89 М 2769-ЛП.

105. Цейров Е.М. Вопросы газовой динамики воздушных выключателей. М.: Госзнергоиздат, 1961.

106. Branden I., Pneumatic transmission lag» Instruments, Ж 6, 1949.

107. Вайсер M.B. Анализ возможности работы приборов пневмоавтоматики на низком давлении .//Вопросы пневмо- и гидроавтоматики. М.: Мзд-во АН СССР» I960.

108. Струйные логические элементы и устройства программного управления станками и промышленным-! роботами. М.: НЙИМаш, 1979. - 72 с.

109. Писаренко P.C., Яковлев А.П.» Матвеев В.В. Справочник по сопротивлению материалов. К: Наукова думка, 1975. - 704 с.

110. Донской A.C., Климов В.А., Лазариди K.I. Расчет пневмопривода с заданным законом движения . СПб., - 1996. - 10 с.- Деп. в ВИШТИ 17.12.96, М 3678-В96.

111. Донской A.C. Моделирование процессов в элементах пнев-мосистем с учетом ударных волн давления. СПб., - 1996. - 15 с. -Деп. в ВИНИТИ 17.12.96, Ш 3682-В96.

112. Донской A.C. Расчет переходных процессов в пневматических объектах с распределенными параметрами. СПб., -1996. - 12 с. - Деп. в ВИНИТИ 17.12.96, М 3679-В96.

113. Донской A.C. Разработка укрупненно-обобщенной математической модели пневматических элементов постоянного объема. -СПб., 1996. - 14 с. - Деп. в ВИНИТИ 17.12.96, » 3680-В96.

114. Донской A.C., Климов В.А.» Лазариди К.Х., Родин В.В. Синтез пневмоприводов со сложным законом движения. СПб., -1996. - 10 с. - Деп. в ЦНМИТЗМлегпром 15.02.96, Л 3665-ЛП.

115. Донской A.C.» Климов В.А. Синтез пневматическихприводов. //Теория и практика разработки оптимальных технологических процессов и конструкций в текстильном производстве: Тез. докл. междунар. науч.-техн. конф. Иваново,- 1996. С. 306-307.

116. Донской A.C., Климов В.А., Лазариди К.Х. Ускоренный синтез пневмоприводов. //Maтематика, компьютер, образование: Тез. докл. междунар. конф. Дубна. 1996 - С.41.

117. Донской A.C., Климов В.А. Особенности моделирования процессов в следящих пневмоприводах с релейным управлением. //Математические методы распознавания образов (ММРО-8): Тез. докл. 8-й Всероссийской конф, Москва. 1997, - С. 148-150.

118. Донской A.C., Климов B.Â. Аналитический метод расчета волновых процессов в пневматических объектах. /'Технология текстильной промышленности. Изв. вузов. 1997. - Л 2. - С.93-95.

119. Донской A.C. Моделирование колебаний давления в пневматических объектах с помощью обыкновенных дифференциальных уравнений. /Технология текстильной промышленности. Мзв. вузов. -1997. 14, - 0.94-97.

120. Донской A.C. Климов В.А. Моделирование процессов в элементах пневмосиетем с учетом ударных волн давления. /Технология текстильной промышленности. Мзв. вузов. 1997.$ 5. 0.80-82.

121. Донской A.C. Моделирование переходных, процессов в пневматических системах. СПб.: С1ЮТД, 1998. - 204 с.

122. TTïT^il iï TT.^'.-^^J^T—^T ТУ .CT'"}

123. ДОКУМЕНТЫ О ВЩДРЕНМЙ РЕЗУЛЬТАТОВ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ

124. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР1. РОБОТЫ ПРОМЫШЛЕННЫЕ

125. ПНЕВМОДВИГАТЕЛИ ИСПОЛНИТЕЛЬНЫХ УСТРОЙСТВ

126. ТИПЫ, ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ И ПРИСОЕДИНИТЕЛЬНЫЕ РАЗМЕРЫ1. ГОСТ 26059-851. Издание официальноес о1. X ич18