ФЕДЕРАЛЬНОЕ
АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
Государственное
образовательное учреждение высшего
профессионального образования
«НАЦИОНАЛЬНЫЙ
ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ
УНИВЕРСИТЕТ»
Институт кибернетики
Кафедра Интегрированных компьютерных
систем управления
П
О Я С Н И Т Е Л Ь
Н А Я З А П И С
К А
к курсовому
проекту
на тему:
«Мехатронный
модуль линейного перемещения с пневматическим
приводом»
по дисциплине
«Проектирование мехатронных систем»
Выполнила
Студентка гр.
8М450 Е.Е.
Кругликова
Руководитель
Доцент каф.
ИКСУ В.Н. Шкляр
Томск 2010
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
В промышленности
широко и успешно применяются пневматические
приводы. Современное производство предъявляет
к ним разнообразные и все
более жесткие
требования. При этом растет потребность
в пневматических позиционных и следящих
приводах, способных перемещать механический
объект управления, связанный со штоком
пневмоцилиндра, по желаемому закону и
с высокой точностью останавливать его
в любой требуемой позиции. Наличие таких
приводов позволяет, используя преимущества
промышленной пневматики, решать новые
классы задач, создавать эффективные технологические
машины и успешно автоматизировать разнообразные
технологические процессы.
Целью работы
является разработка технического предложения
на систему следящего пневматического
привода для лабораторного манипулятора.
Разработка велась на основе требований,
представленных в техническом задании.
В результате
проведенной работы спроектирован следящий
пневматический привод, который может
отслеживать положение штока и менять
его в соответствии с заданным значением,
разработан вариант электромагнитного
тормозного устройства, разработана структура
системы управления приводом на базе модулей
RealLab, в системе MATLAB проведено моделирование
работы привода.
ПАТЕНТНЫЙ ПОИСК
Заявка: 95114564/06, 30.08.1995
ПНЕВМАТИЧЕСКИЙ
(ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ) СЛЕДЯЩИЙ ПРИВОД, СТРУЙНЫЙ
ДВИГАТЕЛЬ, РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬ И БЛОК КОНЕЧНЫХ
ВЫКЛЮЧАТЕЛЕЙ
Реферат:
- Пневматический (гидравлический) следящий привод, содержащий соединенные между собой задатчик и сумматор, подключенный к электромагнитам распределительного устройства, связанного с источником рабочей среды под давлением и с исполнительным, преимущественно струйным, двигателем, ротор которого связан механизмом преобразования движения и выходным валом с органом управления линией регулируемого параметра, а также кинематически связанные с органом управления датчики обратной связи по положению и скорости и блок конечных выключателей, герконы которого включены в цепь электромагнитов распределительного устройства, отличающийся тем, что он снабжен измерителем величины и скорости изменения давления рабочей среды, программнологическим блоком определения момента аварийного переключения органа управления и блоком вычисления и ограничения кинетической энергии, момента нагрузки и времени запаздывания органа управления, причем программно-логический блок подключен входами к линии регулируемого параметра, а выходом - к сумматору, при этом блок вычисления соединен входами с упомянутыми датчиками и измерителем, а выходом - с сумматором.
Заявка: 2000123474/09, 11.09.2000
СЛЕДЯЩИЙ
КЛАПАННЫЙ ЭЛЕКТРОПНЕВМАТИЧЕСКИЙ
ПРИВОД
Изобретение
может быть использовано для привода
рабочих органов различных установок
в энергомашиностроении, судостроении
и других отраслях. Технический результат
- повышение быстродействия и точности
позиционирования привода. Привод содержит
блок управления, включающий в себя блок
суммирования и блок формирования частоты
следования и длительности (БФ ЧДИ). К блоку
суммирования подключены клемма ввода
задания положения поршня силового цилиндра
и датчик положения поршня. К выходу БФ
ЧДИ подключены первые входы элементов
ИЛИ, выходы которых соединены со входами
форсирующих ключевых усилителей, включенных
в цепь обмоток электромагнитных клапанов,
соединенных с полостями силового цилиндра.
Привод также содержит первый блок компараторов,
входом соединенный с выходом блока суммирования,
к которому подключен вход второго блока
компараторов, выход которого через другие
форсирующие ключевые усилители соединен
с обмотками дополнительных электромагнитных
клапанов. Привод содержит также блок
дифференцирования, вход которого соединен
с выходом вторичного преобразователя
датчика положения поршня, а выход - со
входом блока суммирования.
Заявка: 2905502/08
СЛЕДЯЩИЙ
ПРИВОД
1. Следящий
привод по авт.св. N 748960, отличающийся
тем, что, с целью упрощения
конструкции и повышения надежности
работы, задатчик координаты положения
пневмопоршня исполнительного пневмогидроцилиндра
выполнен в виде цифрового
пневматического цилиндра, шток
которого кинематически связан
со штоком гидродемпфера, между
гидрополостями которого размещено
гидравлическое сопротивление.
2. Привод
по п. 1, отличающийся тем, что
гидравлическое сопротивление выполнено
в виде регулируемого дросселя.
Заявка: 2008144360/06, 10.11.2008
ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ
КЛАПАН
Реферат:
Электромагнитный
клапан, содержащий якорь обратного
пневмоклапана, клапан с электромагнитом,
имеющим обмотку катушки с
электрическими выводами, отличающийся
тем, что электрические выводы катушки
выполнены подключеными к схеме защиты,
состоящей из коммутирующего элемента,
схемы управления, защиты от кондуктивных
помех и переполюсовки, и снабженной вторичным
источником питания.
Заявка: 2008131086/06, 28.07.2008
ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ
КЛАПАН
Реферат:
1. Электромагнитный
клапан, содержащий корпус с седлом,
перекрываемым запорным органом,
имеющим неметаллическое кольцевое
уплотнение, электромагнитный привод
с магнитопроводом, имеющим нижний
и верхний фланцы, герметизирующую
разделительную трубку и сердечник,
а также возвратную пружину,
причем герметизирующая разделительная
трубка состоит из трех звеньев,
два из которых выполнены из
ферромагнитного материала, а
третье расположено между ними
и выполнено из маломагнитного
материала, отличающийся тем,
что нижнее звено разделительной
трубки выполнено составным, полость
разделительной трубки с сердечником
герметизирована относительно рабочей
среды посредством шайбы и
радиального кольцевого неметаллического
уплотнения, расположенных между
составными частями нижнего звена,
в седле расположено торцевое
неметаллическое кольцевое уплотнение,
запорный орган снабжен штоком,
соединяющим его с сердечником
электромагнитного привода и
выполнен в виде трубы с
клинообразными кромками, имеющими
средний диаметр, равный внутреннему
диаметру нижнего звена разделительной
трубки.
2. Электромагнитный
клапан по п.1, отличающийся тем,
что в нижней части корпуса
установлен ручной дублер.
Заявка: 2008148715/11, 11.12.2008
ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ
КОЛОДОЧНЫЙ ТОРМОЗ
Реферат:
Изобретение
относится к области подъемно-транспортного
машиностроения, в частности к
конструкции электромагнитных колодочных
тормозов. Тормоз содержит основание
с двумя рычагами с охватывающими
шкив колодками. На первом рычаге с
регулируемым ограничителем отхода
установлены соосно электромагнит
и скоба с размещенной в
ней замыкающей пружиной, тяга, контактирующая
с торцом штока якоря электромагнита.
На тяге установлены регуляторы усилия
пружины и хода штока, пружина, раздвигающая
стойки. Между шкивом и тягой, параллельно
тяге, штоку тормоза, установлена
фиксирующая пружина, действующая
через опору штока и регулируемый
упор на первый рычаг и непосредственно
на второй рычаг, на котором закреплен
нижний электромагнит, шток якоря которого
контактирует с торцом штока тормоза.
В штатном режиме тормоз работает
с приводом нижнего электромагнита,
а размещенный на первом рычаге электромагнит
является резервным. Ограничитель отхода
второго рычага и упор штока тормоза
создают дополнительный регулируемый
воздушный зазор в магнитной
цепи нижнего электромагнита и этим
обеспечивается увеличение электромагнитного
демпфирования процесса торможения.
Технический результат заключается
в повышении надежности и обеспечении
плавности торможения.
ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ
1 Общие положения
- Полное наименование системы: мехатронный модуль линейного перемещения со следящим пневматическим приводом.
Краткое наименование системы: СПП.
- Заказчик – кафедра интегрированных компьютерных систем управления, Институт кибернетики ТПУ.
Разработчик – студентка гр. 8м450 Е.Е.
Кругликова.
- Основанием для разработки СПП является задание на курсовой проект по дисциплине «Проектирование мехатронных систем».
- Плановые сроки начала и окончания работы по созданию системы с 13.09.2010 по 21.11.2010.
- Система передается в виде функционирующего устройства на базе элементов, предоставленых Заказчиком в сроки, установленные заданием. Результаты работы оформляются в виде курсового проекта.
2 Назначение и цели
создания системы
- СПП предназначен для проведения лабораторных работ по дисциплине «Проектирование мехатронных систем».
3 Характеристика следящего
пневмопривода
3.1 Система
состоит из следующих элементов: пневмоцилиндр;
датчик положения поршня; устройства подготовки,
распределения и подачи воздуха; задатчик
перемещения; электромагнитное тормозное
устройство, микропроцессорное устройство
управления (модули RealLab, ПК).
3.2 Технические
характеристики привода:
- рабочий ход пневматического цилиндра: 150 мм;
- погрешность позиционирования: не более 0,5 мм;
- давление пневмосети: 0,4 - 0,5 МПа;
- фиксация положения поршня после отработки задания;
4 Требования к системе
4.1 Требование к системе в
целом
4.1.1 Требование к структуре и
функционированию
СПП должен включать в себя:
- исполнительный механизм;
- электромагнитную систему, отвечающую за реализацию следящего режима;
- электрическую подсистему, обеспечивающую компьютерное управление пневмоприводом.
Исполнительный
механизм включает в себя пневмоцилиндр
линейного перемещения.
Электромагнитная
подсистема включает в себя датчик
линейного перемещения поршня, электромагнитное
тормозное устройство.
Электрическая
подсистема включает: модули RealLab, блок
питания, ПК.
4.1.2 Требование
к надежности
Привод должен иметь вероятность
безотказной работы не менее 0,9.
4.1.3 Требования безопасности
Требования по безопасности должны
быть выполнены в соответствии с
ГОСТ 12.2.003-91 «Оборудование производственное.
Общие требования безопасности».
- Материалы конструкции СПП не должны оказывать опасное и вредное воздействие на организм человека на всех заданных режимах работы и предусмотренных условиях эксплуатации, а также создавать пожаровзрывоопасные ситуации.
- СПП должен быть пожаровзрывобезопасным в условиях эксплуатации в учебной лаборатории.
- Система управления должна быть обеспечена средствами экстренного торможения и аварийного останова (выключения) в экстремальных ситуациях.
4.1.5 Требование к эксплуатации,
техническому обслуживанию, ремонту
и хранению компонентов системы
- СПП не должен эксплуатироваться в агрессивной среде.
- Для обслуживания следящего привода должен быть установлен недельный регламент, который включает в себя смазку подвижных частей, визуальный осмотр привода
- Требования к патентной чистоте