Разработка системи синхронізації становища траверси гідравлічного преса зусиллям 75000тс

1 АНАЛІЗ ОБ'ЄКТИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ.

У цьому курсової роботі розроблено систему синхронізації становища траверси гідравлічного преса зусиллям 75 000тс. Необхідність розробки такої системи пояснюється лише тим, у процесі штампування через ексцентричного навантаження преса відбувається перекіс траверси щодо нижнього штампа з заготівлею. Через перекосів траверси з’являється клиновидность одержуваних заготовок, тобто. погіршуються їх якісні параметри, потрібно додаткова обробка в механічному цеху, що веде до підвищення витрат за виробництво продукції. Причини появи эксцентриситета навантаження: несиметричність форм штампуемых виробів, нерівномірний нагрівання заготівлі, нерівномірне остигання через специфіки форми вироби. Т.к. дані причини є неустранимыми, то підтримку паралельності траверси щодо столу потрібен з допомогою системи синхронизации.

Модернізація системи синхронізації дозволить одержувати штамповані заготівлі високої точності, знизиться обсяг робіт з подальшому опрацюванні деталей, знизиться час обробки заготовок, підвищиться продуктивність, отже собівартість одержуваних виробів буде вже ніколи. Т.а. економічний ефект від участі використання системи синхронізації траверси преса очевиден.

Наявна система синхронізації на пресі полягає в застосуванні синхронизирующих циліндрів, розміщених у частині траверси. Робота полягає в принципі гідравлічного спостереження. За появи перекосу поперечини преса, зростання тиску щодо одного синхронизирующем циліндрі підвищує тиск у іншому до вирівнювання траверси. Однак у процесі експлуатації такої системи виявили її малу надійність і точність. У сучасних умовах вимоги до точності одержуваних заготовок зросли, тож зажевріла потреба у розробці нової виборчої системи синхронізації становища траверсы.

Малюнок 1.1 — Схема системи обмеження перекосу рухомий поперечини преса 750 МН.

На розробку системи синхронізації становища траверси наведемо необхідні технічні характеристики гідравлічного пресса.

Пресс має дванадцять робочих циліндрів з діаметром поршня 1520 мм.

Номінальне зусилля — 750 МН, досягається з допомогою тиску всіх 12 циліндрів і власної ваги траверси 5000 т (50 МН).

за рахунок різної подачі робочої рідини до груп циліндрів може бути набір зусилля від 50 до 750 МН.

Пресс має привід від двухсекционной насосно-акумуляторної станції (тиску 20 і 32 МПа).

Хід траверси — 2000 мм.

Діапазон швидкостей траверси при робочому ході: 0,2 — 30 мм/с.

Зворотний хід поперечини здійснюється спеціальними поворотними цилиндрами.

Система синхронізації діє за принципом зміни зусилля у робочих циліндрах при перекосе траверси із регулювання кількості що надходить них рідини. Дане регулювання можна проводити в різний спосіб. Розробка нової виборчої системи синхронізації передбачає відмовитися від синхронизирующих циліндрів, а використовувати як останніх чотири крайніх робочих. Ця можливість зумовлена тим, що у крайніх робочих циліндрах за будь-якої щаблі зусилля преса робочий тиск 32 МПа. Причому у момент появи перекосу необхідно зменшити подачу рідини в крайньому гидроцилиндре і відновить її за зникнення перекоса.

Переваги такого підтримки траверси в бесперекосном горизонтальному становищі під час робочого ходу при ексцентричному нагружении преса у цьому, що звільняється робоче простір у нижній частині траверси, можливо точніше підтримку необхідного тиску штамповки.

Регулювати витрата у робочих (синхронизирующих) циліндрах з допомогою напірного клапана, що включає до свого складу гидроцилиндр, переміщення поршня якого регулює витрата рідини через клапан в робочий гидроцилиндр. Т.а. поставлено завдання проектування системи управління переміщенням поршня циліндра напірного клапана залежно від величини перекосу поперечини пресса.

Структурна схема системи синхронізації траверси представлена на малюнку 1.2.

Рисунок 1.2 — Структурна схема синхронізації траверси пресса.

Регульованим об'єктом є траверсу преса. Як чутливого елемента використовуємо датчик становища. Як усилительноперетворюючого устрою застосуємо дросселирующий розподільник. Регулюючий орган — гидроцилиндр напірного клапана.

Важливий елемент алгоритму роботи системи синхронізації - визначення залежності величини витрати рідини у робочому циліндрі від становища траверси. І тому необхідно провести в схему контролер, який обробляти інформацію з датчиків стану та видавати сигнали на установку становища златників у дросселирующих розподільниках. Через війну керовані клапани будуть відкриватися і закриватися на необхідну величину, подаючи в синхронизирующие гидроцилиндры певну подачу робочої жидкости.

Витрата рідини у кожному синхронизирующем циліндрі управляється окремо, дві циліндра однією насосну установку. Таке рішення зумовлено конструктивними особливостями гідравлічного преса. Насосні установки містяться у верхню частину преса, безпосередньо поблизу напірних клапанів, регулюючих витрата в синхронизирующих циліндрах. Таким чином предотвращаются втрати тиску з довжині трубопроводу й у місцевих гідравлічних опорах. Два крайніх циліндра зліва управляються від однієї насосної установки, два крайніх циліндра справа — одної. У цьому підвищується надійність експлуатації системи синхронізації, т.к. при аварійних ситуаціях, як-от відмову у роботі приводного електродвигуна, є можливість з допомогою другий насосної установки повернути гидроцилиндры у початковий становище. Т.а. відмову у роботі системи обмеження перекосу не надасть істотно на функціонування системы.

На підвищення надійності роботи системи синхронізації необхідно передбачити можливі аварійним ситуаціям. У це підвищення тиску на виході з ладу гидроаппаратуры. У цьому необхідно сигналізувати про підвищення тиску у точках схеми і за необхідності відключити приводний електродвигун задля унеможливлення аварійних ситуаций.

Першочергове завдання розробки системи синхронізації становища траверси преса є розрахунок керованого впускного клапана, т.к. даний гидроаппарат перестав бути типовим і немає довідкових даних. Після розрахунку впускного клапана необхідне нього спроектувати систему управління, розрахувати і вибрати гидроаппаратуру. Для контролю становища траверси вибрати датчики стану та спроектувати схему поєднання цих датчиків з обраним микроконтроллером. У алгоритмі роботи необхідно врахувати сигнали з датчиків аварійних ситуаций.

Побудова динамічної моделі системи синхронізації дозволить отримати її перехідною процес і оцінити об'єкт управління на стійкість і быстродействие.

Функціональна схема системи синхронізації приведено малюнку 1.3. Схему розроблено у пакеті AUTOCAD2000.

Малюнок 1.3 — Функціональна схема системи синхронізації становища траверси пресса.

2 ГІДРАВЛІЧНИЙ РОЗРАХУНОК СИСТЕМИ СИНХРОНИЗАЦИИ.

2.1 РОЗРАХУНОК ВПУСКНОГО КЕРОВАНОГО КЛАПАНА Принципова схема клапана представлена малюнку 2.1. Малюнок 2.1 — Впускний керований клапан гідравлічного преса 1−5 — клапан; 6 — втулка; 7 — отвори; 8 — ущільнення; 9 — кришка; 10 — пружина; 11 — указатель.

Прохідне перетин клапана:

[pic] де Fпл — площа поршня циліндра, котрий обслуговується даним клапаном;

(пл — швидкість поршня;

(до — швидкість руху рідини через клапан.

При тисках рідини р=20−32Мпа (до для клапанів вибирають до 20−30 м/c.

[pic].

Тоді діаметр умовного хідника та діаметр клапана:

[pic].

З отриманого діаметра основного клапана приймаємо діаметр розвантажувального клапана d1=22м, а діаметр штока клапана відповідно d2=12 мм.

Для клапана зусилля на підйом штока визначається по формуле:

[pic] де d1 — діаметр розвантажувального клапана; d2 — діаметр штока клапана;

Т — сила тертя в манжетах;

П — зусилля пружины.

Нехтуючи силами тертя і зусиллям пружини знайдемо необхідне усилие:

[pic] Звичайна величина підйому розвантажувального клапана 4 мм.

2.2 ВИБІР ВИКОНАВЧОГО ГИДРОЦИЛИНДРА.

Для регулювання потоком рідини в синхронизирующих циліндрах гідравлічного преса застосований напірний клапан, щодо його підйому використовуємо гидроцилиндр виходячи з таких условий:

[pic] [pic] [pic] де [pic] і [pic]- відповідно паспортне і заданий значення толкающего номінального зусилля на штоке;

[pic] і [pic]- відповідно паспортне і заданий значення максимального ходу штока гидроцилиндра; [pic] і [pic]-соответственно паспортне і заданий максимальні значення швидкість руху штока. Вибираємо гидроцилиндр з одностороннім розташуванням штока ЦРГ25Х12, має технічну характеристику: D=25 мм; d=10 мм; [pic]=6 мм; [pic]=7400 М; [pic]=1,5 [pic]; [pic]=0,95; m=1,88 кг при номінальному тиску [pic][pic].

[pic]=7400 Н>[pic]=2512Н;

[pic] =1,5 [pic]>[pic]=0,1 [pic];

[pic]=6 мм>[pic]=4 мм. Для обраного типорозміру гидроцилиндра визначаємо розрахункові значення необхідного перепаду тиску і объёмного витрати рідини [pic] на вході в гидроцилиндр і [pic]- не вдома. Ефективні площі поршня:

[pic];

[pic]. Необхідний перепад давления:

[pic]. Т.к. закриття і «відкриття клапана має відбуватися в мінімальне короткий час, то враховуючи мінімальне час спрацьовування дросселирующего розподільника 0,04с необхідна задана скорость.

(з=4/0,04=0,1м/с. Витрата жидкости:

[pic];

[pic]. де [pic]- необхідний перепад тиску, [pic]; [pic]- тиск у нагнетательной порожнини гидроцилиндра, [pic]; [pic]- тиск у зливальний порожнини гидроцилиндра, [pic] (під час виборів гидроцилиндра передбачається, що [pic]); [pic]- діаметр поршня гидроцилиндра, м; [pic]- діаметр штока гидроцилиндра, м; [pic]- механічний ККД гидроцилиндра;

[pic] і [pic]- відповідно об'ємні витрати рідини на вході (в нагнетательном трубопроводі) і виході (в зливальному трубопроводі) гидроцилиндра,[pic].

2.3 ГІДРАВЛІЧНИЙ РОЗРАХУНОК ТРУБОПРОВОДОВ.

Гідравлічний розрахунок трубопроводів залежить від виборі оптимального внутрішнього діаметра труби і у визначенні втрат тиску з довжині трубопроводу. Расчётное значення внутрішнього діаметра трубы.

[pic] де Qрасчётный об'ємний витрата рідини в трубопроводі, [pic].

[(]- допускаемая швидкість руху рідини, [pic].

[pic]- діаметр труби, м. Допускаемая швидкість руху рідини в нагнетательном трубопроводі гидропривода вибирається по нормативним даним, залежно від расчётного перепаду тиску р на виконавчому органі приводу ([(]=3м/c).

[pic]. З довідкової літератури [1] вибираємо внутрішній діаметр безшовної холоднодеформируемой труби те щоб дійсний внутрішній діаметр труби [pic] дорівнював расчётному значенням [pic] чи більше від нього, т. е.

[pic] Приймаємо безшовні холоднодеформируемые труби на нагнетательном і зливальному трубопроводі: труба [pic] має зовнішнє діаметр 16 мм, товщину стінки 2 мм внутрішній діаметр [pic]мм. Визначаємо справжню швидкість руху рідини в нагнетательном і зливальному трубопроводах:

[pic].

[pic] де Qоб'ємний витрата рідини в трубопроводі, [pic] Втрата тиску на своєму шляху рідини по нагнетательному трубопроводу (ділянку АБ) і сливному трубопроводу (ділянку ВГ) определяется:

[pic][pic].

[pic], де [pic]- втрата тиску, [pic] [pic]- коефіцієнт опору; [pic]- щільність робочої рідини, [pic]; [pic] - довжина ділянки трубопроводу, [pic] [pic] - внутрішній діаметр обраної труби, [pic] [pic] - справжня швидкість руху рідини у ділянці трубопроводу, [pic].

Коефіцієнт сопротивления.

[pic][pic];

[pic][pic], де [pic] - число Рейнольдса.

Кількість (критерій) Рейнольдса.

[pic];

[pic] де [pic] - кінематичний коефіцієнт в’язкості робочої рідини (олію И-20А), [pic].

2.4 ВИБІР ГИДРОАППАРАТУРЫ І ВИЗНАЧЕННЯ ВТРАТ ДАВЛЕНИЯ.

Гідравлічна апаратура вибирається з довідника за дотримання наступних условий:

[pic] де [pic] і [pic] - відповідно номінальне паспортне тиск гидроаппарата і розрахунковий перепад тиску виконавчому органі приводу; [pic] і [pic] - відповідно номінальний паспортний об'ємний витрата гидроаппарата і розрахунковий максимальний витрата на вході у виконавчий орган приводу. Для обраного типорозміру гидроаппарата визначається справжня втрата тиску під час проходження розрахункового витрати через гидроаппарат:

[pic] де [pic] - паспортне значення втрати тиску проходячи через гидроаппарат номінального паспортного витрати; [pic] - дійсне значення витрати, який струменіє через гидроаппарат.

1. Запобіжний клапан ПКПД10−20, має технічну характеристику: номінальне тиск — 20(106 [pic]>5,4(106[pic]; номінальний витрата — 6,7(10−4[pic]>0,98(10−4[pic]; втрата тиску — 0,25(106[pic]; об'ємний витрата витоків — 2(10−6[pic]; діаметр умовного проходу — 0,01 м; маса — 4,5 кг.

Втрата тиску рідини під час проходження каналів захисного клапана:

[pic].

2. Дросселирующий розподільник з пропориональным електричним управлінням РП6, має технічну характеристику: номінальне тиск — [pic]([pic]; номінальний витрата — [pic]>0,49(10−4[pic]; втрата тиску — 1,2 (106[pic]; об'ємний витрата витоків — 2,5(10−6[pic]; мінімальне час спрацьовування — 0,04с; діаметр умовного проходу — 6(10−3м; діаметр златники — 9(10−3м; максимальне усунення златники — 1(10−3м; діаметр сопла — 0,4(10−3м; максимальне усунення заслінки — 0,4(10−3м; маса — 0,5 кг.

Втрата тиску рідини під час проходження каналів гидрораспределителя:

[pic].

3. Двосторонній гідравлічний замок ГМ3 6/3, має технічну характеристику: номінальне тиск — [pic]([pic]; номінальний витрата — [pic]>0,49(10−4[pic]; втрата тиску — 0,3(106[pic]; об'ємний витрата витоків — 0,6(10−6; діаметр умовного проходу — 0,006 м; маса — 0,8 кг.

Втрата тиску рідини під час проходження каналів гідравлічного замка:

[pic].

4. Фільтри, мають технічні характеристики: прийомний фільтр ФВСМ32: номінальний витрата — 6,7(10−4[pic]>0,98(10−4[pic]; втрата тиску — 0,007(106[pic]; діаметр умовного проходу — 0,032 м; точність фільтрації - 80мкм; маса — 4 кг. напірний фільтр 1ФГМ32: номінальне тиск — 32(106[pic]>9,12(106[pic]; номінальний витрата — 5,3(10−4[pic]>0,98(10−4[pic]; втрата тиску — 0,08(106[pic]; діаметр умовного проходу — 0,022 м; точність фільтрації - 10мкм; маса — 5 кг. зливальний фільтр ФС25: номінальне тиск — 0,63(106[pic]; номінальний витрата — 4,2(10−4[pic]; втрата тиску — 0,1(106[pic]; діаметр умовного проходу — 0,02 м; точність фільтрації - 25мкм; маса — 1,9 кг. Втрата тиску жидкости:

[pic];

[pic]. 5. Реле тиску ВГ62−11, мають технічні характеристики: контрольоване тиск — 1.20МПа; об'ємні витрата витоків 0,8(10−6[pic]; маса — 2,3 кг. Сумарні втрати тиску під час проходження рідини як і нагнетательном, і у зливальному трубопроводах складаються з втрат тиску з довжині трубопроводу [pic] й у гидроаппаратуре [pic], встановленої в аналізованих трубопроводах.

Оскільки ділянки опору з'єднуються послідовно, то сумарні втрати у нагнетательной чи зливальний лініях гідросистеми визначаються алгебраїчним підсумовуванням всіх втрат тиску в елементах трубопровода.

Сумарні втрати тиску в нагнетательном трубопроводе.

[pic](0,002+0,0053+2(0,065+2(0,003+0,003)(106= =0,143(106[pic].

Суммарные втрати тиску в зливальному трубопроводе.

[pic](0,0016+2(0,065+2(0,003+0,004)(106=0,142(106[pic].

2.5 ВИБІР ДЖЕРЕЛА ПИТАНИЯ.

Вибрати з довідника джерело харчування гідросистеми з необхідними параметрами можна лише після визначення розрахункових значень необхідних тиску і витрати виході з насосної установки.

Т.к. як виконавчого органу використовується гидроцилиндр з одностороннім розташуванням штоков, то розрахункове тиск виході з насосної установки визначається :

[pic]0,143(106+2(5,4(106+0,142(106=11,1(106[pic]. Розрахунковий витрата виході з насосної установки:

[pic], де [pic]- розрахункове значення витрати на вході у виконавчий орган;

[pic] - сумарний витрата витоків рідини через капілярні щілини кінематичних пар гидроаппаратов, встановлених в нагнетательной лінії (внутрішні витоку апаратів);

[pic] - витрата, витрачений на функціонування регуляторів потоку. [pic]=2(0,49(10−4+2(10−6+3(0,8(10−6+2(0,6(10−6+2(2,5(10−6= =1,09(10−4[pic]. Як джерела харчування вибираємо плаский насос з робочим обсягом за дотримання наступних условий:

[pic];

[pic], де [pic] і [pic] - відповідно паспортні номінальні значення тиску і продуктивності (подачі) насоса на выходе.

Вибираємо табличний насос з робочим БГ 12−21М, має технічну характеристику:

— номінальне тиск — [pic];

— номінальна продуктивність -[pic];

— робочий обсяг — [pic];

— частота обертання ротора — 25 об/с;

— об'ємний ККД — 0,75;

— механічний ККД — 0,8;

— загальний ККД — 0,6;

— маса — 9,5 кг.

2.6 РОЗРАХУНОК НАГНЕТАТЕЛЬНОГО ТРУБОПРОВОДУ НА ПРОЧНОСТЬ.

Прочностной розрахунок трубопроводу залежить від визначенні товщини стінки труб із умов міцності. Труба сприймається як тонкостінна оболонка, підвладна рівномірно роздільного тиску [pic]. З достатнім для інженерної практики точністю мінімально допустима товщина стінки определяется:

[pic], де [pic] - товщина стінки труби, м;

[pic] - розрахункове тиск виході з насосної установки,[pic];

[pic] - внутрішній паспортний діаметр труби, м;

[pic] - допускаемое напряжение,[pic]. Для труб, виконаних зі сталі 20, [pic][pic]. З довідників товщина стінки труби вибирається те щоб справжня товщина стінки труби [pic] кілька перевищувала розрахункове значення [pic], т. е. pic].

[pic] Вибираємо трубу з параметрами: [pic]мм, [pic] мм > 0,95 мм.

2.7 ВИБІР ПРИВОДНОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ.

Як приводного електродвигуна зазвичай використовується трифазний асинхронний електродвигун з короткозамкнутым ротором загальнопромислового застосування. Електродвигун вибираємо за дотримання наступних условий:

[pic] ;

[pic], де [pic] і [pic] - відповідно номінальні паспортне і розрахункове значення активної потужності на валу ротора насоса; [pic] і [pic] - відповідно номінальні паспортні значення частоти обертання роторів електродвигуна і насоса. Розрахункова номінальна потужність на валу ротора насоса при дроссельном регулюванні скорости.

[pic], де [pic] - розрахункова потужність на валу ротора насоса, кВт;

[pic] - розрахункове значення номінального тиску вихідному штуцере насоса (точка, А), МПа;

[pic] - значення номінальною продуктивності (подачі) на вихідному штуцере насоса (точка, А), м3/с;

[pic] - загальний ККД обраного типорозміру насоса.

[pic]кВт. Вибираємо трифазний асинхронний електродвигун з короткозамкнутым ротором 4А132М4У3, має таку технічну характеристику: номінальна потужність — 4 кВт>2 кВт; синхронна частота обертання — 25 об/с=[pic]=25 об/с; маса — 100 кг.

3 РОЗРОБКА МИКРОКОНТРОЛЛЕРНОЙ СИСТЕМИ УПРАВЛЕНИЯ.

3.1 ВИБІР МИКРОКОНТРОЛЛЕРА.

Для обробки інформації з датчиків становища, виконання алгоритму праці та подачі управляючих сигналів на виконавчу гідравлічну апаратуру застосовуємо 28-выводный микроконтроллер PIC14000, тактова частота якого не залучаючи кварцевого резонатора 4МГц, обсяг ОЗУ 192 байта, 22 лінії вводу-виводу, обсяг ПЗУ 4Кх14.

Цей микроконтроллер — дешеве микроэлектронное пристрій, має достатні технічні характеристики обслуговування розроблюваної системи синхронизации.

Основні функції микроконтроллера в розроблюваної системі - це опитування чотирьох датчиків становища, десяти датчиків тиску, шести елементів фільтрації робочої рідини, проведення розрахунків з алгоритму праці та видача сигналів управління на запобіжні клапани, дросселирующие розподільники і привідні электродвигатели.

Функціональна схема микроконтроллерной системи управління представлена малюнку 3.1.

Малюнок 3.1 — Функціональна схема микроконтроллерной системи управления.

3.2 ВИБІР ДАТЧИКА СТАНОВИЩА І РОЗРАХУНОК СХЕМИ ПОЄДНАННЯ С.

МИКРОКОНТРОЛЛЕРОМ.

Задля більшої виміру робочого діапазону переміщення траверси використовуємо закриту систему виміру лінійних переміщень з урахуванням фотоэлектрической лінійки LS-623 з такими технічними характеристиками:

— робочий діапазон вимірів — 2540 мм;

— межштриховой крок — 20мкм;

— системна точність [pic]10мкм;

— розріз лінійки (висота x товщина) 75×37мм.

Система має прямокутні імпульси (ТТL-выход).

Обрана система виміру лінійних переміщень задовольняє всім вимогам монтажем, габаритным розмірам і діапазону измерения.

Схема поєднання датчика положення з микроконтроллером представляє собою набір лічильників, хто вважає імпульси від датчика і крізь регістрзасувку передають дані до порту микроконтроллера.

Розрахунок необхідних параметрів схеми поєднання виконуємо для робочого ходу траверси за максимальної швидкість руху [pic] =30 мм/с і мінімальної швидкість руху [pic]=0,2 мм/с. Опитування датчиків становища необхідно організувати через кожні 2 секунди — час перехідного процесу системи синхронізації за матеріальним становищем (визначено під час моделювання системы).

З огляду на те, що крок лінійки 0,02 мм (50 імпульсів за 1с), при [pic]=30мм/c: за 2с кількість імпульсів від датчиков=2(30(50=3000имп.; при [pic]=0,2мм/c: за 2с кількість імпульсів від датчиков=2(0,2(50=20имп.

Т.а. опитування датчика становища контролер вестиме через кожні 20 импульсов.

Для підрахунку імпульсів від датчика становища вибираємо чотирьох розрядний лічильник К555ИЕ7.

Необхідна кількість мікросхем лічильників для підрахунку 20 імпульсів — 2 прим., т.к. 20 в двоичном коді =25 (два 4-х розрядних счетчика).

Для фіксування інформації не вдома лічильника імпульсів використовуємо RSтриггер.

Логічний елемент «І» К555ЛИ5, сигнал не вдома якого є для установки інформації на триггере і скасування старшого лічильника импульсов.

У системі лише чотири датчика становища, інформація із яким надходить на один порт, А микроконтроллера.

Після ліченої інформації з тригерів микроконтроллер через порт З скидає ті тригери в 0, із яким прочитана інформація. Причому у відповідних регістрах накопичувачах ведеться підрахунок сумарного становища траверси щодо нижнього штампа.

Принципова схема поєднання датчика положення з микроконтроллером представлена малюнку 3.2.

Малюнок 3.2 — Принципова схема поєднання датчика положення з микроконтроллером 3.3 ПРОЕКТУВАННЯ СХЕМИ ПОЄДНАННЯ МИКРОКОНТРОЛЛЕРА З ДАТЧИКАМИ АВАРИЙНЫХ.

СИТУАЦИЙ Сигналы з датчиків тиску і фільтруючих елементів необхідно подавати на порт введення микроконтроллера через оптроны АОТ123А для перетворення рівнів сигналу в TTL. Т.к. загальна кількість оброблюваних сигналів одно 16, а порт введення микроконтроллера 8-разрадный, необхідно застосувати шифратор К155ПР6. Принципова схема поєднання микроконтроллера з датчиками аварійних ситуацій приведено малюнку 3.3.

Малюнок 3.3 — Принципова схема поєднання микроконтроллера з датчиками аварійних ситуаций.

3.4 ПРОЕКТУВАННЯ СХЕМИ ПОЄДНАННЯ МИКРОКОНТРОЛЛЕРА З УПРАВЛЯЕМОЙ.

АППАРАТУРОЙ.

Управляючі сигнали з порту виведення микроконтроллера подаються на запобіжні клапани і дросселирующие розподільники, номінальне напруга яких 24 В. для поєднання сигналів застосовуємо транзисторні оптроны АОТ123Б. Сигнали управління електродвигунами через оптроны подають що живить напруга на електромагнітне реле постійного струму РЭС-6, прикінцеві контакти якого подають напруга на электродвигатель.

Принципова схема поєднання микроконтроллера з керованої апаратурою приведено малюнку 3.4.

Малюнок 3.4 — Принципова схема поєднання микроконтроллера з керованої аппаратурой.

3.5 РОЗРОБКА БЛОК СХЕМИ АЛГОРИТМА.

Алгоритм роботи програми грунтується на вимірюваному значенні становища траверси з допомогою чотирьох систем виміру лінійних переміщень. При появу перекосу траверси показання датчиків становища будуть різні. Мінімальна значення всіх датчиків приймається за необхідне, визначається відхилення показань інших датчиків. За цією відхиленням розраховується зміна швидкості від номінального значення й відповідно необхідне зменшення витрати рідини в синхронизирующих гидроцилиндрах. По лінійної залежності витрати рідини через керований клапан від величини підйому розвантажувального клапана (величини ходу поршня управляючого гидроцилиндра), представленої малюнку 3.5, визначається необхідне становище поршня управляючого гидроцилиндра.

Малюнок 3.5 — Графік залежності витрати рідини через клапан від ходу поршня управляючого гидроцилиндра.

[pic].

Зрозумівши необхідне становище поршня циліндра микроконтроллер видає управляючі сигнали на виконавчу гидроаппаратуру.

4 РОЗРОБКА ДИНАМІЧНОЇ МОДЕЛІ ОБЪЕКТА.

Після завершення розрахунків й вибору гідравлічної апаратури можлива розробка динамічної моделі системи, з допомогою якої є можливість досліджувати поведінка системи в динамике.

Для складання моделі необхідно розрахувати передавальні функції дросселирующего розподільника, робочого органу (гидроцилиндра), при необхідності коригувальних пристроїв. Очікуваний перехідною процес до встановлення значення переміщення поршня гидроцилиндра в напорном клапані - апериодический без перерегулирования, малим часом перехідного процеса.

Гидроприводы, оснащені гидроаппаратурой з пропорційним електричним управлінням, мають стандартні вузли: електронний підсилювач — акумулятор БУ2110 і пропорційний магніт ПЭМ6. Передавальні функції зазначених гидроаппаратов:

[pic].

[pic].

Передатна функція дросселирующего розподільника з пропорційним електричним управлением.

Дросселирующий розподільник з пропорційним електричним управлінням складається з таких елементів: пропорційного електромагніта ПЭМ6, гідравлічного мосту і циліндричного златники, виконує функції двох дросселей, встановлених на вході і виході з виконавчого органу привода.

Передатна функція гідравлічного мосту із другого связью.

[pic] де Кп — коефіцієнт передачи,.

[pic].

Витрата через сопло за середнього становищі заслонки.

[pic] де (- коефіцієнт витрати, (=0,7; dс — діаметр сопла; х0 — максимальне усунення заслонки;

Рк — командне тиск, подводимое до елементу «сопло-заслонка» ,.

[pic].

Коефіцієнти посилення: по витраті -.

[pic][pic] щодо тиску -.

[pic] Коефіцієнт зворотної связи.

[pic].

Ефективна площа основного золотника.

[pic] де dз — діаметр золотника.

Динамічна жорсткість потоку рідини в щілини золотника.

[pic] де РА — розрахункове тиск виході з насоса.

Постійна часу гідравлічного моста.

[pic], де m3 — маса золотника.

Відносний коефіцієнт демпфирования коливань [pic]где f — наведений коефіцієнт грузького трения,.

[pic]. [pic].

Передатна функція золотника.

[pic].

Значення Кз определяется:

[pic] де Q — подводимый до дросселирующему розподільнику расход.

Отже, передатна функція розподільника з пропорційним електричним управлінням (электрогидроусилителя).

[pic].

Передатна функція гидроцилиндра.

[pic] де Кгц — коефіцієнт передачи,.

[pic].

Постійна часу гидроцилиндра.

[pic] де m — маса рухливих частей.

Сгц — коефіцієнт динамічної жорсткості гилроцилиндра,.

[pic] де Епр — наведений модуль пружності стінок гидроцилиндра і жидкости,.

[pic].

Lгц — довжина ходу поршня гидроцилиндра.

Відносний коефіцієнт демпфирования колебаний.

[pic] де f — наведений коефіцієнт грузького трения,.

[pic].

Передатна функція гидроцилиндра то, можливо представлена:

[pic].

[pic].

Малюнок 4.1 — Динамічна модель системи синхронізації траверси гідравлічного пресса.

Динамічна модель побудовано пакеті MATHLAB5.1, отриманий перехідною процес роботи системи під час подачі управляючого впливу представлений малюнку 4.2.

Рисунок 4.2 — Перехідною процес роботи системы.

Т.а. система синхронізації як об'єкт управління стійкою системою, час перехідного процесу менш 1с.

———————————;

Дроссельный клапан.

Дроссельный клапан.

Що воздействие.

Регульований объект.

Чутливий элемент.

Усилительно-преобразующее устройство.

Регулюючий орган.

До робочим гидроцилиндрам.

До робочим гидроцилиндрам.

микроконтроллер Датчики становища х4.

Датчики тиску х10.

Фильтры х6.

Предохранительный клапан х2.

Дросселирующий розподільник 4×2.

Электродвигатель х2.

Д1.

+1.

[pic].

+1.

R.

Q0.

Q1.

Q2.

Q3.

[pic]&.

Ст2.

Ст2.

По Р т А.

S.

R.

PIC14000.

RC0.

RC1.

RC2.

RC3.

К555ИЕ7.

К555ИЕ7.

К555ЛИ5.

К555ТР2.

ДД1.

+5 В КС147А АОТ123А.

VD1.

CD.

Pic 14 000.

RD0.

RD1.

RD2.

RD3.

Від ДД2-ДД10.

От Ф1-Ф6.

PIC 14 000.

RD4.

RD5.

RD6.

RD7.

DC.

К155ИД3.

+24 В КС147А АОТ123Б.

VD1.

~380 В КМ2.

КМ2.

РЭС-6.

КМ1.

РЭС-6.

ОП11.

ОП12.

~380 В КМ1.

К запобіжним клапанам 1,2.

К дросселирующим распределителям.

L, мм.

Q, 10−4 м3/с.

начало Ввод V.

Q=V (1,814.

Вывод сигналів управління RD4-RD7 (C03).

Ввод сигналів з датчиків становища (порт А), висновок RESET.

l1=l2=l3=l4.

да нет.

Inc Рг1-Рг4.

2000 мм да нет.

[pic].

Вывод сигналів управління RD4-RD7 (00).

конец.

L>0.

да нет.

Вывод сигналів управління RD4-RD7 (золотнік вправо) Вывод сигналів управління RD4-RD7 (золотнік влево) Ввод сигналів авар. ситуацій RD0-RD3.

Авар. ситуация да нет Вывод сигналів управління RD4-RD7.

6???

Q2.