ЦП Автоматизированные системы управления и промышленная безопасность

БК Автоматизированные системы управления и кибернетика

  • Увеличить размер шрифта
  • Размер шрифта по умолчанию
  • Уменьшить размер шрифта
Программные и аппаратные средства автоматизации.

2.

E-mail Печать PDF

Машина – устройство для преобразования энергии

и (или) движения, накопления и переработки информации.

Машины существенно облегчают физический и умственный труд человека.

Машины условно подразделяют на три группы:

• Энергетические машины преобразуют какой-либо вид энергии в механическую работу и наоборот;
• Транспортные (энергия преобразуется в двигательную силу);
• Технологические машины предназначены для выполнения производственных процессов по изменению формы, свойств и положения объектов труда;
• Информационные машины, преобразующие и обрабатывающие информацию для контроля, регулирования и управления процессами и объектами;
• Специальные.

Механизм – часть машины, в которой рабочий процесс реализуется путем выполнения определенных механических движений.

Механизм осуществляет:

1.Передачу энергии (движения), как правило, с преобразованием сил и характеристик закона движения от источника к одному или нескольким рабочим органам;
2.Преобразование и регулирование механического движения;

Основные требования:

Ø Работоспособность – способность технической системы нормально выполнять заданные функции с параметрами, установленными нормативно-технической документацией;
Ø Надежность – свойство изделия выполнять заданные функции, сохраняя во времени значения установленных эксплуатационных показателей в заданных пределах, соответствующих заданным режимам в условиях использования, технического обслуживания, ремонта, хранения и транспортирования.
Ø Технологичность – свойство конструкции, обусловливающее минимальные затраты средств, времени и труда в производстве, эксплуатации и ремонте.
Ø Экономичность – свойство конструкции, обусловленное снижением затрат на проектирование, изготовление, эксплуатацию и ремонт.
Ø Эргономичность – свойство конструкции, связанное с совершенством

Выполнение указанных требований обеспечивается в ходе проектирования, изготовления и эксплуатации машин и механизмов.

Проектирование является одним из ключевых этапов разработки машин, в ходе которой закладываются их будущие параметры качества.

Чаще всего под словом “проектирование” подразумевают практическую деятельность, направленную на удовлетворение потребностей людей.

Конечным итогом проектной деятельности является проект, т.е. комплект документации, предназначенной для создания, эксплуатации, ремонта и ликвидации (технического) объекта, а также для проверки или воспроизведения промежуточных и конечных технических решений, на основе которых был разработан данный объект.

Проектирование включает в себя

выполнение расчётов, подтверждающих эффективность предлагаемых конструктивных решений;

экспериментальные исследования;

конструирование (определение пространственных структур).

Конструирование – деятельность по созданию материального образа разрабатываемого объекта, при котором инженер работает с физическими моделями и их графическими изображениями. Эти модели и изображения, а также и реальные механические объекты называют конструкциями

ИНЖЕНЕРНЫЙ РАСЧЕТ – ПРИБЛИЖЕННЫЙ РАСЧЕТ

Проектировочный расчет – предварительный, упрощенный расчет, выполняемый в процессе разработки конструкции детали (машины) в целях определения ее размеров и материала при заданных условиях нагружения, кинематических и динамических параметрах всей системы

(зачастую проводится по какому-либо одному критерию).

Проверочный расчет – уточненный расчет известной конструкции, выполняемый в целях проверки удовлетворения ее заданным нормам критериев работоспособности (прочность, жесткость, виброустойчивость).

Модель – совокупность представлений, условий и зависимостей, описывающих объект (явление).

При построении модели учитывают только наиболее значимые факторы с точки зрения изучения той или иной характеристики объекта. Учет всех факторов принципиально невозможен. Для одного и того же объекта может быть предложено несколько расчетных схем. С другой стороны, одной расчетной схеме может соответствовать несколько реальных объектов.

МОДЕЛЬ МАТЕРИАЛА

В расчетах на прочность материал детали представляют однородной сплошной средой, что позволяет рассматривать тело как непрерывную среду и применять методы математического анализа.

Однородность – независимость свойств материала от размеров выделенного объема.

Изотропность – независимость свойств материала от выбранного направления в материале.

Сталь – однородный изотропный материал. Дерево – однородный неизотропный материал. Композиционные материалы (железобетон) – неоднородный неизотропный материал.

Расчетная модель материала наделяется определенными физическими св-вами:

• Упругость – свойство тела восстанавливать свою форму после снятия внешней нагрузки.
• Пластичность – свойство тела сохранять после разгрузки полностью или частично деформацию, полученную при нагружении.
• Ползучесть – свойство тела увеличивать со временем деформацию при действии внешних сил.
 

Основные понятия

E-mail Печать PDF

Предметом изучения дисциплины «ДМ и ОК» являются:

–процессы и явления, происходящие в технических устройствах;

–оценка напряженного состояния элементов;

–критерии работоспособности деталей машин;

–методы расчета и конструирования элементов машин с целью определения размеров и рациональных форм, обеспечивающих  заданную надежность, ресурс, массогабариты и высокие технико-экономические показатели машин

Основные понятия (ключевые слова) дисциплины «ДМ и ОК»:

– машины и механизмы, структурный, кинематический, динамический и силовой анализ; синтез механизмов;

– особенности проектирования изделий: виды изделий, требования к ним, стадии разработки; принципы инженерных расчетов;

– расчетные модели типовых деталей машин, допущения и схематизация, материала и предельного состояния, типовые элементы изделий; напряженное состояние детали и элементарного объема материала; механические свойства конструкционных материалов; расчет несущей способности типовых элементов; сопряжения деталей;

– допуски и посадки, размерные цепи;

– механические передачи трением и зацеплением; валы и оси, соединения вал-втулка; опоры скольжения и качения; уплотнительные устройства; упругие элементы; муфты; соединения деталей: резьбовые, заклепочные, сварные, паяные, клеевые; корпусные детали.

Эра homo sapiens (40 тыс. лет назад). Прообразы отдельных деталей машин в применении к ручному инструменту, оружию и другим приспособлениям древних людей (рычаг, клин, передача гибкой связью, пружина).

В начале 3 тысячелетия до н.э. в Древнем Египте появляются первые простые механизмы (клин, рычаг, блок, ворот, катки), которые применяли при строительстве пирамид.

Чуть позже, в Индии, создаются первые повозки – появляются первые детали, работающие в условиях, близким к условиям работы в машинах (колесо, ось и подшипник).

Длительное время источником энергии служили человек и домашние животные. В 3 веке до н.э. начинают использовать энергию падающей воды, построили водяное колесо для мукомольных машин и первые передачи механического движения. 3.5 в. до н.э. Платон «Государство», Аристотель «Механические проблемы»: зубчатые колеса, кривошипы, катки, полиспасты, металлические цапфы.

287 г. до н.э. Архимед применил для водоподъемной машины винт.

16…13 л. до н.э. Поллион Витрувий «Арихтектура»: описание водоподъемной машины с ковшами, укрепленными на цепи.

284–305 г. Папп Александрийский: описание редуктора из зубчатых (в виде цевочных) и червячных передач.

В 10...11 веках во Фландрии и Англии были построены первые ветровые мельницы, в состав которых уже входили сложные передачи и тормозные устройства.

Эпоха Возрождения. Леонардо да Винчи (1452–1519 г.): винтовые зубчатые колеса с перекрещивающимися осями, зубчатые колеса с вращающимися цевками, подшипники качения, шарнирные цепи, а также многочисленные механизмы и машины.

Создание в 1774г. Дж. Уаттом универсальной паровой машины положило начало технической революции и все более ускоряющемуся техническому прогрессу.

Появляются сложное оборудование и двигательные установки, такие как изобретенные в 1889 г. К. Лавалем паровая турбина, в 1870...1890 гг. двигатель внутреннего сгорания (газовый – Н. Отто, бензиновый – Г. Даймлера и К. Бенца, дизельный – Р. Дизеля), в 1889 г. М. О. Доливо-Добровольским – электродвигатель переменного тока. Функционирование новых машин начинает широко использовать явления механики, термодинамики, электромагнетизма.

Теория и расчет деталей машин разрабатывались по мере появления и совершенствования конструкций.

Леонардо да Винчи рассматривал вопросы о сопротивлении вращению колес, шкивов и блоков, о зоне износа подшипников и др.

Леупольд «Театр машинный» – первая попытка систематического описания частей машины.

1840 г. Витворт (Англия) разрабатывает систему крепежных резьб (первая работа по стандартизации в машиностроении).

Когда машин было мало, а их расчеты носили элементарный характер, студенты-механики изучали все вопросы изучали все вопросы в общем курсе построения машин.

Технические объекты становятся сложными физически. Сложность разрабатываемых объектов уже не позволяла одному человеку целиком решать всю техническую задачу. С 19 века наступает дифференциация наук и специализация в области исследований, разработки и производства.

Р. Виллис, Х.И. Гохман – общая теория зубчатых зацеплений.

Л. Эйлер разработал теорию эвольвентного зацепления.

В. Льюис, Е. Бакингем, Х. Мерит – прочность зубчатых передач.

М.Л. Новиков – круговинтовое зацепление высокой несущей способности.

Н.П. Петров, О. Рейнольдс, А. Зоммерфельд – гидродинамическая теория смазки (подшипники скольжения и др.).

Р. Штрибек, А. Пальмгрен – подшипники качения.

Н.Е. Жуковский – резьбовое соединение, ременная передача.

Д.Н. Гаркунов, И.В. Крагельский – триботехника (разработана теория избирательного переноса в парах трения, обеспечивающий в определенных условиях почти безизносную работу).

А.И. Петрусевич – контактно-гидродинамическая теория смазки.

 

 

 

 

60. Индукционные и стробоскопические тахометры: область применения, принцип действия и т.д.

E-mail Печать PDF

 


Среди тахометров переменного тока особое место занимают индукционные тахогенераторы. Тахогенератор такого прибора представляет собой электрическую машину асинхронного типа, кот. состоит из внешнего и внутреннего магнитопровода.

В зазоре между которыми располагается статорная обмотка состоящая из обмотки возбуждение и сигнальной обмотка.

В этот тахогенератор ротор, кот обычно выполн. в виде цилиндра, при  этом оси обмоток катушек возбуждения и сигнальным расположено перпендикулярно.

С сигнальной обмотки снимается напряжение той же частоты, но амплитуда которого пропорциональны угловой скорости вращения полого ротора.

При неподвижном роторе при полн. электр. и магнит. симметрии напряжения сигнальной обмотки отсутствует.

При вращении ротора с угловой скоростью w сигнальная обмотка индуцируется.  Uc=kBwfsin2πft

Стробоскопический метод является одним из наиболее точных и часто применяется в лаб. условиях, так же используется при создании новых образцовых средств измерений. Если метку, кот находится на вращ. валу осветить вспышками света, то при совпадении числа вспышек с частотой вращения.

Если разность числа вспышек и частот вращения отличны от нуля, то метка будет вращаться с этой разностной скоростью в одну или в другую сторону в зависимости от знака радиуса. Т.к глаз позволяет замечать очень медленное движение метки то выбирая част. вспышек по сред. регулир. можно добиться остановки метки. В этом случае частота вспышек будет равной. Стробоскопический метод сводится к сравнению изм частоты с мерой. Мерой яв-ся частота вспышек. Точность изм зависит от воспроизведения и изм частот вспышек. Этот метод может привести к грубым ошибкам.

 

 

59. Тахометры постоянного и переменного тока: область применения, принцип действия и т.д.

E-mail Печать PDF

 


Электрические тахометры  включают тахогенератор постоянного тока и гальванометр.

Различают тахогенератор с ограниченным и неограниченным углом поворота.

С ограниченным углом поворота статор  внутри которого помещается пост. момент, кот. связывается с валом  ЭДС вращения кот. определяется  следующим соотношением

L=klw  k-коэфиц., кот. зависит от геометрических данных обмотоки метода их выполнения

Основным элементом тахогенератора с ограниченным углом  поворота является постоянный магнит, который связан с магнитопроводом, а так же обмотка якоря, коллектор со счетчиками.

Считаемое с коллектора напряжение постоянного тока считывается гальванометром, рамки кот. Имеют сопротивление Rг.Кроме этого в схему включено добавочное сопротивление.

Среди тахометров переменного тока особое место занимают индукционные тахогенераторы. Тахогенератор такого прибора представляет собой электрическую машину асинхронного типа, кот. состоит из внешнего и внутреннего магнитопровода.

В зазоре между которыми располагается статорная обмотка состоящая из обмотки возбуждение и сигнальной обмотка.

В этот тахогенератор ротор, кот обычно выполн. в виде цилиндра, при  этом оси обмоток катушек возбуждения и сигнальным расположено перпендикулярно.

С сигнальной обмотки снимается напряжение той же частоты, но амплитуда которого пропорциональны угловой скорости вращения полого ротора.

При неподвижном роторе при полн. электр. и магнит. симметрии напряжения сигнальной обмотки отсутствует.

 

При вращении ротора с угловой скоростью w сигнальная обмотка индуцируется.  Uc=kBwfsin2πft


 

 

58. Методы измерения скоростей вращения- магнитоиндукционные тахометры: область применения, принцип действия и т.д.

E-mail Печать PDF

 


Методы измерений:

1.     центробежные методы- чувствительный элемент реагирует на центробежную силу, развиваемую центробежными массами вращающимися на валу

·        конические

·        кольцевые

2.     магнитоиндукционные методы . Основаны на вихревых токах.

3.     Электрические.

·        Постоянного тока

·        Переменного тока

·        Импульсного тока

4.     Фотоэлектрические. Основаны на модуляции свойств потока вращающих перемещений.

5.     Стробоскопические. Основаны на свойстве глаза сохранения объекта на секунды после исчезновения.

Принцип действия основан на наведении вихревых токов в подвижном теле, или на неподвижное тело находящееся во вращающемся магнитном поле.

Основной частью яв-ся измерительный узел, постоянный магнит и чувствительный элемент, выполняемый в виде полого цилиндра ,в виде диска.Наиболее часто постоян. Магнит приводится во вращение, а чувствительный элемент выполняется из металла с большим удельным сопротивлением и удерживается от вращения пружиной

 

 

57. Методы измерения скоростей вращения- конический и кольцевой тахометры: область применения, принцип действия и т.д.

E-mail Печать PDF

 

57. Методы измерения скоростей вращения- конический и кольцевой тахометры: область применения, принцип действия и т.д.

Методы измерений:

1.     центробежные методы- чувствительный элемент реагирует на центробежную силу, развиваемую центробежными массами вращающимися на валу

·        конические

·        кольцевые

2.     магнитоиндукционные методы . Основаны на вихревых токах.

3.     Электрические.

·        Постоянного тока

·        Переменного тока

·        Импульсного тока

4.     Фотоэлектрические. Основаны на модуляции свойств потока вращающих перемещений.

5.     Стробоскопические. Основаны на свойстве глаза сохранения объекта на секунды после исчезновения.


a) На шарнирах вращающихся вместе с осью установлены грузы, которые под действием центробежной силы расходятся , перемещают муфту и сжимают пружину. Если обозначить у –перемещение муфты и у0- начальную длину пружины , то зависимость у=Sw2

S=mny0(1+2r/ )/4l1

б) При вращении оси плоскость кольца наклонена на угол ά0. При вращении концов чиремитель занимает положение перпендикулярно оси вращения.

Противоразворачивающая сила вырабатывается пружиной ά0=Sw2

S=mr2sin2ά0/2l1

Центробежные тахометры:

+ Развивают большое перестановочное усилие и поэтому применяется в качестве преобразователя в регуляторах частотного вращения

- Недистанционность, значительные погрешности, трудности регулирования и изготовления

 

 

56. Цифровые приборы измерения скорости: область применения, структ. схема, и принцип действия , основные расчетные соотношения.

E-mail Печать PDF

 


Наиболее распространены методы:

1.     аэрометрический,

2.     компенсационные,

Основан на автоматическом уравновешивании полного давления

Рполнст+ρυ2/2

3.     термодинамические,

Основан на измерении температуры замороженного потока

Тп=(1+М2/S)*Т1

4.     турбинные,

5.     корреляционные

6.     доплеровские,

lg(1+3)+lg(2+4)=kw

w-нулевая скорость

7.     инерциальные,

Основан на измерении ускорений и однократном интегрировании пол. витков и позволяет определить абсолютную скорость

υ=niΔS(n/z)-1

 

 

39. Приборы с электроконтактными измерительными преобразователями

E-mail Печать PDF

 


Приборы с электроконтактными преобразователями применяются в системах активного контроля размеров.

С измерительным штоком 2, непосредственно или через рычажную систему того или иного вида, либо зубчатую передачу, соединяется подвижный контакт 3, который взаимодействует с неподвижным контактом 4. Он (4) устанавливается на расстоянии, соответствующем полю допуска измеряемого размера.

Контакты включаются в электронную релейную схему, обеспечивающую индикацию или управление сортировкой.

Преобразователи разделяют на предельные и амплитудные. Первые предназначены для контроля размера детали и разделения деталей на группы по отклонению от заданных размеров, вторые – для контроля формы детали.

Достоинства:

относительная простота

низкая стоимость преобразователей

Недостатки:

невысокая надежность (из-за наличия открытых контактов)

 

 


Страница 10 из 51

Поиск по сайту

Голосование

Какую среду программирования вы используете чаще всего?
 

Посетители