Spetsprivody_kontrolnye_zadania
.pdfВЯТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
Кафедра электропривода и автоматизации Промышленных установок
С.И. Охапкин Н.И. Присмотров
СПЕЦИАЛЬНЫЕ ПРИВОДЫ
Программа, методические указания и контрольные задания
Дисциплина «Специальные приводы» Специальность 180400, V, VI курсы заочное отделение
Киров 2005
Печатается по решению редакционно-издательского совета Вятского государственного университета
УДК 621.38 (62-52) О92
Рецензент: кандидат технических наук, доцент В.И. Семеновых
Охапкин С.И. Специальные приводы: Программа, методические указания и контрольные задания/ С.И. Охапкин, Н.И. Присмотров – Киров: Издательство ВятГУ, 2005. – 16 с.
Редактор Е.Г.Козвонина
Подписано в печать |
Усл.печ.л. |
0,9 |
|
Бумага офсетная |
|
Печать копир Aficio 1022 |
|
Заказ № |
Тираж |
Бесплатно |
|
Текст напечатан с оригинала-макета, представленного авторами. 610000, г. Киров, ул.Московская,36 Оформление обложки, изготовление – ПРИП ВятГУ.
©С.И. Охапкин, Н.И. Присмотров, 2005
©Вятский государственный университет, 2005
|
Содержание: |
|
ВВЕДЕНИЕ...................................................................................................................... |
4 |
|
1. |
ПРОГРАММА КУРСА............................................................................................... |
4 |
2. |
СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ И МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ................. |
6 |
3. |
ЗАДАНИЯ НА КОНТРОЛЬНУЮ РАБОТУ............................................................. |
8 |
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ........ |
10 |
|
ПРИЛОЖЕНИЕ............................................................................................................. |
11 |
|
ВВЕДЕНИЕ
Исполнительные устройства являются важнейшими элементами станков с числовым программным управлением, манипуляторов, автооператоров и т.п. и во многом определяют функциональные, а также точностные показатели их работы. Эти устройства снабжены автоматизированными приводами различного типа. Наибольшее распространение получили три типа привода – электрогидравлический (ГП), электропневматический (ПП), электрический (ЭП). Они различаются принципом действия и функциональными возможностями.
Тип привода выбирается с учетом назначения исполнительного устройства, требований к его техническим характеристикам, а также с учетом стоимости, надежности, удобства обслуживания, эксплуатационных расходов. Например, достаточно широкое применение пневмоприводов обусловлено их низкой стоимостью, простотой конструкции, надежностью. Но вместе с тем мягкие механические характеристики пневмодвигателей не позволяют получить низкие стабильные скорости, что затрудняет создание на их основе замкнутых по положению систем привода, поэтому ПП находит преимущественное применение
воборудовании с цикловыми системами управления.
Кдостоинствам ГП можно отнести большую удельную мощность по сравнению с ПП и ЭП, высокое быстродействие , жесткие механические характеристики. Все это позволяет создать ГП с любым типом системы управления и с любой грузоподъемностью. К недостаткам ГП можно отнести зависимость его характеристик от температуры, высокую стоимость, ограниченный ресурс, относительную сложность обслуживания.
Электропривод, в силу своих несомненных преимуществ, таких как легкость регулирования координат, относительная простота монтажа и эксплуатации, отсутствие трубопроводов и аккумуляторов энергии, низкий уровень шума при работе, получает все более широкое распространение.
1.ПРОГРАММА КУРСА
1.1.Цели и задачи курса
1.1.1. Цель преподавания дисциплины
Ознакомиться с теоретическим и практическим материалом по электрическим (ЭП), гидравлическим (ГП) и пневматическим (ПП) приводам.
1.1.2. Задачи изучения дисциплины
Студенты должны знать принцип работы приводов различных типов, требования, предъявляемые к расчету ЭП, ГП и ПП, особенности конструкций основных элементов электрогидравлических и пневматических приводов, математическое описание приводов, принципы регулирования скорости.
Тематический план
|
|
|
Содержание раздела |
|
Кол-во |
|
Кол-во |
|
Кол-во |
|
|
||||
|
|
|
|
часов |
|
часов |
|
|
часов |
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
лекционног |
лабораторн |
практически |
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
о |
|
ых |
|
|
|
|
х |
|
|
|
|
|
|
|
|
материала |
занятий |
|
занятий |
|
|
||||
|
1. Функциональные схемы гидро- и пневмопривода |
|
1 |
|
|
|
|
|
2 |
|
|
||||
|
2. Гидравлические приводы |
|
5 |
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
3. Пневматические приводы |
|
2 |
6 |
|
|
|
2 |
|
|
|||||
|
4. Теория подобия в ЭП, ГП, ПП |
|
2 |
6 |
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Итого |
|
10 |
12 |
|
|
|
4 |
|
|
||
|
|
|
|
Лекционные занятия |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Номер |
|
Наименование разделов и их содержание |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
раздела |
|
|
|
|
|
|
|
Кол-во |
|
|||||
|
тематич. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
часов |
|
||
|
|
плана |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
Функциональные схемы гидро- и пневмопривода |
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
||||
|
2 |
ГИДРАВЛИЧЕСКИЕ ПРИВОДЫ |
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|||
|
2.1 |
Рабочие жидкости и их свойства. Гидрогенераторы и гидродвигатели |
|
|
|
||||||||||
|
2.2 |
Гидромеханические свойства гидромашин |
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|||
|
2.3 |
Управляющие элементы гидропривода (ГП). Дроссели. |
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
||||
|
|
|
Гидрораспределители |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
3 |
ПНЕВМАТИЧЕСКИЕ ПРИВОДЫ |
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
4 |
ПРИМЕНЕНИЕ ТЕОРИИ ПОДОБИЯ ДЛЯ АНАЛИЗА ПРОЦЕССОВ |
|
2 |
|
|
|||||||||
|
|
|
В ЭП, ГП, ПП |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
Итого |
|
|
|
|
|
|
|
10 |
|
|
|
|
|
|
|
Перечень лабораторных работ |
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
№ п/п |
|
Наименование работы |
|
|
Кол-во |
|
|
|
Метод. |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
часов |
|
|
литература |
|
|||
|
|
1 |
Исследование характеристик пневматического привода |
|
6 |
|
|
|
7 |
|
|
||||
|
|
2 |
Исследование электропривода замкнутого по |
|
|
6 |
|
|
|
8 |
|
|
|||
|
|
|
положению |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Итого |
|
|
12 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Перечень практических работ |
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
№ п/п |
|
Наименование работы |
|
|
Кол-во |
|
|
|
Метод. |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
часов |
|
|
литература |
|
|||
|
|
1 |
Условные обозначения в ГП, ПП. Чтение схем ГП, ПП |
|
2 |
|
|
|
3 |
|
|
||||
|
|
2 |
Применение теории подобия |
|
|
2 |
|
|
|
3 |
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Итого |
|
|
4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
2. СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ И МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
Раздел 1. Функциональные схемы гидро- и пневмопривода
Место, занимаемое ГП и ПП в парке современных промышленных приводов. Структура регулируемого гидро- и пневмопривода. Основные параметры, характеризующие поток жидкости (газа). Принцип действия объемного гидропривода.
Литература: [2, 3].
Методические указания
При изучении раздела необходимо уяснить, что элементы объемных гидро- и пневмоприводов имеют аналогичный принцип действия и сходные конструкции. Разница между ними заключается в том, что в гидроприводе передача энергии от источника к двигателю осуществляется за счет рабочей жидкости, а в пневмоприводе – за счет воздуха.
Раздел 2. Гидравлические приводы
Рабочие жидкости и их свойства. Виды течений жидкости, гидравлические сопротивления и проводимости.
Гидрогенераторы и гидродвигатели. Основные параметры гидромашин. Гидромашины с постоянным и регулируемым рабочим объемом.
Математическое описание процессов гидромеханического преобразования энергии. Режимы работы и характеристики гидромашин. Структурные схемы гидродвигателей.
Управляющие элементы гидропривода: дроссели (регулируемые, нерегулируемые), гидрораспределители.
Литература: [3, 5].
Методические указания
При изучении свойств рабочих жидкостей следует определить, каким образом режим течения (ламинарное, турбулентное) влияет на параметры гидравлических элементов, таких, как расход жидкости, гидравлическая проводимость и других.
При изучении данного раздела необходимо разобраться с принципами работы гидромашин различных типов. Необходимо выделить из них гидромашины, позволяющие регулировать рабочий объем (пластинчатые, поршневые), разобраться, за счет чего осуществляется изменение рабочего объема.
При изучении гидромеханических свойств двигателей следует представлять разницу в математическом описании процессов преобразования энергии между машинами вращательного и возвратно-поступательного действия. Проведение
аналогий между основными параметрами ГП, ПП и ЭП на базе двигателей постоянного тока независимого возбуждения позволяет изучать характеристики и режимы работы гидромашин с общих позиций. Необходимо опираясь на математическое описание, представлять, как регулируется скорость (угловая – в гидромашинах вращательного действия, линейная - в гидроцилиндрах) при различных способах регулирования скорости: дроссельном, объемном, объемнодроссельном. Необходимо представлять процедуру перехода от математического описания гидромашин к их структурным схемам.
При изучении управляющих элементов гидропривода необходимо усвоить их классификацию. При знакомстве с дросселирующими золотниковыми гидрораспределителями следует уяснить, в чем заключается суть дроссельного эффекта, отражающего нелинейную связь между расходом через дросселирующее окно распределителя и перепадом давления на нагрузке (гидромашине).
Раздел 3.Пневматические приводы
Основы газодинамики. Пневмомеханические свойства пневмоцилиндров. Дросселирующий пневмораспределитель. Электропневматический регулируемый привод.
Литература: [2,3].
Методические указания
При изучении данного раздела необходимо уяснить, что элементы ПП аналогичны по принципу действия элементам ГП и сходны по конструкции. Особенности работы ПП в основном определяются различиями между свойствами жидкости и газа и почти полностью обусловлены сжимаемостью газа под действием внешнего давления. Наибольшее распространение в качестве пневмодвигателя в приводных устройствах получили пневмоцилиндры.
Необходимо обратить внимание на то, что при аналогичном математическом описании характеристик пневмоцилиндра и гидродвигателя разница заключается в том, что пневцилиндр, вследствие большей сжимаемости газа, имеет большую, чем у гидроцилиндра пневматическую постоянную времени. Поскольку колебательность двигателя определяется отношением пневматической постоянной времени к механической, при равных значениях масс пневмоцилиндр имеет существенно большую колебательность и меньшую собственную частоту колебаний, поэтому в разомкнутых системах пневмопривода применяют специальные демпфирующие устройства, обеспечивающие гашение возникающих колебаний.
Изучая устройство и математическое описание дросселирующего пневмораспределителя, необходимо обратить внимание на то, что в отличие от дросселирующего гидрораспределителя, статические расходные характеристики пневмораспределителей имеют участки, в пределах которых расход газа, поступающего к исполнительному элементу, не зависит от перепада давления, создаваемого нагрузкой.
Раздел 4.Теория подобия в ЭП, ГП, ПП
Математическое описание, характеристики и режимы работы гидродвигателей, пневмоцилиндров, двигателей постоянного тока независимого возбуждения.
Способы регулирования скорости в ГП, ПП и ЭП на базе двигателей постоянного тока независимого возбуждения.
Литература: [3].
Методические указания |
|
При изучении данного раздела необходимо разобраться |
в |
систематизированном изложении вопросов ПП и ГП, опирающемся на позиции, близкие по подходу, методике и терминологии к описанию систем электрического привода, который уже знаком студентам из предыдущих курсов. Следует уделить особое внимание выявлению аналогий трех типов привода.
При рассмотрении различных режимов работы и способов регулирования скорости в ГП, ПП и ЭП следует обратить внимание на имеющие место аналогии между дроссельным (ГП) и реостатным регулированием (ЭП), объемным регулированием (ГП) и регулированием ослаблением поля (ЭП), динамическим торможением в ГП и ЭП и т.п.
3. ЗАДАНИЯ НА КОНТРОЛЬНУЮ РАБОТУ
Необходимо выполнить задания и ответить на вопросы, выбирая задания из первой группы в соответствии с предпоследней цифрой учебного шифра, из второй группы - в соответствии с последней цифрой учебного шифра. В приложении приведены условно-графические изображения элементов схем ГП и ПП, которые могут использоваться при синтезе схем ГП и ПП.
Группа 1
Составить гидравлическую принципиальную схему нерегулируемого реверсивного гидропривода на базе гидроцилиндра с использованием четырехлинейного двухпозиционного электрически управляемого гидрораспределителя. Для данной схемы разработать электрическую принципиальную схему управления гидрораспределителем.
1. Составить гидравлическую принципиальную схему нереверсивного гидропривода на базе гидродвигателя вращательного действия с использованием электрически управляемого двухпозиционного четырехлинейного гидрораспределителя. Для данной схемы разработать электрическую принципиальную схему управления гидрораспределителем.
2.Составить пневматическую принципиальную схему реверсивного пневмопривода (пневоцилиндра). Для данной схемы разработать электрическую принципиальную схему управления пневмораспределителями.
3.Составить гидравлическую принципиальную схему нереверсивного гидропривода с организацией режима динамического торможения на базе гидроцилиндра. Для данной схемы разработать электрическую принципиальную схему управления гидрораспределителями.
4.Составить гидравлическую принципиальную схему реверсивного гидропривода на базе гидродвигателя вращательного действия с использованием четырехлинейного двухпозиционного механически управляемого гидрораспределителя.
5.Составить гидравлическую принципиальную схему реверсивного гидропривода на базе гидроцилиндра с использованием четырехлинейного трехпозиционного электрически управляемого гидрораспределителя с организацией режима динамического торможения . Для данной схемы разработать электрическую принципиальную схему управления.
6.Составить гидравлическую принципиальную схему нереверсивного гидропривода с организацией режима динамического торможения на базе гидродвигателя вращательного действия.
7.Составить пневматическую принципиальную схему реверсивного пневмопривода (пневоцилиндра) с организацией режима динамического торможения.
8.Составить пневматическую принципиальную схему реверсивного пневмопривода (пневоцилиндра) с использованием трехлинейных электрически управляемых пневмораспределителей. Для данной схемы разработать электрическую принципиальную схему управления.
9.Составить пневматическую принципиальную схему нереверсивного пневмопривода (пневоцилиндра) с организацией режима динамического торможения.
Группа 2
0. Провести сравнительный анализ объемного регулирования в гидроприводе и регулирования скорости в ЭП на базе ДПТ НВ изменением напряжения.
1.Чем объяснить явление дроссельного эффекта в гидрораспределителе золотникового типа.
2.Провести сравнительный анализ дроссельного регулирования в гидроприводе и реостатного регулирования скорости в ЭП на базе ДПТ НВ.
3.Составить структурную схему гидродвигателя вращательного действия, представив механическую часть привода жестким приведенным звеном.
4.Составить структурную схему гидроцилиндра, представив механическую часть привода жестким приведенным звеном.
5. |
Сравнить режимы работы гидродвигателя |
и электродвигателя |
постоянного тока. |
|
|
6. |
Составить структурную схему пневмоцилиндра, представив |
|
механическую часть привода одномассовой системой. |
|
|
7.Составить структурную схему гидропривода вращательного действия, управляемого четырехщелевым золотниковым гидрораспределителем.
8.Составить структурную схему гидропривода поступательного действия, управляемого четырехщелевым золотниковым гидрораспределителем.
9.Составить структурную схему гидропривода вращательного действия, управляемого гидрораспределителем, представив механическую часть привода жестким приведенным звеном.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
1.Лебедев, Н. И. Гидравлика, гидравлические машины и объемный гидропривод: Учеб. пособие / Н. И. Лебедев; МГУЛ. - М.: Изд-во МГУЛ, 2003. - 232c.: ил. - (Гидравлика)
2.Свешников, В. К. Станочные гидроприводы: справ. / В. К. Свешников. - М.: Машиностроение, 2004. - 512c.: ил. - (Б-ка конструктора).
3.Лепешкин, А. В. Гидравлические и пневматические системы: учеб. / А. В. Лепешкин, А. А. Михайлин. - М.: Академия, 2004. - 336c. - (Среднее профессиональное образование).
4.Присмотров, Н. И. Гидравлические и пневматические приводы промышленных роботов: учеб. пос. / Н. И. Присмотров, В. В. Рычков;
КирПИ. - Горький, 1988. - 72c.: ил.
5.Пневматические элементы и приводы роботов и манипуляторов, электрические элементы робототехнических систем: метод. указания к лаб. работам № 1, 2 по дисц. "Приводы и элементы систем управления роботами и манипуляторами". Спец. 2501, К. 4 / КирПИ, каф. ЭП; сост. И. И. Присмотров, С. И. Охапкин. - Киров, 1990. - 22c.
6.Исследование приводов механизмов перемещения манипулятора: метод. Указания к лаб. работе / ВятГУ; каф. ЭП. – Киров, 2003.