2017-11-01
15471
4.1. Ознакомится с условными обозначениями и элементной базой лабораторных стендов.
4.2. Из набора элетропневмоэлементов и электроэлементов сначала по
схеме рисунок 2, а затем по схеме рисунок 3 собрать лабораторный стенд на универсальной доске и подключить его через раздаточный элемент к блоку подготовки сжатого воздуха (3бара). Блок подготовки сжатого воздуха и раздаточный элемент установлен на универсальной доске стационарно. Электрическую часть собрать из стационарно установленного блока питания на 24В, блока кнопок с контакторами и блока реле с контакторами посредством универсальных электрических проводов с разъемами.
4.3. Убедится правильности работы алгоритма схем собранных по
рисунку 2, 3.
4.4. Представить отчет по лабораторной работе.
Контрольные вопросы
5.1. Как ведет себя шток цилиндра, если нажать на кнопку, а затем отпустить ее?
5.2. Опишите принцип работы системы, используя ее принципиальную схему пневматическую и электрическую?
5.3. Укажите на принципиальной схеме, как обозначается пневмоцилиндр, распределитель, электрокнопка, реле, конечный выключатель и дайте их характеристики по условным обозначениям?
|
|
|
5.4. Почему в схемах управлением цилиндром двухстороннего действия используют распределитель 5/2 с двухсторонним управлением?
5.5. За счет чего схемы обладают «памятью»?
5.6. Как устроена конструкция и работает 5/2 – распределитель с двухсторонним управлением?
5.7. Что такое пилотное управление распределителем и какое преимущество такой схемы управления по сравнению со схемой прямого управления?
Лабораторная работа № 6
Исследование влияния пневматической временной задержки на работу пневматического привода
1. Цель работы: изучить характеристики элемента пневматической временной задержки и по заданной технологической задаче построить схему с одним исполнительным устройством, цилиндром двух - стороннего действия и организовать задержку времени по переднему фронту сигнала управления. По заданной схеме из пневматических и электропневматических элементов собрать лабораторный стенд и изучить работу привода в действии.
2. Содержание работы
2.1. Ознакомится с элементной базой лабораторного стенда.
2.2. Ознакомится с принципиальной схемой управления работой цилиндра двух- стороннего действия с временной задержкой.
2.3. Исследовать характеристики пневматической временной задержки.
2.4. Собрать стенд управления цилиндром двух - стороннего действия. Обеспечить заданную временную задержку работы привода.
2.5. Оформить отчет по проделанной работе.
Общие сведения
|
|
|
В различных пневматических схемах применяют клапаны выдержки времени. Клапан выдержки времени рисунок 1 состоит из 3/2 распределителя, дросселя с обратным клапаном и пневмоемкости. 3/2 распределитель может быть нормально открытым и нормально закрытым. Обычно выпускают клапаны выдержки времени в обоих вариантах с диапазоном выдержки времени 0…30 секунд. Точность выдержки времени зависит от постоянства подаваемого давления, настройки дросселя и характеристики элемента временной задержки.
Принцип работы клапана выдержки времени на примере схемы рисунок 1.
Сжатый воздух подводится к клапану по каналу 1. Пневматический сигнал управления подается на вход 12 и регулируемый дроссель начинает заполнять емкость. Настройка дросселя влияет на величину расхода воздуха, а значит и время, за которое в емкости повысится давление. После достижения в емкости заданного значения давления запорный орган 3/2 – распределителя перемещается вниз. При этом блокируется проход от выхода 2 к выхлопному отверстию 3, а затем открывается проход от канала питания 1 к выходу 2. Время, необходимое для наполнения пневмоемкости сжатым воздухом до заданного значения давления, и является временем настройки данного устройства.
Чтобы переключить клапан выдержки времени в исходное положение, необходимо снять сигнал со входа 12. Воздух из емкости через обратный клапан быстро вытечет в атмосферу и 3/2 – распределитель под действием пружины вернется в исходное положение, блокируя канал питания 1 и соединяя выход 2 с выхлопом 3.
Рисунок 1 – Клапан выдержки времени, нормально закрытый
С помощью нормально закрытого клапана выдержки времени можно организовать задержку времени пол переднему фронту сигнала управления рисунок 2.
Рисунок 2 – Графики переключения клапанов выдержки времени с задержкой по переднему фронту сигнала управления
Пневмоемкость с присоединенной к ней пневмолинией в пневмоавтоматике рассматривают как апериодическое звено, динамика которого для случая наполнения описывается уравнением:
(1)
где Рн - давление наполнения пневмоемкости (Па), Рм – давление подаваемой пневмосети (Па), tн – время наполнения пневмоемкости (с), Тп – постоянная времени апериодического звена.
(2)
где V – объем пневмоемкости (V = 0.0005м3), R – универсальная газовая постоянная R = 287 Дж / (кг К), Т – температура в кельвинах (Т = 293°), α – проводимость входного дросселя определяемая из выражения
(3)
где d – диаметр подводящего отверстия в пневмоемкость (условный диаметр дросселя), μд – коэффициент динамической вязкости воздуха
(μд =17.2 ·10-6 Н·с/ м2), 
- длина подводящего дросселя ( = 0.01м).
Время наполнения пневмоемкости клапана выдержки времени определяется из следующего выражения:
(4)
Открывая или закрывая дроссель меняется диаметр проходного сечения дросселя, проводимость α, а следовательно и расход воздуха подаваемого в емкость. Больший или меньший расход подаваемый в пневмоемкость уменьшает или увеличивает время наполнения емкости и следовательно позволяет регулировать время задержки сигнала. Давление, при котором срабатывает 3/2 распределитель Рн (Рд) = 0.22МПа. Характеристика изменения давления пневмоемкости при ее наполнении является не линейной и представлена на рисунке 3. Как видно из рисунка подводимое давление магистрали Рм (Рmax) выбирают больше чем необходимо для срабатывания 3/2 распределителя. Время задержки tз будет определятся, как уровнем давления срабатывания распределителя, так и количеством подводимого в емкость через дроссель сжатого воздуха (расхода), при условии постоянства давления подводимой магистрали.
Рисунок 3 - Зависимость давления от времени наполнения пневмоемкости.
|
|
|
Лабораторная установка состоит (рисунок 4):
Из цилиндра двухстороннего действия 1.0, 5/2 – распределителя с двухсторонним электромагнитным управлением 1.1, клапана выдержки времени 1.2, состоящим из 3/2 – распределителя с пневматическим односторонним управлением и пружинным возвратом 1.3, пневмоемкости и дросселя с обратным клапаном. Клапан выдержки времени 1.2 задерживает пневматический сигнал, поступающий в полость цилиндра 1.0 при подаче пневматического сигнала по линии 4 распределителя 1.1.
Электрическая схема состоит из электрической кнопки S1 включения катушки Y1 распределителя 1.1, и подачи пневматического сигнала через клапан выдержки времени в полость цилиндра 1.0 для выдвижения штока, а также запуска таймера. Таймер соединяется через контакты 23, 24 кнопки S1, на которые (внимание) не подается питание от шин + 24В и ОV. Электрическая кнопка S2 запитывает катушку Y2, которая переключает распределитель 1.1. воздух подается в другую полость цилиндра 1.0, шток при этом возвращается в исходное положение. Для остановки таймера в схему введен электрический конечный выключатель 1S контакты 1 и 4, которого подключаются к таймеру (внимание) без подачи питания 24В.
Рисунок 4 - Схема для определения характеристики клапана выдержки
времени.
4. Указания по выполнению работы
4.1. Ознакомится с лабораторным стендом, собрать лабораторную установку, схема которой представлена на рисунке 4.
4.2. Установить на блоке подготовки воздуха давление магистрали
Рм = 4 бара (0.4МПа).
4.3. Закрыть дроссель полностью, затем открыть отвернув рукоятку 0.5 оборота.
4.4. Нажать на электрическую кнопку S1, снять показания времени задержки и занести в таблицу 1, при этом шток цилиндра выдвинется.
4.5. Нажать на электрическую кнопку S2, при этом шток цилиндра займет исходное положение.
4.6. Отвернуть рукоятку дросселя на четверть оборота повторить пункты 4.4 и 4.5 данные занести время задержки в таблицу 1.
Таблица 1
| Об. Др. | 0.5 | 0.75 | 1.0 | 1.25 | 1.5 | 1.75 | 2.0 | 2.25 | 2.5 | 2.75 | 3.0 | 3.25 |
| tз экс | ||||||||||||
| d (м) | 1.3· ·10-4 | 1.5· ·10-4 | 1.6· ·10-4 | 1.7· ·10-4 | 1.8· ·10-4 | 1.9· ·10-4 | 2.0· ·10-4 | 2.1· ·10-4 | 2.2· ·10-4 | 2.3· ·10-4 | 2.4· ·10-4 | 2.5· ·10-4 |
| Тп тер | ||||||||||||
| tз тер |
|
|
|
4.7. Построить характеристику, зависимости времени задержки клапана выдержки времени, от числа оборотов дросселя (расхода поступающего в пневмоемкость сжатого воздуха).
4.8. По заданной постановке задачи (смотри ниже) спроектировать электропневмосхему, используя клапан выдержки времени. Промоделировать схему с помощью программного продукта «Fluil SIM Pneumatic». Собрать на стенде лабораторную установку и проверить ее работу. Установить с помощью снятой характеристики п. 4.7. задержку времени 16с, 14с, 12с, 10с, 8с, 6с, 4с. Снять с помощью таймера реальную задержку.
4.9. Сравнить теоретическую характеристику с экспериментальной характеристикой и реально получившимся временем задержки. Определить погрешность установки времени задержки по экспериментальной зависимости и реальном времени задержки.
Постановка задачи
Для соединения деталей методом нагрева применяют электрический нагреватель. Время нагрева зависит от толщины деталей и должно регулироваться. Детали подаются и убираются из зоны нагрева цилиндром двухстороннего действия. Конечные положение штока цилиндра двухстороннего действия определяются пневматическими конечными выключателями. Для управления цилиндром использовать распределитель с пневматическим управлением и памятью. Работа устройства заключается в следующем:
Кратковременным нажатием на электрическую кнопку 1 включаем нагреватель и таймер и подаем пневматический сигнал. Если цилиндр находится во втянутом положении и нажат пневматический конечный выключатель 1, то пневматический сигнал через пневматическую временную задержку подается, как сигнал управления на одну из сторон управления распределителя, который после некоторой задержки переключит распределитель и шток цилиндра с соединенными деталями выдвигается из зоны нагрева. Время нагрева регулируется клапаном задержки времени по переднему фронту сигнала управления. При минимальном перемещении штока с деталями срабатывает электрический конечный выключатель (конечный выключатель 3) контакты, которого отключает нагреватель и останавливают таймер. В схеме нагревателя нет, его функцию имитирует таймер, на который питание 24В (внимание) не подается. Шток цилиндра выдвигается, доходит до своего крайнего положения, замыкая пневматический конечный выключатель 2 и выводя детали из зоны нагревания (нагреватель отключен). Обратный ход штока при его нажатии на конечный выключатель 2, не происходит, если не нажать электрическую кнопку 2. В выдвинутом положении штока собранные детали убираются. Укладываются новые детали, затем кратковременно нажимается электрическая кнопка 2, которая включает распределитель и если нажат конечный выключатель 2, то пневматический сигнал, как сигнал управления подается на распределитель управления цилиндром, он переключается при этом шток цилиндра с новым комплектом собираемых деталей втягивается в исходное положение. При нажатии на электрическую кнопку 1 полуавтоматический цикл повторяется.
Контрольные вопросы
5.1. Как организуется пневматическая временная задержка?
5.2. Как работает клапан выдержки времени?
5.3. Какая характеристика у клапана выдержки времени с пневматической емкостью?
5.4.Как организовать задержку времени по переднему фронту сигнала управления?
5.5. Почему не совпадают теоретические и экспериментальные характеристики клапана выдержки времени?
5.6. Какая точность настройки клапана выдержки времени в спроектированной Вами схеме?
