Главная  Промышленность 

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 [ 17 ] 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33

Рис. 10.38. Схема двоичного счетчика:

2 и г - взаимно инверсные выходы триггеров; х - счетный вход счетчика (н триггер»); S - вход для установки иа выходе г сигнала равного 1; R -- вход Для установки сигнала, равного О

В вычитающем счетчике необходимо для соединения со счетным входом последующего триггера использовать тот выход предыдущего триггера, на котором представляется результат счета.

Реверсивные счетчики содержат в каждом разряде кро.ме триггера со счетным входом дополнительные устройства, которые позволяют автоматически изменять направление счета.

СПИСОК ЛI и п р .\ т у р ы

1. Баранов С. И. Синтез микропрограммтгых автоматов. Л.; Э;1ергия. 1974. 216 с.

2. Герц Р.. В., Зенченко В. П., Крейинн Г. В. Синтез пневматических приводов. М.: Машиностроение, 1956. 212 с.

3. Гогричиани Г. в. Пнев.чат.чческио командные устройства для упра.члення технологическими машинами. - Вестник машиностроения, 1975, Л"о 8, с. 13 - 16.

4. Келлерман Ю. И. О синтезе пневматических систем упраиления. заданных иа якке ЯРУС. - В кн.; Пневматика и гидравлика. Вып. 4. М.: Машиностроение, 1977. с. 108-112.

5. Келлерма.ч Ю. И., Черкашенко Л1. В. К минимизации структуры пневматических систем управления. - Приборы и системы управления. 1978. Ка 1, с. 27 - 28.

6. Лазарев В. Г., Пнй.ть Е. И. Синтез управляющих автоматов. М.: Энергия, 1970.

7. Элементы и устройства пневмоавтоматики высокого давления. Каталог-справочник. М.: 1973, 67 с. (НИИМАШ).

8. Юдицкий С. А., Тагаевская А. А., Ефремова Т. К.. Агрегатное построение пневматических систем управления. М.: Энергия, 1973. 1 12 с.

Глава 11

ДИНАМИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ ПНЕВМАТИЧЕСКИХ ПРИВОДОВ И УСТРОЙСТВ

Пневматические системы машнн состоят из различных устройств, которые по функциональному назначению рекомендуется разделять на исполнительные, распределительные и управляющие [1-5].

<. исполнительным устройствам относятся пневмодвигатели норпшевого, мембранного и других типов.

К. распределительным устройс1вам относятся иневмоапнараты, предназна-чемпые для изменения направления рабочей среды в двух или более пиевмолиииях в зависимости от внешнего управляющего воздействия. Наиболее часто применяются золотниковые, клапанные и крановые распределители, которые управляют пнев.модвигателя.мн.

Распределительные устройства, в свою очередь, приводятся в действие управляющими устройствами, связи которых с оператором, исполнительными устройствами и между собой обеспечивают выполнение заданного цикла. В роли управляющих устройств в системах управления обычно применяют распределители небольших размеров с различными видами управления, мембранные пиевмореле, различные логические элементы и др.

Несмотря на разное функциональное назначение, все эти устройства имеют полости, заполняемые сжатым воздухом, под давлением которого перемещаются поршни, мембраны, золотники, клапаны и другие твердые тела. Пнeвюлинии (трубопроводы, соединения, каналы монтажно-коммутационных устройств) также можно рассматривать как полости, обьемы которых эквивалентны объемам этих пневмолиний.

Для удобства в дальнейшем все твердые подвижные тела пневмоустройств будем называть поршнями, а распределители, логические элементы, пневмореле и т. п. - управляющими устройствами.

Так как характер и время перемещения поршней зависит от термодинамических процессов, протекающих в полостях пневматических устройств, то целесообразно рассмотреть отдельно полости основных типов и привести расчетные зависимости для определения времени срабатывания устройств различных типов и величины давления воздуха в их полостях.

Полости в общем случае являются полостями переменного объема вследствие движения поршней. Однако в частных случаях, когда можно пренебречь временем движения поришя по сравнению с временем нарастания давления (например, в зажимных цилиндрах), полость можно рассматривагь как полость постоянного объема. Полости всех пиев.моустройств имеют постоянный объем до начала движения поршня (в подготовительный период) и после окончания движения (в заключительный период). Поэтому рассмотрим термодинамические процессы в полостях как переменного, так и постоянного объема.

Полость может иметь один илн несколько входов и выходов или быть изолирована в определенные интервалы времени; на входе с полость может быть установлен дроссель. Таким образом, полости устройств могут иметь различную структуру, с соответсгыш с которой следует применять те илн иные расчетные фгрмулы.



в этих формулах не учитывается теплообмен с окружающей средой и приняты допущения, обычные при расчете пневмоприводов [1, 3]; во всех формулах используется абсолютное давление.

Применяемый далее термин «давление в магистрали» означает величину давления сжатого воздуха, обеспечиваемую настройкой редукционного клапана, установленного на входе в данный пневмопривод или систему управления.

11.1. УСТРОЙСТВА С ПОЛОСТЯМИ ПОСТОЯННОГО ОБЪЕМА

Полость с одним входом без дросселя (рис. 11.1). Воздух под давлением магистрали поступает в полость при срабатывании управляющего устройства, не показанного на рисунке. В юмeнт, когда давление достигает давления Рд, поршень начинает двигаться. Рассмотрим время изменения давления от величины рц (давление окружающей среды) до величины рд, не учитывая время срабатывания управляющего устройства и время распространения волны давления от устройства до полости.

Время наполнения полости до заданного давления сжатого воздуха [1]

ts =3,62.10-3-

[1 (<72)-l(Ol)].

(11.1)

где Vq- Fj + ol = Pilpu, ог = pJPm, Vl и Kt - объем собственно полости и трубопровода, м; Pi» р - начальное и конечное абсолютное давление воздуха в полости; Рм - абсолютное давление в магистрали; /у - суммарная эффективная площадь проходного сечения управляющего устройства и трубопровода в м;!])! (&) - функция давления, значения которой можно найти по графику на рис. 11.2.

Суммарную эффективную площадь определяют из уравнения

/у/т

(11.2)

где/у и /j, -эффективная площадь проходного сечения.управляющего устройства, установленного иа входе трубопровода, и трубопровода / = pf; Цт - коэффициент расхода трубопровода, который можно найти по графику на рис. 11.3 в зависимости от коэффициента сопротивления S.

УГб) Щ(6)

Рис. 11.1. Полость П0СТСЯПН01 о объема с одним аходом

Рис. 11.2, Функции дав11ения прн наполнении полости 1, (а) и при истечении из полости aj2 (а)


о,г 0, ОВ


о zoo т 600 800 1000 6)

Рис. 11.3. Зависимость коэффициента расхода д от коэффициента сопротивления 5 трубопровода:

а - для малых значений 1,: б - для больших значений J

Коэффициент сопротивления [3]

$=Я„р/т/2йх. (Ч-З)

где /т -длина трубы; - внутренний диаметр трубы; Япр - приведенный коэффициент трения, принимающий значения в пределах 0,01-0,04 в зависимости от шероховатости стенок, диаметра и материала трубы [1,3].

Объем Vt подводящего трубопровода определяют по длине трубы от управляющего устройства до полости Vj.

Эффективную площадь трубопровода определяют по длине трубы от управляющего устройства до полости, а также подлине трубы на входе в управляющее устройство.

Обычно в начале процесса наполнения магистрали сжатым воздухом - = <7а = pJpm (где Ра - давление окружающей среды), а в конце процесса = = о-д = Рд/рм (где Рд - давление в момент начала движения поршня).

Формулу (11.1) используют при определении длительности подготовительного и заключительного периода работы различных пневматических устройств (цилиндров, распределителей, логических элементов и др.) и при определении времени наполнения различных емкостей постоянного объема (полостей временнйх устройств, ресиверов и др.).

Критический массовый расход воздуха из магистрали при надкритическом режиме истечения, т. е. при р/рм < а,,, = 0,5288

G = *

/у.тРмФ

(11.4)

а =

jAe2.* - а<*+"* = 0,2588,

где k= 1,4 - показатель адиабаты; R = 287 Дж/(кг-Л:) - газовая постоянная; Гм - температура воздуха в магистрали. К; р* - критическое давление; р - текущее давление.

При Гм = 293 К (20° С) критический массовый расход

G= 0,00236/, Р,

где G. - B кг/с, /у - в м1 Р„ - в Па-

Расход воздуха из магистрали при подкритическом режиме истечения, т. е. при 0,5288 < о-< 1:

(11.5)

Ом-=0Л56/;,р„Ф(<т)/КГ„, где ф (о) = Ка2/*-а(*-"/*;

а = Р/Рм-



(р(6)

0,259 0,25

0,10 0,15 0,10 0,05

Рнс. 11.4, Расходная функция ф (ст)

Рис. 11.5. Полость постоянною объема с дросселем на входе

0,2 0,4 0,6 0,8 о

Значения расходной функции ф (о) даны в ириложении к монографии [3], а также на рис. 11.4.

При = 293 К расход = 0,00912 ;р„ф (с).

Давление с жатого воздуха при наполнении полости в момент времени t [1]: при надкритическом режиме

при подкритическом режиме

(11.6)

(11.7)

Полость с дросселем на входе (рис. 11.5). Наполнение полости сжатым воздухом происходит через дроссель.

Время наполнения полости до задаиного давления

= 3,62.10-8- № (<У,)~Цн Ы]-э

Формула (11.8) отличается от формулы (11.1) тем, что в ней используются эквивалентный объем Vj и эквивалентная эффективная площадь /

Кэ= Ki+ AV; fl =

/;т)-

(11.9) (11.10)

где А - коэффициент приведения объемов; - эффективная площадь сечения дросселя.

Коэффициент А приведения объемов [5] определяют по графикам рис. 11.6, построенным при 01=0-3= 0,2 и Ог = Од для различных значений безразмерного объема Л н безразмерного сопротивления Q:

(11.11)

Коэффициент А моишо также определить в интервалах изменения Q = 0,3 - 10, Л = 0,5 - 100, (та = 0.1 - 0,5, Од от (од + 0,05) до 0,95 по следующей фор-мЗлс [5]:

0.12 + 0,02Q + 0,09,3Qo„ 4,04 ,

VV+W Од [Л+ 0,148(-1,35)1

При Л > 20 и ад> (Oa+O.l) коэффициент А .

V1 + fi2

Величиной присоединенных объема К. и сопротивления /у. .можно пренебречь, если при заданных Q и Од значение Л лежит ниже соответствующей штриховой кривой, показанной на рис. 11.7, а; в этом случае можно принимать Уэ = и /э = /к- Это может быть, например, когда объем трубопровода значительно меньше объема полости, а эффективная площадь / намного больше /j, В тех случаях, когда значение Л лежит выше ссответствующей сплсшнсй кривой (рис. 11.7, а), значение можно пе учитывать и принять Vg = Kj -f К, и /3 == =/у. Погрешность, вызванная этими допущениями, не превышает 10%. Это имеет место при объемах трубопровода больших, чем объем полости, н при условии, что определяющим является сопротивление трубы.

Давление сжатого воздуха в полости находят по формулам (11.6) и (11.7), в которые вместо Ко подставляют Кэ из формулы (11.9).

При определении расхода воздуха по формулам (11.5) и (11.4) следует вместо /у подставить /з из формулы (11.10).

Рнс. 11.6. Коэффициенты А приведения объемов прн наполнении полости f<r =0,2): О,

о - Q = 1; б - Q = 2. в- £2 = 4; г - Q = 10


1,0 0,0 0,6 0,4 0,2

л=то J0104

0,6 0,0 6)

л=по за 104 г A-i

L.\ ij-.--

0,1 0,4 0,6 0,6 г)



0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 [ 17 ] 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33