Направленность программы: «Машиноведение, системы приводов и детали машин» (стр. 10 )

Математическая модель следящего гидропривода с дроссельным регулированием. Прийципйальная расчетная схема. Механическое управление. Отрицательная обратная связь. Инерционная и позиционная нагрузки. Силы трения. Нелинейная математическая модель следящего гидропривода. Приведение нелинейной модели к системе дифференциальных уравнений первого порядка. Линейная модель следящего гидропривода с дроссельным регулированием. Ограничения и допущения. Линейные характеристики силы трения и расхода. Приведенный модуль упругости гидроцилиндра. Сведение линейной модели к дифференциальному уравнению третьего порядка. Преобразование уравнения по Лапласу и сведение его к уравнению в изображениях.

Характеристики следящего гидропривода. Структурная схема гидропривода. Интегрирующее и колебательное звено прямой цепи. Пропорциональное звено обратной связи. Анализ частотных характеристик. Причина возможной неустойчивости гидропривода. Добротность гидропривода. Метод расчета следящего гидропривода по линейной модели. Устойчивость следящего гидропривода. Устойчивость нагруженного гидропривода. Характеристическое уравнение для замкнутой системы. Условие устойчивости по критерию Гурвица. Анализ условий устойчивости для случая нагрузки без трения при абсолютно жесткой связи штока с нагрузкой и для случая нагрузки с трением. Влияние сухого трения на устойчивость следящего гидропривода. Критерий Михайлова при анализе устойчивости колебаний гидропривода. Условия сходящихся и расходящихся колебаний выходного звена при действии только сил сухого трения. Методы корректирования гидроприводов с дроссельным регулированием. Обеспечение устойчивости гидропривода применением корректирующих устройств. Методы корректирования гидроприводов с дроссельным регулированием. Корректирование перетечками жидкости между полостями гидроцилиндра. Корректирование упругости опоры гидроцилиндра для получения дополнительной обратной связи. Корректирование подключением демпфера к золотнику. Корректирование включением дополнительных обратных связей, создающих сигналы по производным от давления в полостях гидроцилиндра или по производным от перемещения выходного звена.

5. ПНЕВМАТИЧЕСКИЙ ПРИВОД И СРЕДСТВА АВТОМАТИКИ

Предмет пневмоавтоматики и подготовка рабочей среды в пневмосистемах.

Пневмоавтоматика как наука. Основные разделы и применение пневмоавтоматики. Этапы развития и создание универсальной системы элементов промышленной пневмоавтоматики (УСЭППА). Диапазоны давлений промышленной пневмоавтоматики. Требования, предъявляемые к подготовке рабочей среды для систем пневмоавтоматики.

Термодинамические и газодинамические процессы в элементах и системах пневмоавтоматики. Рабочая среда. Основные термодинамические параметры и процессы. Уравнение состояния. Установившийся поток газа из отверстия в тонкой стенке. Массовый и критический массовый расход воздуха. Установившийся поток газа по трубопроводу постоянного сечения. Критерий Рейнольдса. Основная формула массового расхода газа через цилиндрические каналы и капилляры.

Пневматические сопротивления. Назначение. Классификация пневмосопротивлений (пневмодроссели) по характеру течения газа и по функциональному назначению. Основные конструкции пневмосопротивлений. Соединения пневмосопротивлений. Параллельное и последовательное соединение ламинарных и турбулентных пневмосопротивлений. Расчёт и условные обозначения пневмосопротивлений.

Пневматические емкости и конденсаторы. Понятие пневматической емкости и пневматического заряда. Классификация пневмоемкостей по функциональному значению. Основные конструкции. Понятие пневматического конденсатора. Основные виды пневмо - конденсаторов. Соединение и расчет пневматических емкостей и конденсаторов.

Пневматические камеры. Понятие и основные виды пневматических камер. Статика проточных пневмокамер с турбулентными пневмосопротивлениями. Статика проточных пневмокамер с разными типами пневмосопротивлений. Динамика пневматических камер. Пневматические провода.

Механопневматические преобразователи типа сопло-заслонка. Принцип действия и устройство преобразователя. Статическая характеристика преобразователя и способы улучшения этой характеристики. Механопневматические компенсационные преобразователи. Преобразователи по схеме компенсации сил. Принципиальные схемы. Расчет пневмообразователей.

Пневматические усилители. Понятие пневматического усилителя. Классификация пневмоусилителей. Принципиальные схемы пневмоусилителей на базе преобразователей типа сопло-заслонка. Расчет пневмоусилителей. Коэффициенты усиления. Пневматические двух - и четырехвходовые усилители давления УСЭППА. Принципиальные и символические схемы. Пневматические повторители. Специальные повторители и повторители со сдвигом. Пневматические усилители мощности и основная схема.

Пневматические непрерывные вычислительные устройства. Понятие непрерывных вычислительных устройств. Непрерывные сильфонные и мембранные суммирующие устройства. Структурная схема сумматора. Сильфонное суммирующие устройство и расчет. Суммирующие устройства на пневмосопротивлениях. Основные схемы и расчёт. Пневматические устройства умножения и деления на постоянный коэффициент. Основные схемы и расчет коэффициентов умножения и деления. Пневматические и интегрирующие устройства. Интегрирующие устройства разомкнутого и замкнутого типов. Динамика интегратора. Интегрирующие устройства замкнутого типа. Принцип действия и схемы таких интеграторов с положительной и отрицательной обратной связью. Пневматические дифференцирующие устройства. Принцип действия и схемы дифференцирующих устройств разомкнутого и замкнутого типа. Непрерывные пневматические устройства памяти, задержки и запаздывания сигналов - основные устройства и схемы.

Пневматические дискретные вычислительные устройства. Основные конические функции в дискретной технике. Мембранные пневматические реле. Основные конструктивные и символические схемы. Методика расчета. Схемы реализации логических функций (конъюнкция, дизъюнкция, отрицание, повторение, импликация, запрет, равнозначность, неравнозначность, стрелка Пирса, штрих Шеффера). Шариковые и пневматические реле. Пневматические клапаны. Основные схемы и принцип действия. Пневматические дискретные устройства памяти, задержки на такт, триггеры - принцип действия и основные схемы.

Пневматические исполнительные устройства. Исполнительные устройства поступательного движения. Исполнительные устройства вращательного движения. Классификация по принципу действия и по конструктивному исполнению. Основные схемы и методика расчета.

6. СРЕДСТВА ЭЛЕКТРОАВТОМАТИКИ В ГИДРО - И ПНЕВМОСИСТЕМАХ

Роль средств электроавтоматики в управлении гидро - и пневмосистемами.

Технологии и оборудование, в которых применяется гидро - и пневмоавтоматика, необходимость автоматизации и преимущество автоматизированных систем. Преимущество электрических и электронных средств автоматизации, возможность их сопряжения со средствами вычислительной техники и информационными системами

Основные виды и назначение средств электроавтоматики. Дискретные и следящие системы, принципы действия и основы устройства. Общие принципы построения схем электроавтоматики, основные понятия, принципиальные и структурные функциональные схемы, источники питания схем. Схемы пуска — остановки, включения, переключения, блокировки и остановки по условию.

Электромагнитные муфты и шаговые электродвигатели. Конструкция электромагнитной муфты в составе исполнительного устройства, схемы управления, динамические и статические характеристики, основные расчетные зависимости, выбор приводного двигателя. Принцип работы и параметры шаговых электродвигателей, устройство управления, математическое описание и моделирование динамических режимов.

Электромеханические преобразователи сигналов. Реле и переключающие устройства — общие сведения, классификация и основные характеристики. Электромеханические реле (электродинамические и электромагнитные преобразователи), реле времени, специальные виды реле, путевые переключатели.

Датчики устройств обратной связи. Электрические датчики — классификация и устройство: потенциометрические, тензометрические, электромагнитные, пьезоэлектрические, емкостные, термоэлектрические, фотоэлектрические, ультразвуковые датчики, терморезисторы, датчики Холла.

Электронные устройства формирования и преобразования сигналов управления. Назначение устройств усиления и преобразования сигналов и предъявляемые к ним требования, коэффициент усиления, линейные и нелинейные искажения, шумы. Структурные схемы усилителей, принцип построения усилительных каскадов на транзисторах, практические схемы. Применение интегральных операционных усилителей. Преобразующие каскады усилителей, усилители непрерывных и импульсных следящих приводов. Оптоэлектронные устройства электроавтоматики: элементы аналогового типа, электронные полупроводниковые и фотоэлектрические реле, оптроны и их применение.

Электрические следящие системы (ЭСС). Общие сведения, ЭСС с электродвигателями постоянного, переменного тока и с электромагнитной порошковой муфтой {типовые схемы, основы расчета). Электрогидравлические следящие системы с гидроприводом с дроссельным и объемным регулированием {типовые схемы и основы расчета).

Применение микропроцессоров (МП) и микро-ЭВМ в управлении гидро - и пнев - мосистемами. Организация взаимодействия МП с системой: интерфейс, порты ввода - вывода, обмен информацией, АЦП и ЦАП, языки программирования и состав команд, типы программ.

Основная литература

Объемные гидравлические машины. Конструкция, проектирование, расчет / . - М. : Машиностроение, 2006. - 222 с. Гидравлический привод летательных аппаратов. Гидравлика и гидромашины / ОмГТУ. - Омск : Изд-во ОмГТУ, 2010. - 80 с. Гидравлика и гидропневмопривод Ч. 2 : Гидравлические машины и гидропневмопривод / под ред. - М. : Изд-во МГИУ - 2005. - 350 с. Гидравлика, гидромашины и гидропневмопривод / под ред. . - М. : Академия, 2005. - 334 с. Гидромеханика / Под ред. . - М. : Изд-во МГТУ им. , 2003. - 382с. Гидравлика и гидропневмопривод Ч. 1 : Основы механики жидкости и газа - М. : Изд-во МГИУ - 2005. - 192 с.

Дополнительная литература

Динамика и регулирование гидро - и пневмосистем: Учебник. М.: Машиностроение, 1987. Гидравлика: Учебник. М.: Энергоатомиздат, 1991. З. Гидропривод и средства гидроавтоматики. М.: Машиностроение, 1979. Гидравлика, гидромашины и гидроприводы. Учебник / , , и др. М.: Машиностроение. 1982. Грянко        Л. П., Гидродинамические и гидрообъемные передачи в трансмиссиях транспортных средств: Учеб. пос. СПб.: Изд-во СПбГПУ, 2000. Проектирование гидравлических систем машин: Учеб. пос. / и др. М.: Машиностроение. 1992. Механика жидкости и газа: Учебник. М.: Наука. 1987. Теория и проектирование гидро - и пневмоприводов: Учебник / Машиностроение, 1991. Обратимые гидромашины / , , Л.: Машиностроение, 1981. Ю. Механика гидро - и пневмоприводов: Учебник. М.: Изд-во МГТУ, 2001.