7.2 Технические требования к системе автоматизации
Технические требования к системе автоматизации включают:
· расчетные условия эксплуатации установки;
· эргономические требования, требования охраны труда и техники безопасности;
· минимальное возможное воздействие ударных нагрузок на изделие;
· высокая надежность, производительность и уровень автоматизации;
· хорошая управляемость, освояемость и обслуживаемость;
· обязательная сертификация.
8. Схема автоматизации
Рисунок 4. Схема автоматического управления технологической установкой на релейно-контактных аппаратах.
В соответствии со схемой на рисунке 4, составим схему автоматизации на PLC.
Рисунок 5 Схема автоматизации на PLC (логическом контроллере):
1, 2 - насосные установки;
3, 4 - распределители рабочей жидкости с электромагнитным управлением;
5 - логический контроллер PLC;
6 - централизованный пульт управления с сигнализацией;
SQ1 - датчик наличия колеса на подающей платформе;
SQ2 - датчик нахождения подающей платформы в опущенном состоянии;
SQ3 - датчик наличия колеса на принимающей платформе;
SQ4 - датчик нахождения принимающей платформы в опущенном состоянии;
SQ5 - датчик нахождения принимающей платформы в поднятом состоянии;
SQ6 - датчик нахождения подъемника колеса на следующей позиции в поднятом состоянии.
9. Выбор и расчет приводов
Для осуществления подъема и опускания обоих площадок (подающей и принимающей) в качестве приводов могут быть использованы гидроцилиндры, имеющие ряд существенных преимуществ по сравнению с пневмоцилиндрами: отсутствие производственного шума, возможность точного позиционирования при неполном выходе штока, дешевизна электроэнергии по сравнению со сжатым воздухом, быстродействие. Поэтому, несмотря на такие особенности и недостатки, как взрывоопасность, высокие требования к герметичности и точности соединений, наличие возвратных трубопроводов и необходимость установки насосных установок, в качестве приводов выбираю гидроцилиндры.
Определим потребный выход штока гидроцилиндра подающей платформы.
Выберем следующую схему крепления гидроцилиндра к основанию:
Рисунок 6.
Потребный выход штока найдем из уравнения:
Откуда x = 0,385 м, l1ШТ = 2•x = 0,77 м.
Примем:
Определим потребное усилие на штоке при прямом ходе:
mКОЛ = 402 кг - масса колеса;
mПЛ ? 0,4• mКОЛ ? 160 кг - масса подающей платформы;
Запишем момент, который необходимо создавать, чтобы поднять платформу как функцию от угла поворота:
, (9.1)
Запишем момент, который создает усилие на штоке F как функцию от угла поворота:
, (9.2)
где в = 90є - 0,694375·б
Чтобы платформа пришла в движение и двигалась не останавливаясь, необходимо, чтобы выполнялось условие:
, (9.3)
Как видно из формулы (9.1), потребный крутящий момент будет максимальным при б = 90є, следовательно, условие (9.3) примет вид:
Отсюда потребное усилие на штоке:
С учетом сил сопротивления движению (трение в шарнирах, инерционные силы), примем потребное усилие на штоке равным:
Рабочее давление для гидроприводов с усилием на штоке до 10 кН равно 5 МПа:
Диаметр цилиндра определим из соотношения:
, (9.4)
где F1Т = F1ШТ·(1/змех) - теоретическая сила, развиваемая на штоке
при прямом ходе, Н;
S1 = 0,785·D2 - площадь поршня в бесштоковой зоне, м2;
S2 = 0,785·(D2 - d2) - площадь поршня в штоковой зоне, м2;
D - диаметр поршня, м;
d - диаметр штока, м.
змех = 0,85…0,95 - механический КПД гидроцилиндра.
pC = 0,15…0,2 МПа - давление в сливной полости.
Соотношение между диаметрами штока и поршня примем равным 0,7.
Уравнение (9.4) примет вид:
Откуда:
Из соображений устойчивости штока примем: примем внутренний диаметр цилиндра и диаметр штока из ряда диаметров определенного ГОСТом:
Необходимый фактический расход жидкости на перемещение штока со скоростью v = 0,143 м/с при рабочем ходе цилиндра равен:
, (9.5)
где зО = 1 - объемный КПД при использовании резиновых колец и
манжетных уплотнений.
Найдем минимальные диаметры трубопроводов всасывающей, сливной и нагнетающей магистралей из условия, что средняя скорость течения рабочей жидкости в них не будет превышать:
для всасывающей - 1,2 м/с;
для сливной - 2 м/с;
для нагнетающей - 5 м/с.
, (9.6)
Примем для всех трубопроводов единый диаметр из ряда стандартных диаметров:
Найдем толщину стенки крышки (днища) цилиндра:
, (9.7)
где у = 160 МПа - допускаемое напряжения для легированной стали.
Найдем наружный диаметр цилиндра:
, (9.8)
где m = 1,3 - коэффициент запаса прочности.
Высоту поршня принимаем:
В1 = 0,75D = 0,05 м.
Длину корпуса цилиндра найдем по формуле:
Найдем вес корпуса цилиндра по формуле:
, (9.9)
Найдем вес плунжерной пары (шток и поршень), длину штока принимаем:
LШТ = 1,25·l1ШТ = 1 м.
, (9.10)
Проверим соответствие выбранного диаметра штока условиям его прочности:
.
Рисунок 7. Гидроцилиндры одностороннего действия (конструктивно выполнены на стяжках).
Определим потребный выход штока гидроцилиндра принимающей платформы.
Выберем следующую схему крепления гидроцилиндра к основанию:
Рисунок 8
Потребный выход штока найдем из уравнения:
Примем:
Определим потребное усилие на штоке при прямом ходе:
mКОЛ = 402 кг - масса колеса;
mПЛ ? 200 кг - масса принимающей платформы;
Запишем противомомент, который необходимо создавать, чтобы принимающая платформа опускалась без рывков как функцию от ее угла поворота:
, (9.11)
Запишем момент, который создает усилие на штоке F как функцию от угла поворота:
, (9.12)
в = 132є - б
Чтобы платформа двигалась без рывков, необходимо, чтобы выполнялось условие:
, (9.13)
Проведя кинематический анализ положений механизма, делаю вывод, что наибольший противомомент со стороны штока должен быть приложен в конечном положении (б = 84є), следовательно:
Отсюда потребное усилие на штоке:
С учетом сил сопротивления движению (трение в шарнирах, инерционные силы), примем потребное усилие на штоке равным:
Рабочее давление для гидроприводов с усилием на штоке до 10 кН равно 5 МПа:
Диаметр цилиндра определим из соотношения:
, (9.14)
где F2Т = F2ШТ·(1/змех) - теоретическая сила, развиваемая на штоке при прямом ходе, Н;
S1 = 0,785·D2 - площадь поршня в бесштоковой зоне, м2;
D - диаметр поршня, м;
d - диаметр штока, м.
змех = 0,85…0,95 - механический КПД гидроцилиндра.
FПРУЖ = 500 Н - усилие возвратной пружины.
Соотношение между диаметрами штока и поршня примем равным 0,7.
Уравнение (9.14) примет вид:
Откуда:
Примем внутренний диаметр цилиндра и диаметр штока из ряда диаметров определенного ГОСТом:
Необходимый фактический расход жидкости на перемещение штока со скоростью v = 0,08 м/с при рабочем ходе цилиндра равен:
, (9.15)
где зО = 1 - объемный КПД при использовании резиновых колец и
манжетных уплотнений.
Найдем минимальные диаметры трубопроводов всасывающей, сливной и нагнетающей магистралей из условия, что средняя скорость течения рабочей жидкости в них не будет превышать:
для всасывающей - 1,2 м/с;
для сливной - 2 м/с;
для нагнетающей - 5 м/с.
В данном случае сливная и нагнетающая магистраль одна и та же.
Примем для всех трубопроводов единый диаметр из ряда стандартных диаметров:
Найдем толщину стенки крышки (днища) цилиндра:
, (9.17)
где у = 160 МПа - допускаемое напряжения для легированной стали.
Найдем наружный диаметр цилиндра:
, (9.18)
где m = 1,3 - коэффициент запаса прочности.
Высоту поршня принимаем:
В2 = 0,75D = 0,034 м.
Длину корпуса цилиндра найдем по формуле:
Найдем вес корпуса цилиндра по формуле:
, (9.19)
Найдем вес плунжерной пары (шток и поршень), длину штока принимаем:
LШТ = 1,25·l2ШТ = 0,5 м.
, (9.20)
Проверим соответствие выбранного диаметра штока условиям его прочности:
.
- Введение
- 1. Цель автоматизации
- 2. Структурная схема
- 3. Назначение технологической установки
- 4. Принцип действия технологической установки
- 5. Расчет параметров технологического процесса
- 6. Определение параметров цикла установки
- 7. Алгоритм работы установки
- 7.1 Составление алгоритма работы
- 7.2 Технические требования к системе автоматизации
- 10. Выбор датчиков
- Список литературы
- 2.3 Система автоматизации «1с:Торговля и склад»
- Автоматизация склада готовой продукции
- 3.2. Автоматизация управления товародвижением на аптечном складе.
- 21. Грузовой модуль в критериях грузоведения и транспортных технологий (склад на колесах, на плаву, бункерные склады).
- 5.3 Автоматизация оперативного учета в торговле
- 11.1. Организация подачи инструмента с центрального склада на станки
- 6. Коробка подач в форме гитары сменных колес.
- Автоматизация бетонных заводов и установок