Моделирование пневмосистем с использованием стенда СПУ-УН-013-26ЛР-01

Teacher,Polytechnic College

Yaroslav the Wise Novgorod State University

Russian Federation, Veliky Novgorod

Head of Department, Polytechnic College

Yaroslav the Wise Novgorod State University

Russian Federation, Veliky Novgorod

Lecturer,Polytechnic College, Novgorod State University

Yaroslav the Wise Novgorod State University

Russian Federation, Veliky Novgorod

MODELING OF PNEUMATIC SYSTEMS USING THE SPU-UN-013-26LR-01 STAND

Введение

Система пневматики — это система аппаратных средств, состоящая из оборудования, напрямую контактирующего с рабочей средой под давлением (воздух, газ). Диапазон давления пневмо устройств составляется из наименьшего давления и номинального (максимального) давления. Номинальное давление пневматического оборудования — это максимальное избыточное давление, в пределах которого аппаратные средства должны работать в течение определенного срока службы. Типичное пневматическое оборудование большого давления для промышленного применения рассчитано на рабочий диапазон давления от 0,63 МПа до 1 МПа. Минимальное давление варьируется в зависимости от конструкции пневматического оборудования. В пневматическом оборудовании используются эластичные уплотнения, работающие при определенной разности давлений или давлении, приложенном к уплотняющей поверхности. Определенное минимальное давление необходимо для преодоления сил трения во время работы клапана, сил упругих возвратных элементов и т.д. Для пневматического оборудования высокого давления минимальное давление обычно находится в диапазоне от 0,05 МПа до 0,35 МПа.

Преимущества пневматического оборудования главным образом очевидны при машинизации и автоматизации таких распространенных задач, как зажим, крепление, наклон, сборка, контроль размеров, транспортировка и упаковка. Как в сложных, так и в однообразных задачах вмешательство человека исключается или сводится к минимуму.

Преимущества пневматического оборудования включают в себя сравнительно простую конструкцию и эксплуатацию/техническое сопровождение, умеренную стоимость и быструю возвратность инвестиций, стабильную работу в широком наборе температур, большом влагосодержании и пылевидности, значительную огне- и взрывостойкость, длительный срок эксплуатации, высокую скорость отклика выходных звеньев пневматического привода, легкий доступ к энергоносителям (сжатому воздуху) и их передаче, возможность снабжения нескольких потребителей от одного источника и отсутствие необходимости в защитных устройствах в случае перегрузки [1].

Основная часть

Использовалось устройство SPU-UN-013-26LR-01 [2 «Пневматический привод и электро-пневмоавтоматика». Это устройство включает в себя ограниченное количество взаимозаменяемых пневматических компонентов и узлов (трубы, ручные и автоматические распределители, пневматические двигатели и пневматические цилиндры). Общий вид панели пневматической системы учебного стенда SPU-UN-013-26LR-01 показан на (рис. 1).

Основные учебные и исследовательские объекты включают в себя различные элементы пневматических систем и используются для экспериментальной работы, связанной с изучением пневматических приводных систем, а также для демонстрации таких функций, как работа программируемых логических контроллеров и пневматических цилиндров [3].

Рис. 1. Общий вид учебного стенда СПУ-УН-013-26ЛР-01

Учебный стенд СПУ-УН-013-26LR-01 имитирует различные пневматические системы. Для обучения работе с приводными механизмами и системами она оснащена полным комплектом сменных пневматических деталей и узлов, а также автономным источником питания (компрессором). Для обучения работе с программируемыми логическими контроллерами она оснащена системой автоматического управления, состоящей из контроллера, электронного блока управления и концевых выключателей. К управляемым объектам относятся пневматические приводы и соответствующие им электронно-управляемые пневматические клапаны. Данное устройство работает в помещениях при температуре 10-35oC и относительной влажности 25-80%.

Пневматическая испытательная схема для возвратно-поступательного пневматического привода была смоделирована и синтезирована на основе SPU-UN-013-26LR-01 «Учебно-демонстрационная установка», которая позволяет изучать рабочие характеристики пневматических систем и моделировать их динамику. Разработанная схема показана на рисунке 2 и состоит из (1) компрессора, (2) регулятора давления, (3) манометра, (4)

распределителя, (5) пневматического цилиндра и (6) дросселя с обратным клапаном.

Стенд SPU-UN-013-26LR-01 моделирует работу пневматического цилиндра и всей пневматической системы. В зависимости от рабочего давления, подаваемого в пневматическую линию, пневматический цилиндр совершает возвратно-поступательные движения с различной скоростью, выдвигая шток поршня на заданное расстояние в диапазоне от 0 до 200 мм .

Рис. 2. Принципиальная схема смоделированной пневматической системы привода возвратно-поступательного движения

Стенд СПУ-УН-013-26LR-01, основанный на моделируемой пневматической системе (см. рис. 2), работает следующим образом: воздух подается от компрессора к пневматической линии и регулятору давления. Регулятор давления подает переменное давление в пневматическую систему. В зависимости от подаваемого давления изменяется скорость возвратно-поступательного движения штока поршня в пневматическом цилиндре. Когда распределитель находится в одном положении, воздух подается непосредственно в пневматический цилиндр, и шток поршня выдвигается на фиксированное расстояние. Когда распределитель находится в другом положении, воздух проходит через дроссель с обратным клапаном, и шток поршня пневматического цилиндра возвращается в нулевое положение. Разработанная модель пневматической системы может быть использована для отладки компонентов и систем транспортного оборудования, технического оборудования и специального оборудования. Принцип работы показан в [4-10].

Заключение

Разработанная физическая модель возвратно-поступательной пневматической системы позволяет визуально проверять работу системы, конструкцию компонентов, принцип действия и динамические характеристики. Моделирование пневматической системы на испытательном стенде обеспечивает экономически эффективное тестирование новых крупномасштабных пневматических систем. Это также позволяет выбирать условия нагрузки для пневматических компонентов, разрабатывать планы экспериментов и получать физическую зависимость масштабных параметров разработанной пневматической системы, которая может быть применена к масштабным параметрам компонента испытательного стенда СПУ-УН-013-26LR-01.