Разработка электропривода системы дозирования связующего материала - Курсовая работа

Система дозирования СМ - это подсистема рабочего органа (РО), задачей которого является равномерное нанесение заданного количества связующего материала на ленту, составленную из армирующего материала (на единицу массы, длины). Работа направлена на исследование системы дозирования СМ, а также анализ выбора электрического привода (ЭП) для исследуемой системы дозирования СМ. Чтобы поставить технические задачи перед электрическим приводом, необходимо поставить технологическую задачу перед всей системой дозирования СМ, а также определить требования к остальным подсистемам, так как все они взаимосвязаны между собой. На рисунке 1 изображен рабочий орган и рука робота, которая осуществляет перемещение в пространстве РО с целью формообразования конструкции посредством укладки лент на формообразующую поверхность и друг на друга. Изменение положения и ориентации РО в пространстве будет осуществляться рукой робота (рис.1), а система дозирования необходима для подачи СМ в зону пропитки армирующего волокна таким образом, чтобы выкладываемая из АМ лента содержала заданное массовое соотношение связующего и армирующего материала в заданном месте выкладки.Система дозирования - это одна из основных составляющих разрабатываемого рабочего органа (РО), которая осуществляет и контролирует подачу связующего материала (СМ) в зону пропитки. Примечание: на основании теоретических исследований по достоинствам и недостаткам дозаторов, проведенных Радюш М.С. в НИР: "Исследование существующих способов дозирования и поиск средств реализации дозирования связующего материала" [1], можно предположить, что наилучшим устройством дозированной подачи СМ из накопителя СМ в зону пропитки является перистальтический насос (ПН), поэтому далее он используется в анализе системы дозирования СМ. На рис.2 изображена условная конструкция системы дозирования с накопителем СМ, где 1-перистальтический насос, 2,3-корпус в котором находятся электропривод и блок управления электроприводом, 4-накопитель СМ, 5-поршни накопителей СМ. Общий процесс функционирования системы дозирования СМ можно описать следующим образом: из цилиндров, являющихся накопителями СМ, с помощью нагнетания, предположим, воздуха на поршни [1], связующий материал подается в трубку перистальтического насоса, чтобы уменьшить нагрузку на электрический привод, уменьшив или же вовсе его избавив от развития необходимого момента. Далее блок управления электроприводом, согласно заранее разработанной и поступающей извне программы в него, подает соответствующие сигналы электроприводу, ротор электрического двигателя начинает вращаться с заданной скоростью, и, в свою очередь, приводит во вращение с той же скоростью вращающуюся часть перистальтического насоса, которая прикреплена к валу ЭП.Перистальтический насос - дозатор, в котором в качестве дозирующего элемента используются эластичные трубки. Когда второй валик подходит к концу паза, первый ролик прижимает трубку и отсекает дозу. Зазор в нашем случае регулируется перемещением роликов на вращающейся части перистальтического насоса. Основным недостатком перистальтических насосов является низкий ресурс работы эластичного шланга, который подвергается многократным циклическим деформациям со стороны выжимных элементов при работе насоса. Чем больше роликов и тоньше трубка, тем точнее подача СМ, т.к. объем подаваемого материала определяется объемом материала в трубке насоса между роликами, таким образом, чем меньше этот объем, тем точнее подача, а этот объем тем меньше чем больше роликов и тоньше трубка, однако уменьшается объем подаваемого связующего материала (рис.3) [3].Электропривод (ЭП) в системе дозирования СМ будет приводить в движение вращающуюся часть перистальтического насоса. Для выбора необходимого электропривода требуются такие значения параметров электропривода, как: пусковой момент, скорость вращения и т.д. С помощью электропривода можно регулировать объем подаваемого перистальтическим насосом связующего материала за счет изменения скорости вращения ротора электропривода и насоса. Поэтому стоит выделить основные требования к электроприводу, основанные на задачах всей системы дозирования: · Электропривод должен обладать достаточным пусковым моментом, чтобы он мог привести во вращение перистальтический насос и развить определенную скорость вращения, определяемую блоком управления электроприводом на основании скорости выкладки армирующего материала РО. · Электропривод должен развивать требуемую скорость вращения, а также тормозить, за такой интервал времени, чтобы это не повлияло на требуемый объем выдаваемого перистальтическим насосом в зону пропитки потока связующего материала, а также не повлияло на равномерность этого потока.Шаговый электродвигатель - это синхронный бесщеточный электродвигатель с несколькими обмотками, в котором ток, подаваемый в одну из обмоток статора, вызывает фиксацию ротора. Последовательная активация обмоток двигателя вызывает дискретные угловые перемещения (шаги) ротора. Двигатель проворачивается за каждый имп

Оглавление

Введение

1. Анализ системы дозирования связующего материала и разработка электропривода для этой системы

1.1 Структура и принцип функционирования системы дозирования

1.2 Перистальтический насос

1.3 Электропривод

1.3.1 Шаговый двигатель

1.3.2 Пьезоэлектрический двигатель

1.3.3 Расчет параметров электропривода, на основании предположительных данных

1.3.4 Допустимая модель шагового электрического привода

1.3.5 Допустимая модель пьезоэлектрического двигателя

1.3.6 Вывод по электроприводу

1.4 Система управления электроприводом

1.5 Вывод по анализу системы дозирования СМ

2. Экспериментальные исследования

2.1 Описание проблемы и задачи экспериментальных исследований

2.2 Конструкция экспериментальной установки

2.3 Сценарий эксперимента

2.4 Обработка результатов эксперимента

Заключение

Список используемой литературы

Система дозирования СМ - это подсистема рабочего органа (РО), задачей которого является равномерное нанесение заданного количества связующего материала на ленту, составленную из армирующего материала (на единицу массы, длины). Работа направлена на исследование системы дозирования СМ, а также анализ выбора электрического привода (ЭП) для исследуемой системы дозирования СМ. Чтобы поставить технические задачи перед электрическим приводом, необходимо поставить технологическую задачу перед всей системой дозирования СМ, а также определить требования к остальным подсистемам, так как все они взаимосвязаны между собой. Поэтому в работе будет проделан краткий анализ остальных подсистемы системы дозирования СМ.

На рисунке 1 изображен рабочий орган и рука робота, которая осуществляет перемещение в пространстве РО с целью формообразования конструкции посредством укладки лент на формообразующую поверхность и друг на друга.

Рисунок 1. Робот-рука с рабочим органом.

Как уже отмечалось, задачей РО является формирование в зоне пропитки армирующего материала (АМ) (армирующего волокна, пропитанного связующим) и выкладку его на формообразующую поверхность в виде ленты. Изменение положения и ориентации РО в пространстве будет осуществляться рукой робота (рис.1), а система дозирования необходима для подачи СМ в зону пропитки армирующего волокна таким образом, чтобы выкладываемая из АМ лента содержала заданное массовое соотношение связующего и армирующего материала в заданном месте выкладки. Блок управления электроприводом, с помощью электропривода, будет регулировать подачу СМ за счет регулирования скорости вращения ротора электропривода, а значит и дозатора, вращающаяся часть которого соединена с валом ЭП, в качестве которого выступает перистальтический насос [1].

Таким образом в процессе анализа системы дозирования СМ необходимо: I. Рассмотреть общий принцип функционирования системы дозирования.

II. Сформулировать технологическую задачу системы дозирования. Опираясь на технологическую задачу, выявить и описать технические задачи каждой подсистемы системы дозирования СМ.

III. Рассмотреть подробно подсистему электрического привода, который является объектом исследования данной работы. Четко поставить его технические задачи и способы решения этих задач. Рассмотреть подходящие варианты электрических приводов, опираясь на поставленные задачи перед электроприводом для системы дозирования, рассмотреть особенности, достоинства и недостатки рассмотренных вариантов, сделать вывод о целесообразности использования того или иного рассмотренного электропривода.

VI. Сделать выводы по проделанной работе, описать трудности и неточности, проявившиеся в ходе исследований и способы их решения, объяснить, с чем они связаны.

Таким образом, можно сказать, что система дозирования имеет свою специфическую структуру, которую необходимо предварительно исследовать и как одно целое, и как набор подсистем, прежде чем рассмотреть только одну ее подсистему - электрический привод, который является объектом исследований этой работы. электропривод дозирование связующий материал