УПРАВЛЕНИЕ ТЕХНИЧЕСКИМИ СИСТЕМАМИ. Контрольная работа № 1. О сновные элементы

• Название: О сновные элементы
• Анкор: УПРАВЛЕНИЕ ТЕХНИЧЕСКИМИ СИСТЕМАМИ
• Дата: 14.09.2021
• Размер: 84 Kb.
• Имя файла: Контрольная работа № 1.doc
• Тип: Контрольная работа; #232182

РОССИЙСКАЯ ОТКРЫТАЯ АКАДЕМИЯ ТРАНСПОРТА

МИИТ

УПРАВЛЕНИЕ ТЕХНИЧЕСКИМИ СИСТЕМАМИ
Контрольная работа № 1
Тема: Основные элементы автоматики машин и оборудования
«Проверил» «Выполнил»

Студент Радушинский А. В.

Доцент Уч. шифр 0908359

ЗДМ – 4,5

_______________ А.Н. Турбин ______________
«» сентября 2011 г. «» сентября 2011 г.

Смоленск - 2011
Контрольная работа № 1
Тема: Основные элементы автоматики машин и оборудования
ВВЕДЕНИЕ
Автоматизация — основа современной технической поли­тики. Она внедряется во всех отраслях промышленности и производства, в том числе в строительстве и путевом хозяйстве.

Любой производственный процесс направлен на создание средств производства и предметов потребления. Он представляет собой скоординированное воздействие энергии на различные вещества для получения заданной продукции. Уровень развития средств производства характеризуется механизацией и автоматизацией производства

Автоматизация является важнейшим фактором повышения производительности труда. Она позволяет более рационально осуществлять технологические процессы и значительно со­кращать цикл изготовления продукции. При этом улучшает­ся ее качество, обеспечивается надежность оборудования, со­кращаются расходы энергии и потери труда, гарантируется безопасность работы, уменьшается численность обслуживаю­щего персонала и повышается эффективность производства. Повышение технического уровня персонала и облегчение тру­да при автоматизации 'способствуют уничтожению различия между физическим и умственным трудом.

Для дальнейшего успешного развития автоматизации про­изводства важное значение имеет знание инженерами основ механизации и автоматизации, а также принципа действия ав­томатизированных процессов, машин и оборудования. Каж­дый инженер должен стремиться применять их в своей прак­тической деятельности.

1. 
   Основные чувствительные приборы, применяемые в системах автоматики в качестве датчиков, и схемы электрических измерений
   

Классификация датчиков, применяемых в системе автоматики. Привести схему и описание действия одного из датчиков
Датчики классифицируют по нескольким показателям: физической природе входной и выходной величины, структуре и принципу преобразования, назначению.

В зависимости от физической природы входной и выходной величины различают электрические, механические, гидравлические, пневматические, акустические и тепловые датчики. Наибольшее распространение получили датчики с электрической выходной величиной.

По структуре преобразования различают следующие виды датчиков: с непосредственным преобразованием, когда осуществляется лишь одно преобразование (наибольшее распространение в системах автоматики получили датчики, преобразующие неэлектрические величины в электрические); с последовательным преобразованием, когда имеются функциональные промежуточные связи [чаще всего контролируемая величина предварительно преобразуется в электрическую величину другого вида (линейное или угловое перемещение) и затем в электрическую величину].

По принципу преобразования датчики, в которых неэлектрические величины преобразуются в электрические, можно разделить на параметрические и генераторные. В параметрических датчиках при изменении входной величины изменяется один из его параметров, чаще всего активное, индуктивное или емкостное сопротивление. Для работы такого датчика нужен дополнительный источник питания. В генераторных датчиках на выходе вырабатывается энергия одного вида при воздействии на входе энергии другого вида.

Датчики предназначены для измерения силы, давления, температуры, перемещения, скорости, ускорения, деформации, частоты и т.д. Кроме того, различаются контактные и бесконтактные датчики. В последнее время все большее распространение получают радиоактивные, ультразвуковые и фотоэлектрические бесконтактные датчики.

Фотоэлектрические датчики (фотоэлементы) — это устройства, принцип действия которых основан на явлении фотоэлектрического эффекта (фотоэффекта). Они преобра­зуют световую энергию в электрическую. Различают три вида фотоэффекта и соответственно три типа фотоэлемен­тов: фотоэлемент с внешним фотоэффектом; фотоэлемент с внутренним фотоэффектом; фотоэлемент с запирающим слоем (вентильный фотоэффект).

Используя эти фотоэлементы, можно получить датчики, преобразующие изменения светового потока в изменение тока, сопротивления или ЭДС. Фотоэлементы находят широкое применение в автоматике, вычислительной технике, связи и т.д.

Фотоэлемент с внешним фотоэффектом представляет собой ламповый диод, у которого эмиссия катода возникает и изменяется под действием падающего на катод светового потока. В качестве светочувствительного материала часто применяется цезий.

Конструкция фотоэлемента с внешним фотоэффектом показана на Рис. 1,а. Он представляет собой вакуумный баллон (колбу) с двумя электродами. Светочувствительный катод наносится обычно непосредственно на стекло колбы и занимает приблизительно половину сферической поверхности, металлический анод располагается против центра катода.

С увеличением светового потока Ф, попадающего на катод, увеличивается число эмиттированных электронов, т.е. увеличивается ток.





а) б)

Рис. 1. Фотоэлемент с внешним фотоэффектом:

а) — конструкция; б) — вольт-амперная характеристика: А — анод; К — фотоэлектронный катод; I_ф — фототок;

Ф —световойпоток; Е — ЭДС источник тока

Электровакуумные фотоэлементы с внешним фотоэффек-том изготавливаются двух типов:

— электронные фотоэлементы, в которых благодаря высокому вакууму создается чисто электронный ток;

— ионные фотоэлементы, в которые введен инертный газ под давлением в сотые доли мм рт. ст. В последних благодаря ионизации ток может быть больше, чем у электронных.

Основными характеристиками и параметрами электро-вакуумных фотоэлементов являются вольт-амперная, световая и спектральная характеристики, внутреннее сопротивление и интегральная чувствительность.

Вольт-амперная (анодная) характеристика

I_Ф = f₁·(U_а)

описывает зависимость фототока /_Ф от анодного напряжения U_а при постоянном световом потоке Ф. В электронных фотоэлементах вольт-амперная характеристика имеет широкую область насыщения, в которой фототок практически не зависит от анодного напряжения (Рис. 1,б).

С увеличением светового потока ток насыщения возрастает (кривые смещаются в стороны больших фототоков).

Вольт-амперные характеристики ионных фотоэлементов нелинейные (на Рис. 4.17,б пунктирные кривые).

В обозначениях фотоэлементов с внешним фотоэффектом буква Ц указывает, что катод — кислородно-цезиевый, СЦ — сурьмяно-цезиевый, ВСЦ — висмуто-серебряно-цезиевый.

Буква Г — фотоэлемент газонаполненный, а буква В —вакуумный.

Фотоэлементы с внешним фотоэффектом имеют минимальную чувствительность 20…80 мкА/лм. Они применяются для автоматического включения и выключения освещения и транспортных установок, в устройствах сигнализации и блокировки, для учета штучной продукции.

2. 
   Усилительные устройства реле и исполнительные механизмы, используемые в системах автоматики
   

Электромашинный усилитель. Привести схему и описание действия

одного из усилителей

Эффект усиления проявляется в генераторе постоянного тока с независимым возбуждением. Так, приращение мощности в цепи возбуждения может вызвать значительно большее приращение мощности, снимаемой с зажимов якоря, однако в этом случае коэффициент усиления по мощности не превышает 100.

Более значительный коэффициент усиления (500-1000) получается у генератора, имеющего две обмотки возбуждения: параллельную и независимую (управляющую). В этом случае сопротивление параллельной обмотки возбуждения берется таким, чтобы машина не могла возбуждаться, если в управляющей обмотке нет тока. Небольшой ток в управляющей обмотке заставляет машину возбуждаться. Обычно ЭМУ применяют для управления двигателями постоянного тока мощностью от 0,1 до 10 кВт.

В системах автоматики получили распространение ЭМУ с поперечным полем. Они имеют высокий коэффициент усиления по мощности (10³…10⁴), сравнительно малую инерционность (0,1…0,3 с) и небольшую мощность управления (около 1 Вт).

ЭМУ с поперечным полем представляет собой двухполюсную электрическую машину постоянного тока с двумя парами щеток, расположенных по продольной 1 — 1 и поперечной 2 — 2 осям (Рис. 2).

Обмотка независимого возбуждения в ЭМУ называется обмоткой управления ОУ₁. Если по обмотке ОУ₁протекает ток управления I_у(обычно очень небольшой), то от магнитного потока управления Ф_уво вращающемся якоре наводится относительно небольшая ЭДС. Так как поперечные щетки замкнуты накоротко, в якоре возникает значительный ток I_я, которым и создается поперечный магнитный поток Ф₂.

Поэтому небольшой мощности управления U_вх∙I_у соответствует большое изменение мощности на выходе генератора U_я·I_я. Коэффициент усиления представляет собой отношение управляемой мощности к мощности управления:

U_яI_я

К_у= ——— .

U_вх∙I_у

Чтобы магнитный поток управления не изменялся от продольного магнитного потока якоря Ф₁, его компенсируют с помощью магнитного потока компенсационной обмотки КО. Для регулирования компенсационной обмотки она зашунтирована переменным сопротивлением R_о. Обычно ЭМУ имеет несколько обмоток управления (на Рис. 2. пунктиром показана обмотка ОУ₂).



Рис.2. Схема электромашинного усилителя

Таким образом, сигнал U_ВХ, поступивший от контрольного прибора, пройдя через ЭМУ, передается во внешнюю цепь к двигателю, приводящему в действие различные механизмы.
1.3. Управляющие приборы и исполнительные механизмы в системах атоматики

Пневматические и гидравлические исполнительные
устройства. (Привести одну схему)

Различаются две разновидности гидродвигателей — с поступательным и вращательным движением. К первому виду относятся двигатели поршневые и мембранные, а ко второму — ротационные (лопастные и поршневые).

Чаще других в качестве исполнительных механизмов применяются поршневые гидродвигатели поступательного движения. Основной частью такого двигателя является гидроцилиндр с поршнем, закрепленным на штоке, который, в свою очередь, жестко соединяется с рабочим органом машины.

Для получения вращательного движения в гидравлических системах применяют гидродвигатели с осевым расположением поршней мощностью 0,6; 1,2; 2,5; 5 и 10 кВт.

Достоинство гидропривода — высокое давление рабочей жидкости при сравнительно малых габаритных размерах, что позволяет получить на выходе большую мощность и осуществить плавное бесступенчатое регулирование скорости движения. В перспективе строительные машины в большинстве своем будут оборудовать гидроприводом

Эти устройства, в основном, поршневые и мембранные, по своей конструкции аналогичны гидравлическим и применяются для привода в действие дроссельных клапанов, зажимных приспособлений, тормозных колодок и т.п. Наиболее часто поршневые устройства применяются в транспортных системах и манипуляторах и имеют стандартные размеры — от 75 до 300 мм. В мембранных устройствах диаметры от 175 до 230 мм.

Пневматические устройства дешевле гидравлических, более просты в изготовлении и эксплуатации, не требуют высокого качества уплотнений, не реагируют на изменение температуры и имеют более простые пусковые приспособления. Однако при больших рабочих усилиях они должны иметь значительные габариты. Кроме того, они не могут обеспечить высокой точности перемещения и плавности подачи.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. А.А. Рульнов, И.И. Горюнов и др. Автоматическое регулирование. М.: ИНФРА-М, 2005, 217 с.

2. В.А. Рогов, А.Д. Чудаков. Средства автоматизации производственных систем машиностроения. М.: Высшая школа, 2005, 400 с.

3. Комплексная механизация и автоматизация погрузочно-разгрузочных работ. Под редакцией И.И. Мачульского, А.А. Тимошина. М.: Издательство «Маршрут», 2003, 400 с.

4. В.Л. Уралов, Г.И. Михайловский и др. Комплексная механизация путевых работ. М.: Издательство «Маршрут», 2004, 382 с.

5. В. Ф. Яковлев, Н. М. Булаш и др. Автоматизация производственных процессов путевого хозяйства и строительства. М.: Транспорт, 1977, 207 с.

6. К. С. Исаев, Ю. М. Бляхин и др. Основы автоматизации транспортного строительства. Учебник для техникумов транспортного строительства, технических школ и пособие для курсов повышения квалификации инженерно-технических работников. М.: Транспорт, 1978, 263 с.

7. К.Л. Богданов, И.В. Зеленов. Основы автоматизации работы строительных машин. М.: Стройиздат, 1976, 175, с.

8. Л.Я. Цукерман. Автоматизация производственных процессов в дорожном строительстве. М.: Транспорт, 1972, 194 с.

9. Л.Г. Брова. Комплексная механизация и автоматизация погрузочно- разгрузочных работ на автомобильном транспорте: Учеб. пособие/ЧПИ им. Ленинского комсомола, Каф. Эксплуатация автомобильного транспорта; Под ред. Л.С. Глухих. Челябинск: Изд-во ЧПИ. Ч. 2.-1982.-63 с.

- -