close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

Сысоев Иван Сергеевич. Разработка модели стенда для испытания силовых гидроцилиндров

код для вставки
Аннотация
Тема выпускной квалификационной работы «Разработка модели
стенда для испытания силовых гидроцилиндров».
Выпускная квалификационная работа содержит введение, три раздела
основной части (обзор существующего оборудования для испытания
гидроцилиндров, разработка экспериментального оборудования, разработка
программной части системы управления стенда), заключение, список
использованных источников и приложение.
В выпускной квалификационной работе представлен проект разработки
стенда модели "Гидросила - 2М" для проведения испытаний силовых
гидроцилиндров. Стенд предназначен для приемо-сдаточных испытаний
согласно ГОСТ 18464-96.
В первом разделе выпускной квалификационной работы представлен
обзор рекомендуемых схем и конструкций стендов для испытания
гидроцилиндров. Сделано описание существующих стендов для испытания
гидроцилиндров. Дано обоснование предлагаемых решений. Установлены
цели и задачи работы.
Во втором разделе проведена работа по модернизации стенда.
Произведен обзор устройства объекта проектирования. Спроектированы
автоматические фиксирующие устройства, спроектирована гидравлическая
схема
стенда.
Произведен
расчет
основных
параметров
насосов.
Спроектированы принципиальные электрические схемы стенда, а также
произведен выбор элементов схемы.
В третьем разделе были разработаны алгоритмы работы стенда при
испытаниях гидроцилиндров. Разработана циклограмма работы стенда. Было
разработано программное обеспечение в программном комплексе LabVIEW.
Annotation
The theme of the final qualifying work " development of the model stand for
testing power cylinders."
The final qualifying work contains an introduction, three sections of the
main part (review of existing equipment for testing hydraulic cylinders,
development of experimental equipment, development of the program part of the
control system of the stand), conclusion, list of sources used and Appendix.
In the final qualifying work the project of development of the stand of the
model "Hydrosila - 2M" for testing of power hydraulic cylinders is presented. The
stand is designed for acceptance tests according to GOST 18464-96.
The first section of the final qualifying work provides an overview of the
recommended schemes and designs of stands for testing hydraulic cylinders. Made
available description of test bench for hydraulic cylinders. The substantiation of
the proposed solutions is given. The goals and objectives of the work are set.
In the second section the work on the modernization of the stand was carried
out. The review of the design object device is made. Automatic fixing devices are
designed, hydraulic scheme of the stand is designed. The calculation of the main
parameters of the pumps is made. Designed circuit diagrams of the stand, as well
as the selection of circuit elements.
In the third section algorithms of the stand operation were developed for
hydraulic cylinder testing. Developed sequence diagram of operation of the stand.
Software was developed in the software complex LabVIEW.
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1.ОБЗОР
8
СУЩЕСТВУЮЩЕГО
ОБОРУДОВАНИЯ
ДЛЯ
ИСПЫТАНИЯ ГИДРОЦИЛИНДРОВ
1.1 Схемы стендов для испытания гидроцилиндров
11
11
Подп. и дата
1.2 Описание существующих стендов для испытания
гидроцилиндров.
13
2. РАЗРАБОТКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ОБОРУДОВАНИЯ
21
2.1. Описание конструкции испытательного стенда.
21
2.2 Режимы испытаний на стенде
23
2.2.1 Основные режимы работы стенда
23
2.2.2 Дополнительные режимы работы стенда
25
2.3 Проектирование автоматических фиксирующих устройств
26
2.4. Проектирование гидравлической схемы стенда
29
2.5.Расчет основных параметров насосов
34
2.6 Проектирование принципиальных электрических схем
стенда
36
Инв. № дубл.
Взам. инв. №
2.7 Выбор элементов схемы
2.7.1 Датчик температуры
45
2.7.2 Датчики давления
46
2.7.3 Расчёт и выбор преобразователя частоты
47
2.7.4 Пульт управления стендом
52
2.8 Расчёты на прочность
821
Подп. и дата
Инв. № подл.
45
56
3
РАЗРАБОТКА
ПРОГРАММНОЙ
ЧАСТИ
УПРАВЛЕНИЯ СТЕНДА
СИСТЕМЫ
58
3.1 Разработка алгоритмов работы стенда
58
3.2 Разработка циклограммы работы стенда
62
3.3 Разработка программного обеспечения
65
3.3.1 Программа «Гидросила»
66
3.3.2 Утилита «PS»
70
3.3.3 Утилита «База ЦГ»
71
3.3.4 Утилита «Осциллограмма»
75
821
Инв. № подл.
Подп. и дата
Инв. № дубл.
Взам. инв. №
Подп. и дата
3.3.5 Описание программы работы стенда в среде LabVIEW. 75
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
82
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
83
ПРИЛОЖЕНИЕ
86
ВВЕДЕНИЕ
Борьба за качество выпускаемой продукции представляется одной из
приоритетных задач любого машиностроительного предприятия, поэтому в
данном
направлении
должна
проводится
большая
организационно-
технологическая работа, в том числе, создание автоматизированных стендов для
проведения, независимых от человеческого фактора, испытаний изделий.
Мировая тенденция развития силового гидропривода заключается в
повышении номинального давления работы гидроагрегатов. Если ещё 10-15 лет
назад
в
строительно-дорожном
машиностроении
рабочее
давление
в
гидросистемах не превышало 16-18 МПа, то сейчас ведущие мировые
производители выпускают технику с рабочим давлением 30-32, а зачастую, и до
35 МПа.
Отечественные
производители
гидравлических
цилиндров
также
увеличивают процент производства цилиндров, рассчитанных на давление
20 МПа и выше. Так доля цилиндров на давления от 20 МПа и выше у
Инв. № дубл.
Взам. инв. №
Подп. и дата
крупнейших производителей гидроцилиндров уже составляет около 40% от
общего числа типоразмеров выпускаемых гидроцилиндров.
Помимо давления растут другие параметры гидроцилиндров, а именно
рабочий диаметр и величина хода. Так освоены выпуск гидроцилиндров
диаметром до 350 мм и рабочим ходом до 6 м.
Применяемые в машиностроении гидроцилиндры подразделяются:
- по направлению действия на цилиндры одностороннего и двустороннего
действия;
- по конструкции рабочей камеры на поршневые, плунжерные и
телескопические;
Инв. № подп
Подп. и дата
- по числу штоков – с односторонним или двусторонним штоком
Наибольшее распространение гидроцилиндры получили в приводах рабочих
органов
горных,
горнодобывающих,
строительно-дорожных,
сельскохозяйственных, подъёмно-транспортных машин. По крайней мере,
Лист
ВКР "Разработка модели стенда
Ли Изм.
т
№ докум.
Подп.
Дат
а
для испытания силовых гидроцилиндров
"
8
большинство отечественных производителей гидроцилиндров ориентированы
именно на эти отрасли машиностроения.
Согласно ГОСТ 16514-96 и ГОСТ 18464-96 гидравлические цилиндры
должны проходить приемо-сдаточные, периодические и типовые испытания.
Наиболее массовыми являются приемо-сдаточные испытания, в результате
которых испытаниям должны подвергаться все гидроцилиндры выпускаемые
заводом-изготовителем. Согласно ГОСТ 18464-96 при проведении приемосдаточных испытаний проверяются следующие параметры гидроцилиндров:
- внешний вид;
- функционирование;
- прочность;
- наружная герметичность по неподвижным соединениям;
- давление холостого хода.
Помимо этого, в некоторых случаях проверяются также:
- давление страгивания;
- неравномерность перемещения поршня.
Инв. № дубл.
Взам. инв. №
Подп. и дата
Приемо-сдаточные испытания должны проводиться на специальных
испытательных стендах.
Целью выпускной квалификационной работы является разработка стенда
для испытания гидроцилиндров, позволяющая повысить технический уровень
технологического оборудования до современного.
Для достижения указанной цели необходимо решить следующие основные
задачи:
- провести обзор и анализ конструкций существующих стендов;
- разработать усовершенствованную конструкцию стенда для увеличения
производительности;
Инв. № подп
Подп. и дата
- разработать устройства для фиксации гидроцилиндров на стенде;
-
разработать
алгоритм
управляющей
системы
стенда,
а
также
гидравлическую схему стенда;
- разработать электрический привод стенда.
Объектом исследования является стенд для испытания гидроцилиндров.
Лист
ВКР "Разработка модели стенда
Ли Изм.
т
№ докум.
Подп.
Дат
а
для испытания силовых гидроцилиндров
"
9
Предметом исследования является комплекс мер, направленных на
разработку
и
совершенствование
конструкции
стенда
для
испытания
гидроцилиндров.
Новизна работы заключается в создании высокоэффективных алгоритмов
работы и управления исполнительными устройствами.
Практическая ценность заключается в разработке методики расчета стенда
для испытания гидроцилиндров, который будет использоваться для проведения
Инв. № подп
Подп. и дата
Инв. № дубл.
Взам. инв. №
Подп. и дата
стандартных испытаний согласно ГОСТ 18464-96.
Лист
ВКР "Разработка модели стенда
Ли Изм.
т
№ докум.
Подп.
Дат
а
для испытания силовых гидроцилиндров
"
10
1 ОБЗОР СУЩЕСТВУЮЩЕГО ОБОРУДОВАНИЯ ДЛЯ
ИСПЫТАНИЯ ГИДРОЦИЛИНДРОВ
1.1 Схемы стендов для испытания гидроцилиндров
ГОСТ 18464-96 предусматривает типовые, рекомендуемые принципиальные
Подп. и дата
гидравлические схемы испытательных стендов (рисунки 1.1, 1.2).
Рисунок 1.1 – Схема стенда для приемо-сдаточных испытаний гидроцилиндров.
1 – испытуемый гидроцилиндр;
7 – термометр;
2 – манометр;
8 – гидробак;
3 – вентиль;
9 – регулируемый насос;
4 – мерная ёмкость;
10 – теплообменник;
5 – распределитель;
11 – предохранительный клапан
6 – фильтрующая установка;
12 – фильтр.
Инв. № подп
Подп. и дата
Инв. № дубл.
Взам. инв. №
Данный стенд состоит из следующих основных элементов:
Лист
ВКР "Разработка модели стенда
Ли Изм.
т
№ докум.
Подп.
Дат
а
для испытания силовых гидроцилиндров
"
11
Рисунок
1.2
–
Схема
стенда
для
испытания
гидроцилиндров
на
функционирование под нагрузкой, герметичность по штоку, толкающую и
тянущую силу на штоке, скорость поршня (плунжера), общий и механический
КПД, ресурс, наработку до отказа, торможение.
Инв. № дубл.
Взам. инв. №
Подп. и дата
Данный стенд состоит из следующих основных элементов:
1 – испытуемый гидроцилиндр;
7 – гидробак;
2 – нагрузочный гидроцилиндр;
8 – предохранительный клапан;
3 – двухпозиционный распределитель с 9 – трехпозиционный распределитель с
гидравлическим управлением;
гидравлическим управлением;
4 - трехпозиционный распределитель с 10 – кран-демпфер;
электромагнитным управлением;
11 – манометр;
5 - нагрузочный насос;
12 – выключатель;
6 – насос привода;
13 – динамометр.
Инв. № подп
Подп. и дата
Данные схемы носят рекомендательный характер, что ведёт изготовителей
гидроцилиндров
к
разработке
оригинальных
схем,
отличающихся
от
рекомендуемых ГОСТ.
Лист
ВКР "Разработка модели стенда
Ли Изм.
т
№ докум.
Подп.
Дат
а
для испытания силовых гидроцилиндров
"
12
1.2 Обзор стендов для испытания гидроцилиндров
В настоящее время в России сложилась ситуация, при которой
большинство
заводов-изготовителей
гидроцилиндров
своими
силами
изготавливают необходимое испытательное оборудование. Однако существует
ряд фирм, которые освоили серийный выпуск испытательных стендов.
ГНУ ГОСНИТИ Россельхозакадемии (г. Москва) разработало серию
комплексов для испытаний и регулировки гидроагрегатов КИ-28097 (рисунок
1.3). Комплексы имеют ручное управление и отличаются энергетическими
Инв. № дубл.
Взам. инв. №
Подп. и дата
характеристиками.
Рисунок 1.3 – Испытательный комплекс КИ-28097-01М
ЗАО ПО "Стендовое оборудование" выпускает гамму испытательных
стендов СТИГ (рисунок 1.4). Стенды имеют ручное управление и позволяют
Инв. № подп
Подп. и дата
испытывать гидроцилиндры с диаметром до 300 мм, и ходом штока до 3500 мм.
Стенд СТИГ-10 отличается максимальной длиной испытуемого гидроцилиндра
(7000 мм) и наличием приспособления для сборки и разборки гидроцилиндра.
Лист
ВКР "Разработка модели стенда
Ли Изм.
т
№ докум.
Подп.
Дат
а
для испытания силовых гидроцилиндров
"
13
Стенд СТИГ-100 позволяет проводить испытания по полной программе,
предусмотренной ГОСТ 18464-96.
Рисунок 1.4 – Стенд для испытаний гидроцилиндров СТИГ-1.
ЗАО МГК "ИНТЕХРОС" (г. Воронеж) выпускает стенд для испытания
гидроцилиндров (рисунок 1.5). Стенд предназначен для испытания гидронасосов
и гидроцилиндров для определения производительности, давления и объемного
КПД. Стенд испытания гидроцилиндров на герметичность включает в себя стол,
выполненный из стального профиля, блоки крепления гидроцилиндров,
насосную станцию (серии НЭР). Стол имеет наклонный лоток для сбора масла
при его возможной утечке при испытании.
Инв. № подп
Подп. и дата
Инв. № дубл.
Взам. инв. №
Подп. и дата
откидывающиеся защитные кожухи со смотровыми окнами, подставку под
Рисунок 1.5 – Стенд для испытаний гидроцилиндров ЗАО МГК "ИНТЕХРОС"
Лист
ВКР "Разработка модели стенда
Ли Изм.
т
№ докум.
Подп.
Дат
а
для испытания силовых гидроцилиндров
"
14
Холдинг "Уральский инжиниринговый центр" (г. Челябинск) выпускает
испытательный стенд СИ–Ц–В–1–32/40/16. Стенд предназначен для проведения
следующих испытаний гидроцилиндров:
 испытание на прочность;
 функционирование на холостом ходу;
 наружная герметичность по неподвижным соединениям;
 внутренние утечки в крайних положениях поршня;
 давление страгивания;
 давление холостого хода.
Стенд оснащен оборудованием для разборки и сборки гидроцилиндров.
ОАО "ГСКТБ ГА" (г. Гомель, Республика Беларусь) выпускает стенд для
испытаний гидроцилиндров модели Г662 (рисунок 1.6). Стенд предназначен для
испытаний гидроцилиндров диаметром от 100 до 130 мм. Стенд имеет ручное
Инв. № дубл.
Взам. инв. №
Подп. и дата
кнопочное управление.
Инв. № подп
Подп. и дата
Рисунок 1.6 – Испытательный стенд ОАО "ГСКТБ ГА"
Фирма Titan Inc. (г. Стертевант, Винсконсин, США) выпускает гамму
стендов для испытаний гидроцилиндров. Стенды полностью автоматизированы
и оснащены компьютерной системой управления (рисунок 1.7).
Лист
ВКР "Разработка модели стенда
Ли Изм.
т
№ докум.
Подп.
Дат
а
для испытания силовых гидроцилиндров
"
15
Рисунок 1.7 – Стенд фирмы Titan Inc.
Фирма TecnoTrend (г. Болонья, Италия) выпускает гамму испытательных
стендов серии MPC. Стенды отличаются оригинальностью конструктивного
решения. В отличие от других производителей, стенд имеет модульную
структуру и состоит из насосного агрегата с системой управления и контроля, и
унифицированных передвижных паллет с испытуемыми гидроцилиндрами.
высокого давления применяются мультипликаторы.
Инв. № дубл.
Взам. инв. №
Подп. и дата
Число паллет может быть одна или две (рисунок 1.8). В качестве насосов
а)
б)
Инв. № подп
Подп. и дата
Рисунок 1.8 – Испытательный стенд MPC1 фирмы TecnoTrend:
а – с одной палеттой; б – с двумя палеттами.
Лист
ВКР "Разработка модели стенда
Ли Изм.
т
№ докум.
Подп.
Дат
а
для испытания силовых гидроцилиндров
"
16
Группа компаний LOCCIONI (г. Анкона, Италия), специализирующаяся на
выпуске испытательного оборудования, разработала специальный стенд для
испытаний гидроцилиндров (рисунок 1.9)
Стенд оснащен компьютерной системой сбора данных и полностью
автоматизированной системой управления.
Подп. и дата
Рисунок 1.9 – Испытательный стенд группы компаний Loccioni.
Компания Energy Manufacturing Company (г. Мотичелло, Айова, США)
оснащен автоматической системой управления и позволяет помимо приемосдаточных проводить испытаний гидроцилиндров под нагрузкой.
Инв. № подп
Подп. и дата
Инв. № дубл.
Взам. инв. №
разработала стенд для тестирования гидроцилиндров (рисунок 1.10). Стенд
Рисунок 1.10– Испытательный стенд фирмы Energy Manufacturing Company
Лист
ВКР "Разработка модели стенда
Ли Изм.
т
№ докум.
Подп.
Дат
а
для испытания силовых гидроцилиндров
"
17
Испытательный стенд, разработанный ООО «ИНТЦ Орел-инжиниринг»
представлен на рисунках 1.11 и 1.12.
Стенд состоит из двух несущих рам 2, соединенных между собой
шпильками 12. К несущим рамам шпильками 13 крепятся силовые рамы 1.
Испытуемый
гидроцилиндр
специальным
устройством
помещается
4.
Подвод
на
призмы
рабочей
5,
и
жидкости
фиксируется
к
цилиндру
осуществляется через специальные каретки 9, которые могут перемещаться по
всей длине стенда. Задняя рама 8 служит для размещения гидроаппаратуры,
электро- и гидроразводки. Сбор утечек рабочей жидкости осуществляется баком
6, откуда она может быть откачена в основной маслобак насосным агрегатом 7.
На передней стороне стенда расположены четыре защитных экрана 3. Подъем и
Инв. № подп
Подп. и дата
Инв. № дубл.
Взам. инв. №
Подп. и дата
опускание экранов осуществляется вручную.
Рисунок 1.11 – Общий вид испытательного стенда.
Лист
ВКР "Разработка модели стенда
Ли Изм.
т
№ докум.
Подп.
Дат
а
для испытания силовых гидроцилиндров
"
18
Достоинствами стенда являются:
- высокая надежность полученных результатов испытаний;
- возможность проведения испытаний, как на низких, так и на высоких
давлениях (до 55 МПа);
-
управление
программного
процессом
испытаний
при
обеспечения,
которое
делает
помощи
работу
специального
со
стендом
максимально простой и удобной;
-
автоматическое
генерирование
и
хранение
отчетов
результатов
испытания.
- возможность осуществления полного контроля за ходом испытаний
гидроцилиндров, учета работы агрегатов и подсистем комплекса, (всегда
имеется возможность определить какая продукция испытывалась, в какое
время и кем).
- высокая безопасность работ обеспечивается отделением оператора от
объекта испытаний защитными экранами и проведением испытаний в
Инв. № подп
Подп. и дата
Инв. № дубл.
Взам. инв. №
Подп. и дата
автоматическом режиме работы.
Рисунок 1.12 –Испытательный стенд «Гидросила» «ИНТЦ Орел-инжиниринг»
Испытательный стенд предназначен для проведения приемо-сдаточных
испытаний гидроцилиндров с диаметром поршня от 125 до 250 мм и рабочим
ходом от 400 до 2500 мм. Диапазон изменения рабочего давления в
гидросистеме 16-55 МПа.
Лист
ВКР "Разработка модели стенда
Ли Изм.
т
№ докум.
Подп.
Дат
а
для испытания силовых гидроцилиндров
"
19
Рисунок 1.13 – Испытательный стенд «Гидросила-К» «ИНТЦ Орел-инжиниринг»
Испытательный стенд «Гидросила-К» фирмы «ИНТЦ Орел-инжиниринг»
предназначен для проведения приемо-сдаточных испытаний гидроцилиндров с
диаметром поршня от 125 до 250 мм и рабочим ходом от 400 до 2500 мм, а также
гидроцилиндров одностороннего действия. Диапазон изменения рабочего
давления в гидросистеме до 55 МПа.
улучшить его работу, модернизировав конструкцию и систему управления. В
качестве базового варианта целесообразно взять стенд «Гидросила» фирмы
«ИНТЦ Орел-инжиниринг».
Предлагаются следующие изменения:
-
модернизировать
конструкцию
стенда
для
увеличения
его
производительности;
- улучшить устройства для фиксации гидроцилиндров на стенде;
Инв. № дубл.
Взам. инв. №
Подп. и дата
Анализ достоинств и недостатков известных стендов показывает, что можно
- разработать новый алгоритм управляющей системы стенда;
- модернизировать гидравлическую схему стенда;
Инв. № подп
Подп. и дата
- модернизировать электрический привод стенда.
Лист
ВКР "Разработка модели стенда
Ли Изм.
т
№ докум.
Подп.
Дат
а
для испытания силовых гидроцилиндров
"
20
2. РАЗРАБОТКА СТЕНДА
2.1. Описание конструкции испытательного стенда
В результате конструкторских работ был разработан стенд для испытания
Подп. и дата
силовых гидроцилиндров модели «Гидросила-2М».
Рисунок 2.1: 1 - рама верхняя; 2 - рама нижняя; 3 - экран защитный
Инв. № дубл.
Взам. инв. №
подвижный; 4 - гидроцилиндр испытываемый; 5 - призма опорная; 6 – бак;
7 - захватное устройство; 8 – стойка; 9 - рукав подводящий; 10 - стяжная
шпилька; 11 - стяжная шпилька; 12 - экран защитный неподвижный.
Структура
испытательного
стенда
представляет
конструктивно
и
функционально увязанные подсистемы:
Инв. № подп
Подп. и дата
 механическую (несущая рама, стойки, приспособления для крепления
гидроцилиндров, защитные устройства оператора, кожухи щитки и др.);
 энергетическую (электрический привод, насосная станция, сетевая
пневматика,
силовые
коммуникации,
мультипликаторы,
защитная
и
распределительная аппаратура);
Лист
ВКР "Разработка модели стенда
Ли Изм.
т
№ докум.
Подп.
Дат
а
для испытания силовых гидроцилиндров
"
21
 управления испытательным комплексом в ручном, полуавтоматическом,
и автоматическом режимах (пульт управления, микроконтроллер, программа
управления микропроцессором, органы управления, логические контроллеры и
др.);
 контроля и регистрации (датчики давления и положения, слаботочные
коммуникации, системный блок, интерфейс оператора с выводом данных на
монитор и др.).
Испытательный стенд обеспечивает работу по следующим подпрограммам
цикла:
– обкатка и функционирование гидроцилиндра – заданное число двойных
ходов штока, с увеличением давления в конце каждого хода до заданных
величин для поршневой и штоковой полостей;
– проверку прочности, наружной и внутренней герметичности (утечек из
штоковой и поршневой полостях);
– проверку давления страгивания и холостого хода при втягивании полностью выдвинутого штока;
Инв. № дубл.
Взам. инв. №
Подп. и дата
– проверку давления страгивания и холостого хода при выдвижении полностью втянутого штока;
Испытания
гидроцилиндров
могут
проводиться
в
ручном
полуавтоматическом и автоматическом режимах управления комплексом.
Все контрольные параметры, при любом режиме испытаний ГЦ, передаются
в блок электронной памяти и отображаются на мониторе компьютера.
Компьютеризация сбора, накопления и представления информации позволяет
документально фиксировать
испытание каждого ГЦ, и составлять паспорт
изделия.
Достоинствами комплекса являются:
Инв. № подп
Подп. и дата
 высокая надежность полученных результатов испытаний;
 возможность проведения испытаний, как на низких, так и на высоких
давлениях (до 55 МПа);
Лист
ВКР "Разработка модели стенда
Ли Изм.
т
№ докум.
Подп.
Дат
а
для испытания силовых гидроцилиндров
"
22
 управление
процессом
испытаний
при
помощи
специального
программного обеспечения, которое делает работу со стендом максимально
простой и удобной;
 автоматическое
генерирование
и
хранение
отчетов
результатов
испытания.
 возможность осуществления полного контроля за ходом испытаний
гидроцилиндров, учета работы агрегатов и подсистем комплекса, (всегда
имеется возможность определить какая продукция испытывалась, в какое время
и кем).
 высокая безопасность работ обеспечивается отделением оператора от
объекта испытаний защитными экранами и проведением испытаний в
автоматическом режиме работы комплекса.
2.2 Режимы испытаний на стенде
Инв. № дубл.
Взам. инв. №
Подп. и дата
2.2.1 Основные режимы работы стенда
Автоматический режим.
Устанавливается при переключении тумблера выбора режима работы пульта
управления в положение «АВТОМАТ. РЕЖИМ».
В этом режиме при запуске будет последовательно произведены испытания
на функционирование, прочность (герметичность), страгивание и холостой ход.
Полуавтоматический режим.
Устанавливается при переключении тумблера выбора режима работы пульта
управления в положение «ПОЛУАВТОМАТ. РЕЖИМ».
Инв. № подп
Подп. и дата
В этом режиме возможно проведение испытания на функционирование,
прочность (герметичность), страгивание и холостой ход в отдельности или их
комбинации.
Выбор
соответствующего
вида
испытания
осуществляется
кнопками «ФУНКЦ.», «ПРОЧН.», «СТРАГ.». Если выбрано несколько видов
Лист
ВКР "Разработка модели стенда
Ли Изм.
т
№ докум.
Подп.
Дат
а
для испытания силовых гидроцилиндров
"
23
испытания, то они осуществляются в последовательности: функционирование,
прочность (герметичность), страгивание и холостой ход.
Если не выбран ни один из видов испытания, стенд не запустится.
Ручной режим.
Устанавливается при переключении тумблера выбора режима работы пульта
управления в положение «РУЧНОЙ РЕЖИМ». При этом активизируются кнопки
ручного
управления:
«ГИДРОЦИЛИНДР»
(«выдвижение»,
«втягивание»)
«МУЛЬТИПЛИКАТОРЫ» («поршневой», «штоковый»).
Управление стендом в ручном режиме:
Захваты:
1. Для фиксации гидроцилиндра в захватах необходимо нажать и
удерживать кнопку "Зажим" до их закрытия.
2. Для открытия захватов необходимо нажать и удерживать кнопку
"Разжим".
Настройка клапана давления:
Для настройки клапана давления необходимо нажать кнопку "Хол.ход".
Инв. № дубл.
Взам. инв. №
Подп. и дата
Гидроцилиндр:
1. Для выдвижения штока гидроцилиндра необходимо нажать и удерживать
кнопку "Выдвижение".
2. Для втягивания штока гидроцилиндра необходимо нажать и удерживать
кнопку "Втягивание".
Мультипликаторы:
1. Для мультипликации поршневой полости необходимо нажать и
удерживать кнопку "Поршневой" до достижения необходимого давления.
2. Для мультипликации штоковой полости необходимо нажать и удерживать
кнопку "Штоковый" до достижения необходимого давления.
Инв. № подп
Подп. и дата
Страгивание и холостой ход:
1. Для испытания на страгивание и холостой ход необходимо нажать кпопку
"Страг.".
2. Используйте кнопки "Выдвижение" и "Втягивание" для перемещения
штока.
Лист
ВКР "Разработка модели стенда
Ли Изм.
т
№ докум.
Подп.
Дат
а
для испытания силовых гидроцилиндров
"
24
Декомпрессия:
Для декомпрессии полостей гидроцилиндра необходимо нажать кнопку
"СТОП".
Выход:
Для выхода из ручного режима переключите тумблер "Режим" в
соответствующее положение.
2.2.2 Дополнительные режимы работы стенда
Режим прогрева.
Автоматически устанавливается при включении стенда, если значение
температуры рабочей жидкости ниже допустимой. При необходимости
перевести стенд из режима прогрева в режим испытания не дожидаясь
установления рабочего значения температуры необходимо нажать кнопку «OFF»
(«СТОП») пульта управления.
Режим индикации неисправности.
Инв. № дубл.
Взам. инв. №
Подп. и дата
В этот режим стенд переходит автоматически при возникновении какойлибо неисправности объекта испытания или неправильной настройке параметров
стенда.
Для выхода из этого режима необходимо нажать кнопку «OFF» («СТОП»)
пульта управления.
Режим настройки клапана давления.
Для настройки клапана давления необходимо нажать кнопку «ХОЛ. ХОД»
пульта управления, настроить клапан на заданное давление и отжать кнопку.
В режиме настройки клапана давления запуск стенда невозможен.
Проведение испытаний на стенде невозможно в следующих случаях:
Инв. № подп
Подп. и дата
- система не загрузилась после включения;
- опущено более двух защитных экранов;
- захваты не закрыты или закрыты не полностью;
- уровень рабочей жидкости ниже минимально допустимого;
- стенд находится в режиме прогрева;
Лист
ВКР "Разработка модели стенда
Ли Изм.
т
№ докум.
Подп.
Дат
а
для испытания силовых гидроцилиндров
"
25
- стенд находится в режиме неисправности;
- производится настройка клапана давления;
- «утоплен» аварийный стоп («Грибок») пульта управления;
- в полуавтоматическом режиме не выбран ни один вид испытаний.
2.3 Проектирование автоматических фиксирующих устройств
После анализа существующих конструкций фиксирующих устройств, было
принято решение использовать в разрабатываемой конструкции устройства
клещевого типа. Учитывая, что комплекс оснащен мощной гидравлической
установкой тип привода устройства был выбран гидравлический, с запиткой от
Подп. и дата
Инв. № дубл.
Взам. инв. №
Подп. и дата
насоса управления.
Инв. № подп
Рисунок 2.2 – Фиксирующее устройство (захваты)
Лист
ВКР "Разработка модели стенда
Ли Изм.
т
№ докум.
Подп.
Дат
а
для испытания силовых гидроцилиндров
"
26
Устройство состоит из рамы 1, между стойками которой размещён
гидравлический цилиндр 2. Тянущее усилие гидроцилиндра через тягу 4 и ось 5
передается захватным губкам 3, которые, смыкаясь, осуществляют захват и
надежную фиксацию на призмах испытуемого гидроцилиндра.
Устройство перемещается по направляющим 7 рамы стенда. Винты 6
осуществляют фиксацию устройства относительно рамы стенда.
Кинематическая схема фиксирующего устройства представляет собой
Инв. № подп
Подп. и дата
Инв. № дубл.
Взам. инв. №
Подп. и дата
рычажно-ползунный передаточный механизм (рисунок 2.3).
Рисунок 2.3 – Кинематическая схема фиксирующего устройства
Сила F1 представляет собой тянущее усилие гидравлического цилиндра.
Сила F2 – усилие захвата. Согласно формуле коэффициент полезного действия
этого механизма, с учетом постоянства коэффициента трения и угла трения, а
также предположением об абсолютной жесткости звеньев, будет равен:
Лист
ВКР "Разработка модели стенда
Ли Изм.
т
№ докум.
Подп.
Дат
а
для испытания силовых гидроцилиндров
"
27



l 22
d
2

  1  k тр tg 
tg cos  1  1  2 cos 4   ,


2l1
l1



(1)
где:
kтр = 0,18 – коэффициент трения стали по стали;
 = 5 – угол между вертикалью и прямой через оси шарниров;
 = 1 – угол трения;
d = 25 мм – диаметр оси шарнира;
l1 = 203 мм – расстояние от оси шарнира до оси исполнительного элемента;
l2 = 270 мм – расстояние от оси шарнира до линии действия силы F2.
После подстановки получаем  = 0,986.
Кинематическое и силовое передаточные отношения соответственно
равны:
l 
i   2  cos 2  ;
 l1 
ip 
(2)

.
i
(3)
Инв. № дубл.
Взам. инв. №
Подп. и дата
После подстановки имеем i = 1,5; ip = 0,66. Т.е. сила сжатия фиксирующего
механизма F2 = 0,66 F1.
В данном механизме применен гидравлический цилиндр с диаметром
поршня D = 60 мм, и диаметром штока d = 22 мм. При давлении в штоковой
полости Р = 10 МПа, тянущее усилие будет равно:
F1  P
 D 2  d 2 
4
,
(4)
После подстановки получим F1 = 24460 Н  2446 кгс. Сила сжатия будет
равна:
F2 = 0,66F1 = 0,662446 = 1614 кгс. Усилие на каждой губке фиксирующего
Инв. № подп
Подп. и дата
механизма будет равно 807 кгс, что вполне достаточно для удержания
испытуемого гидравлического цилиндра.
Ход приводного гидравлического цилиндра равен 90 мм. Максимальный зев
губок равен 336 мм, что обеспечивает уста
Лист
ВКР "Разработка модели стенда
Ли Изм.
т
№ докум.
Подп.
Дат
а
для испытания силовых гидроцилиндров
"
28
2.4. Проектирование гидравлической схемы стенда
При функционировании гидравлическая схема обеспечивает работу по
следующим циклам:
- обкатка, функционирование – заданное число двойных ходов штока
цилиндра испытуемого ЦИ, с увеличением давления в конце каждого хода,
до величины настроенной РД1 (для поршневой полости) и РД2 (для
штоковой полости);
- проверку прочности, наружной и внутренней герметичности (утечек в
штоковой полости);
- проверку прочности, наружной и внутренней герметичности (утечек в
поршневой полости);
- проверку давления страгивания Рстр и давления холостого хода Рхх при
втягивании полностью выдвинутого штока;
Инв. № подп
Подп. и дата
Инв. № дубл.
Взам. инв. №
Подп. и дата
- проверку Рстр. и Рхх при выдвижении полностью втянутого штока.
Лист
ВКР "Разработка модели стенда
Ли Изм.
т
№ докум.
Подп.
Дат
а
для испытания силовых гидроцилиндров
"
29
Подп. и дата
Взам. инв. №
Инв. № дубл.
Подп. и дата
Инв. № подп
Рисунок 2.4 – Базовая гидравлическая схема
В отличии от базовой (рисунок 2.4) достоинство разработанной схемы
(рисунок
2.5)
гидроаппаратуре
состоит
и,
в
её
относительной
соответственно,
простоте,
современной
усовершенствованной
управляющей
системе.
Лист
ВКР "Разработка модели стенда
Ли Изм.
т
№ докум.
Подп.
Дат
а
для испытания силовых гидроцилиндров
"
30
Подп. и дата
Взам. инв. №
Инв. № дубл.
Подп. и дата
Рисунок 2.5 – Модернизированная гидравлическая схема стенда
Условные обозначения на гидросхемах:
Н1 – насос низкого давления для быстрого перемещения ЦИ (НШ100 - Р=5
МПа, Q=135 л/мин, Nпотр=15 кВт);
Н3 – насос высокого давления (310.2.28. - Qн=70л/мин, Рн=15МПа,
Nпотр=17,5 кВт, nн=1500 об/мин);
Досн – электродвигатель специального исполнения с выходом вала на обе
Инв. № подп
стороны, на лапах, N = 18,5 кВт, nн=1500 об/мин, U=380 В, 3-х фазный;
Лист
ВКР "Разработка модели стенда
Ли Изм.
т
№ докум.
Подп.
Дат
а
для испытания силовых гидроцилиндров
"
31
Н2 – насос для создания давления управления до 5 МПа, для стабильного
управления распределителем Р2 и гидрозамками ГЗ1 и ГЗ2 (БГ12-41 – Р = 5
МПа, Q = 10 л/мин Для удобного подбора нужной производительности из ряда
Q: 3; 6; 10 ;16 л/мин);
Дприв – привод насоса Н3 – на лапах: N = 1,5 кВт, n =1500 об/мин, U=380 В, 3х фазный;
К2 – клапан предохранительный МКПВ-10 насоса Н2. на высокое давление
(до 10,5 МПа) и разгрузкой при выключенном магните ЭМ10 управляющего
распределителя Рх06.574А1024/00АМ, Рн=20МПа, Qн=80 л/мин;
К3 – клапан для настройки (регулирования) высокого давления насоса Н2 при
создании требуемого мультиплицированного давления;
Др1 – дроссель для регулировки скорости перемещения цилиндра;
К1 – клапан МКПВ-20 ; Рн = 5МПа, Qн = 80 л/мин предназначен для защиты от
перегрузки насоса Н1 и поддержания заданного давления в системе
Подп. и дата
управления;
МП1,
МП2
-
мультипликаторы
МП.110.50х230
коэффициент
мультипликации Кмп = 4,84, Qн= 8 л/мин, Рн=50 МПа – 2шт. служат для создания
мультиплицированного давления;
Взам. инв. №
ЦИ – цилиндр испытуемый;
Инв. № подп
Подп. и дата
ФН – фильтр напорный насоса Н1.;
Инв. № дубл.
Б – бак масляный;
ФС – фильтр сливной.
Н – нагреватель масла: Nпотр= 3,75 кВт х 5шт., Nобщ= 18.75 кВт.
Р1 –
распределитель Рх06.574А1024/00АМ, Qн=15 л/мин, Рн= 32МПа
служит для:
- принудительного открытия ГЗ1 при функционировании и проверке на ХХ и
при «страгивании» поршня со штоком;
- открытия ГЗ1 при сбросе давления из поршневой полости ЦИ;
Лист
ВКР "Разработка модели стенда
Ли Изм.
т
№ докум.
Подп.
Дат
а
для испытания силовых гидроцилиндров
"
32
- открытия ГЗ1 и сброса (выпуска) масла из поршневой полости ЦИ при
«вдвигании» штока воздухом.
Р1.1 – распределитель Рх06.574А1024/00АМ Qн= 15 л/мин, Рн= 32МПа
служит для:
- принудительного открытия гидрозамка ГЗ2 при функционировании и проверке
на ХХ и при «страгивании»;
- независимого от Р2 открытия ГЗ2 при сбросе давления из штоковой полости
ЦИ;
Р2- распределитель 2-х каскадный с гидроуправлением 1Р 203.АЛ2.34
Qн=160 л/мин, Рн=32МПа, служит для :
- управления ЦИ (реверс);
- выпуска масла из поршневой полости ЦИ при задвижке штока в ГЦ
воздухом;
Р3, Р4 – распределители Р102АЛ34Б24-50,
Qн= 40л/мин, Рн= 20МПа –
служат для управления мультипликаторами;
Р6 - распределитель пневматический, служит для возврата штока ЦИ
Инв. № дубл.
Взам. инв. №
Подп. и дата
воздухом;
ГЗ1, ГЗ2 – гидрозамки М-3КУ32/32 , Qн= 250 л/мин, Рн=32МПа,служат
для
герметичного
запирания
полостей
ЦИ,
при
выдержке
под
мультиплицированным давлением;
Обратные клапаны:
ОК1, 3 являются «напорными» клапанами МП1 , Ду10 , Qн= 8л/мин, Рн=
50МПа ;
ОК5, 7 являются «напорными» клапанами МП2 , Ду10 Qн=8л/мин. Рн=
50МПа;
ОК2, 4 являются всасывающими (впускными) клапанами МП1, Ду10, Qн =
Инв. № подп
Подп. и дата
8 л /мин, Рн=50 МПа;.
ОК6, 8 являются всасывающими (впускными) клапанами МП2, Ду10, Qн=
8 л/мин., Рн= 50 МПа;.
ОК9 – служит для предотвращения перелива масла из гидробака в бак
сбора и откачки утечек, Ду10 , Q = 40 л/мин, Рн=10 МПа.
Лист
ВКР "Разработка модели стенда
Ли Изм.
т
№ докум.
Подп.
Дат
а
для испытания силовых гидроцилиндров
"
33
ОК10 – служит для предотвращения перелива масла из основного
гидробака через насос заправки Н5 в бак сбора и откачки утечек, Ду10, Qн=
40л/мин., Рн=10 МПа;
ДД1, ДД2 - датчики давления, служат для контроля давления в полостях
ЦИ, передачи информации в систему управления и цифровой индикации. Р =
060 МПа;
ДН датчик настроечный для настройки клапана К2 – настройки высокого
давления для получения требуемого мультиплицированного давления;
М1, М2 – манометры, служат для визуального контроля давления в
полостях ЦИ , Р = 060 МПа;
М3, М4 места возможного присоединения манометров Рн=16МПа, служат
для визуального контроля давления в линиях насосов Н1 и Н2 соответственно;
М5 – манометр, служит для контроля давления зажима ЦИ и линии управления;
Рн= 25 МПа.
В проектируемой гидравлической схеме комплекса предлагается
использовать два насоса (низкого и высокого давлений) с приводом от одного
электродвигателя, оснащенного приводом с частотным преобразователем
частоты.
Фактическая подача насоса низкого давления будет:
Q
Инв. № дубл.
Взам. инв. №
Подп. и дата
2.5. Расчет основных параметров насосов
V0 n
o ,
1000
(5)
где V0=100 см3 рабочий объём насоса;
n=1500 об/мин частота вращения вала насоса;
Инв. № подп
Подп. и дата
о=0,86 коэффициент подачи;
Гидравлические цилиндры согласно ГОСТ 18464-96 должны испытываться
при скорости перемещения штока не более 0,02 м/с. Исходя из максимального
диаметра D = 250 мм, определяем требуемую подачу:
Лист
ВКР "Разработка модели стенда
Ли Изм.
т
№ докум.
Подп.
Дат
а
для испытания силовых гидроцилиндров
"
34
D 2
3,14  0,25 2
Qv
 0,04
 1,96  10 3 м3/с = 117,6 л/мин.
4
4
Выбираем насос НШ-100А. Тогда фактическая подача насоса будет:
Q
100  1500
0,86  129 л/мин
1000
Крутящий момент на валу насоса при давлении в сети 5 МПа будет равен:
pV0
5  100

 86,5Нм
2 M 2  3,14  0,92
M
Потребляемая насосом мощность
N
Mn
86,5  1500

 13,5кВт
9552,2
9552,2
Мощность электродвигателя
Nэ = N/эл = 15 кВт.
Исходя из расчетов выбираем электродвигатель 5А160М4 мощностью 18,5
кВт.
Для использования в гидросхеме мультипликатора насос высокого
давления должен иметь следующие параметры: Рн = 15 МПа, Qн = 70 л/мин.
Подп. и дата
Мощность, отдаваемая насосом, определяется как:
NН 
pQ 15  70

 17,5кВт
60
60
мощности.
Инв. № подп
Подп. и дата
Инв. № дубл.
Взам. инв. №
То есть выбранный электродвигатель удовлетворяет обоим насосам по
Лист
ВКР "Разработка модели стенда
Ли Изм.
т
№ докум.
Подп.
Дат
а
для испытания силовых гидроцилиндров
"
35
2.6 Проектирование принципиальных электрических схем стенда
Электрооборудование стенда предназначено для подключения к электросети
~380 В 50 Гц.
На стенде установлены 4 короткозамкнутых асинхронных электродвигателя:
M1 – гидравлических захватов (1,5 кВт);
M2 – основной (18,5 кВт);
M3 – заправочной станции (0,37 кВт);
M4 – системы откачки утечек (0,37 кВт).
Электродвигатели подключаются при помощи силовых кабелей и разъемов
к электрошкафу.
Используемые величины напряжений:
1) ~ 380 В
2) ~ 220 В
3) – 24 В
4) – 9 В
Инв. № дубл.
Взам. инв. №
Подп. и дата
Электрошкаф установлен слева от стенда.
Все системы управления, за исключением пульта управления, установлены в
электрошкафе. С лицевой стороны электрошкафа (на правой боковой стенке)
установлены автоматические выключатели Q1 и Q2 («АВ1 ТЭНы» и «АВ2 Д»)
для подачи напряжения на электродвигатели и электронагреватели, индикатор
питания, а также тумблеры ручного управления электродвигателями.
Управление стендом осуществляется при помощи пульта управления.
Питание
установленных
пульта
управления,
непосредственно
а
на
также
стенде,
всех
электрических
осуществляется
цепей,
постоянным
напряжением 24 В.
Инв. № подп
Подп. и дата
Для защиты электрооборудования служат автоматические выключатели Q1Q3, тепловые реле F1-F3, а также преобразователь частоты UZ1.
При подачи электропитания в шкаф загорается индикатор HL1. Подача
питающего напряжения на ТЭНы ЕК1 осуществляется автоматическим
Лист
ВКР "Разработка модели стенда
Ли Изм.
т
№ докум.
Подп.
Дат
а
для испытания силовых гидроцилиндров
"
36
выключателем Q1. Подача питающего напряжения на электродвигатели
осуществляется автоматическим выключателем Q2.
Запуск
ТЭНов
и
электродвигателей
осуществляется
при
помощи
контакторов КМ1 – КМ5. Защита двигателей М1, М3 и М4 осуществляется
тепловыми реле F1, F2 и F3. В цепи основного двигателя М2 установлен
преобразователь частоты UZ1, который служит для регулирования частоты
вращения
вала
электродвигателя,
а
также
для
защиты
двигателя.
Подп. и дата
Инв. № дубл.
Взам. инв. №
Подп. и дата
Принципиальная электрическая силовая схема представлена на рисунке 2.6.
Рисунок 2.6 – Схема электрическая силовая
Автоматический выключатель Q3 служит для защиты управляющей
аппаратуры.
Автоматические выключатели Q1 и Q2 в нерабочем состоянии должны быть
выключены. Автоматический выключатель Q3 находится внутри шкафа и всегда
включен.
Запуск основного электродвигателя М2 производится при помощи
Инв. № подп
преобразователя частоты UZ1. Работа стенда и всех его систем осуществляется
Лист
ВКР "Разработка модели стенда
Ли Изм.
т
№ докум.
Подп.
Дат
а
для испытания силовых гидроцилиндров
"
37
посредством программируемого логического контроллера (ПЛК) DD1, в
который загружена программа для проведения испытаний гидроцилиндров.
При
подачи
электропитания
в
шкаф
подается
напряжение
на
автоматический выключатель Q3. По цепи 35-146 и разъем Х5 питание подается
на стабилизатор напряжения А10, к которому подключены источник питания
GB1 (24В), системный блок ЭВМ и монитор. По цепи 35-55-142-147 питание
подается на стабилизатор напряжения А9, к которому подключены источники
питания GB2 (24В), GB3 (24В) и GB4 (9В).
Источник питания GB1 по цепи 11 и 12 осуществляет питание процессора
DD1, по цепи 9 и 10 осуществляет питание модуля аналоговых входов [email protected], по цепи 56 и 57 осуществляет питание реле давления SP1, датчика
уровня
SL1,
датчиков
положения
защитных
экранов
SW1-SW4
и
мультипликаторов SW5-SW7.
Источник питания GB2 по цепи 2 и 3 осуществляет питание модуля
дискретных входов [email protected] По цепи 122, 123 и 133 осуществляется питание
электромагнитов Y1-Y12 гидрооборудования.
Инв. № дубл.
Взам. инв. №
Подп. и дата
Источник питания GB3 по цепи 15 и 16 осуществляет питание модуля
дискретных выходов [email protected] По цепи 18 и 19 осуществляется питание
модуля дискретных выходов [email protected]
Источник питания GB4 по цепи 21 и 22 осуществляет питание модуля
аналоговых выходов [email protected]
По цепи 87-4 осуществляется подключение датчика давления BP1 к модулю
аналоговых входов [email protected]
По цепи 88-5 осуществляется подключение датчика давления BP2 к модулю
аналоговых входов [email protected]
По цепи 91-7 осуществляется подключение датчика температуры BK1 к
Инв. № подп
Подп. и дата
модулю аналоговых входов [email protected]
По цепи 90-24-1 осуществляется подключение реле давления SP1 к модулю
дискретных входов [email protected]
По цепи 92-25-1 и 92-26-1 осуществляется подключение датчика уровня SL1
к модулю дискретных входов [email protected]
Лист
ВКР "Разработка модели стенда
Ли Изм.
т
№ докум.
Подп.
Дат
а
для испытания силовых гидроцилиндров
"
38
По цепи 93-84-73-65-27-1 осуществляется подключение датчика SW1
защитного экрана 1 к модулю дискретных входов [email protected], по цепи 94-83-7264-28-1 осуществляется подключение датчика SW2 защитного экрана 2 к
модулю дискретных входов [email protected], по цепи 95-82-71-63-29-1 осуществляется
подключение датчика SW3 защитного экрана 3 к модулю дискретных входов [email protected], по цепи 96-81-70-62-30-1 осуществляется подключение датчика SW2
защитного экрана 4 к модулю дискретных входов [email protected]
По цепи 97-75-66-58-31-1 осуществляется подключение датчика SW5
мультипликатора 1 к модулю дискретных входов [email protected], по цепи 97-76-6759-32-1 осуществляется подключение датчика SW6 мультипликатора 2 к модулю
дискретных входов [email protected], по цепи 99-77-68-60-33-11 осуществляется
подключение датчика SW7 мультипликатора 1 к модулю дискретных входов [email protected], по цепи 100-78-61-34-1 осуществляется подключение датчика SW8
мультипликатора 2 к модулю дискретных входов [email protected]
По цепи 142-121-122 осуществляется подача напряжения на электромагнит
Y1. По цепи 112-53-17 осуществляется управление включением управляющей
Инв. № дубл.
Взам. инв. №
Подп. и дата
катушки К7 контактора КМ7, который замыкает цепь 121-122 электромагнита
Y1,
от
Подп. и дата
дискретных
выходов
[email protected]
По
цепи
124-40-13
осуществляется управление электромагнитом Y2 от модуля дискретных выходов
[email protected] По цепи 125-41-17 осуществляется управление электромагнитом Y3
от модуля дискретных выходов [email protected] По цепи 126-42-17 осуществляется
управление электромагнитом Y4 от модуля дискретных выходов [email protected] По
цепи 127-43-17 осуществляется управление электромагнитом Y5 от модуля
дискретных выходов [email protected] По цепи 128-44-17 осуществляется управление
электромагнитом Y6 от модуля дискретных выходов [email protected] По цепи 12945-17 осуществляется управление электромагнитом Y7 от модуля дискретных
выходов
Инв. № подп
модуля
[email protected]
По
цепи
130-46-17
осуществляется
управление
электромагнитом Y8 от модуля дискретных выходов [email protected] По цепи 13147-17 осуществляется управление электромагнитом Y9 от модуля дискретных
выходов
[email protected]
По
цепи
132-48-17
осуществляется
управление
электромагнитом Y12 от модуля дискретных выходов [email protected] По цепи 14-16
Лист
ВКР "Разработка модели стенда
Ли Изм.
т
№ докум.
Подп.
Дат
а
для испытания силовых гидроцилиндров
"
39
осуществляется управление ключом К9 от модуля дискретных выходов [email protected], который замыкает цепь 119-122 и подает напряжение на электромагнит
Y10. По цепи 114-54-17 осуществляется управление включением управляющей
катушки К8 контактора КМ8, который замыкает цепь 120-122 электромагнита
Y11.
При подаче напряжения в электрошкаф в цепи 102-103 срабатывает катушка
управления К3 контактора КМ3, который подает питание на преобразователь
частоты UZ1.
По
цепи
110-52-17
осуществляется
управление
контактором
КМ6
посредством управляющей катушки К6 от модуля дискретных выходов [email protected], который замыкает цепь 117-118 и производит запуск основного
электродвигателя М2.
По цепи 20 и 21 осуществляется управление частотой вращения основного
электродвигателя М2 от модуля аналоговых выходов [email protected]
По
цепи
106-50-17
осуществляется
управление
контактором
КМ1
посредством управляющей катушки К1 от модуля дискретных выходов DO-
Инв. № дубл.
Взам. инв. №
Подп. и дата
[email protected], который производит включение ТЭНов.
По
цепи
Подп. и дата
осуществляется
управление
контактором
КМ2
посредством управляющей катушки К2 от модуля дискретных выходов [email protected], который производит запуск электродвигателя М1.
Помимо управления от ПЛК предусмотрено ручное управление рядом
элементов системы.
Посредством выключателя SA1 замыкается цепь 114-116, что приводит к
включению
контактора
КМ8
катушкой
управления
К8
и
включению
электромагнита Y11 пневмораспределителя.
Посредством выключателя SA2 замыкается цепь 105-143, что приводит к
включению
Инв. № подп
108-51-17
контактора
КМ5
катушкой
управления
К5
и
включению
электродвигателя М4.
Посредством выключателя SA3 замыкается цепь 107-143, что приводит к
включению контактора КМ1 катушкой управления К1 и включению ТЭНов.
Лист
ВКР "Разработка модели стенда
Ли Изм.
т
№ докум.
Подп.
Дат
а
для испытания силовых гидроцилиндров
"
40
Посредством выключателя SA4 замыкается цепь 109-143, что приводит к
включению
контактора
КМ2
катушкой
управления
К2
и
включению
электродвигателя М1.
Посредством выключателя SA5 замыкается цепь 103-101-102, что приводит
к включению контактора КМ4 катушкой управления К4 и включению
электродвигателя М3.
Посредством выключателя SA6 замыкается цепь 134-135, что приводит к
включению ЭВМ (POWER).
Посредством выключателя SA7 замыкается цепь 136-137, что приводит к
принудительной перезагрузке ЭВМ (RESET).
По цепи 23 осуществляется обмен данными между DD1 и А11 (ЭВМ)
посредством технологии ETHERNET.
По цепи 143 осуществляется подключение монитора к ЭВМ.
По цепи 144 осуществляется подключение клавиатуры к ЭВМ.
По цепи 145 осуществляется подключение манипулятора типа «мышь» к
ЭВМ.
рисунке 2.7, а элементы схем приведены в таблице 1.
Инв. № подп
Подп. и дата
Инв. № дубл.
Взам. инв. №
Подп. и дата
Принципиальная электрическая схема системы управления представлена на
Лист
ВКР "Разработка модели стенда
Ли Изм.
т
№ докум.
Подп.
Дат
а
для испытания силовых гидроцилиндров
"
41
Инв. № подп
ВКР "Разработка модели стенда
Ли Изм.
т
№ докум.
Подп.
Дат
а
для испытания силовых гидроцилиндров
Лист
"
42
Инв. № дубл.
Взам. инв. №
Подп. и дата
Рисунок 2.7.Принципиальная электрическая схема системы управления
Подп. и дата
Таблица1 Перечень элементов
Обозначение
Наименование
Расположение
2
3
на схеме
1
Программируемый
DD1
логический Электрошкаф
контроллер NI cFP-2020
A1
Коммутационный блок
Электрошкаф
А2
Пульт управления
Выносная стойка
А3
Коммутационный блок
Электрошкаф
А4
Коробка распределительная
Стенд
А5
Коробка распределительная
Стенд
А6
Коробка распределительная
Маслобак
А7
Коробка распределительная
Стенд
А8
Шина нулевая ИЭК 120А
Электрошкаф
А9
Стабилизатор напряжения Defender Электрошкаф
Premium AVR 600
Стабилизатор
напряжения
APS Электрошкаф
LE600I
ЭВМ IBM PC
Электрошкаф
А12
Монитор LG Flatron L1953S
Электрошкаф
Клеммные колодки
Электрошкаф
К1-К8
Катушки управления
Электрошкаф
X1-Х4
К9
Реле электромагнитное
Электрошкаф
Y1-Y12
Электромагниты гидроаппаратуры
Стенд
Q1, Q2
Автоматические
Подп. и дата
Взам. инв. №
А11
Инв. № дубл.
Подп. и дата
А10
контакторов
Iн=63А
Автоматический
Q3
выключатель Электрошкаф
Iн=16А
Индикатор питания
HL1
Инв. № подп
выключатели Электрошкаф
Электрошкаф
Лист
ВКР "Разработка модели стенда
Ли Изм.
т
№ докум.
Подп.
Дат
а
для испытания силовых гидроцилиндров
"
43
Продолжение таблицы 1
1
2
3
КМ2,КМ4,
Контакторы магнитные IEK KMI- Электрошкаф
КМ5, КМ8
11211
КМ6
Контактор магнитный ПМЛ1100- Электрошкаф
12
КМ7
Контактор
магнитный Электрошкаф
ПМЛ1100044
КМ1
Контактор магнитный КТИ4100
Электрошкаф
КМ3
Контактор магнитный ПМЛ4100
Электрошкаф
F1-F3
Реле тепловые SASIN 3SR8 D1306
Электрошкаф
EK1
ТЭНы (3,75х5 кВт) ТЭНБ-3,75 Z Маслобак
380
Преобразователь
UZ1
частоты
Delta Электрошкаф
VFD220F43A
М1
Электродвигатель
асинхронный Насосная станция
Подп. и дата
Инв. № дубл.
Взам. инв. №
Подп. и дата
АИР 80В4 (1,5 кВт)
М2
Электродвигатель асинхронный 5А Насосная станция
160М4 (18,5 кВт)
М3, М4
Электродвигатели
асинхронные Насосная станция
ДМРГ-80 (0,37 кВт)
SA1-SA5
Тумблеры
Электрошкаф
SA6-SA7
Выключатели кнопочные
Электрошкаф
BP1, BP2
Датчики давления КРТ-9 100 МПа
Стенд
BP3
Датчик давления КРТ-9 16 МПа
Стенд
SP1
Реле давления
Стенд
BK1
Датчик температуры ТМСУ-205-H
Маслобак
SL1
Датчик уровня
Маслобак
SW1-SW4
Бесконтактный выключатель ВБИ- Стенд
Инв. № подп
М12-39У-2121-3
Лист
ВКР "Разработка модели стенда
Ли Изм.
т
№ докум.
Подп.
Дат
а
для испытания силовых гидроцилиндров
"
44
Продолжение таблицы 1
1
2
3
SW5-SW8
Бесконтактный выключатель
GB1
Источник
питания
24
В,
Стенд
5А Электрошкаф
QuintPower
Источник питания 24
GB2
В, 20А Электрошкаф
MeanWell DRP-480S-24
Источник
GB3
питания
24
В,
5А Электрошкаф
MeanWell DR-120-24
Источник питания 9 В, MeanWell
GB4
Электрошкаф
2.7 Выбор элементов схемы
2.7.1 Датчик температуры
измерения температуры рабочей жидкости.
Подп. и дата
Инв. № дубл.
Взам. инв. №
Подп. и дата
Термопреобразователи ТСМУ-205-Н (рисунок 2.8) предназначены для
Рисунок 2.8 – Датчик температуры
Термопреобразователи
обеспечивают
непрерывное
преобразование
Инв. № подп
температуры в унифицированный сигнал постоянного тока 4…20 мА.
Лист
ВКР "Разработка модели стенда
Ли Изм.
т
№ докум.
Подп.
Дат
а
для испытания силовых гидроцилиндров
"
45
Предназначены
для
работы
в
системах
автоматического
контроля,
регулирования и управления технологическими процессами. Устойчивы к
электромагнитным помехам.
- диапазон преобразования температуры: 0…100 °С;
- класс точности: 0,5;
- потребляемая мощность, не более: 0,8 Вт.
2.7.2 Датчики давления
Преобразователь КРТ-9 (рисунок 2.19) предназначен для измерения
избыточного давления в системах автоматического контроля, регулирования и
управления
технологическими
процессами
в
различных
отраслях
промышленности. Преобразователь состоит из измерительного и электронного
блоков, размещённых
основан
на
в общем корпусе. Принцип действия преобразователя
воздействии
измеряемого
давления
на
мембрану
Инв. № дубл.
Взам. инв. №
Подп. и дата
тензопреобразователя и
Рисунок 2.9 – Преобразователь давления КРТ-9
Инв. № подп
Подп. и дата
преобразовании электрического сигнала с него электронным блоком в
стандартный токовый выходной сигнал 4…20мА.
- диапазон преобразования давления: 0…100 МПа;
- класс точности: 0,1;
- потребляемая мощность, не более: 0,1 Вт.
Лист
ВКР "Разработка модели стенда
Ли Изм.
т
№ докум.
Подп.
Дат
а
для испытания силовых гидроцилиндров
"
46
2.7.3 Расчёт и выбор преобразователя частоты
Очень важно сделать правильный выбор преобразователя частоты (ПЧ). От
него будет зависеть эффективность и ресурс работы преобразователя частоты и
всего электропривода в целом. Так если мощность преобразователя будет
слишком завышена, он не сможет в должной мере обеспечить защиту двигателя.
С другой стороны, если мощность преобразователя мала, он не сможет
обеспечить высокодинамичный режим работы и из-за перегрузок может выйти
из строя.
Правильная эксплуатация так же сильно влияет на срок службы
преобразователя. При выборе преобразователя частоты надо руководствоваться
не только мощностью подключаемого двигателя, а также диапазоном рабочих
скоростей двигателя, диапазоном рабочих моментов вращения, характером
нагрузки и циклограммой работы.
При работе одного ПЧ с одним двигателем выбор ПЧ может производиться
несколькими способами:
Инв. № дубл.
Взам. инв. №
Подп. и дата
1. Паспортная мощность ПЧ [кВт] должна быть больше или равна
паспортной мощности двигателя [кВт]. Причем, изготовители ПЧ всегда
указывают, что этот критерий распространяется на двигатели с двумя парами
полюсов (2p=4 и синхронная скорость вращения соответственно равна 1500
об/мин), работающих на нагрузку с постоянным моментом (транспортер,
конвейер), для преобразователей с перегрузочной способностью 150% и, работающих на центробежные насосы и вентиляторы, для ПЧ с перегрузочной
способностью 120%.
ПЧ с перегрузочной способностью 150% для работы на центробежный насос
часто можно выбрать на ступень ниже паспортной мощности [кВт] двигателя.
Инв. № подп
Подп. и дата
Многие производители нормируют номинальные токи и мощности ПЧ при
работе на переменный и постоянный момент. Некоторые производители
выделяют специальную серию для работы только на нагрузку с переменным
моментом, например, компания DELTA ELECTRONICS выпускает серию VFDF, максимально оптимизированную для работы с насосами.
Лист
ВКР "Разработка модели стенда
Ли Изм.
т
№ докум.
Подп.
Дат
а
для испытания силовых гидроцилиндров
"
47
Для работы в составе подъемного механизма может потребоваться ПЧ,
имеющий номинальную мощность, на две ступени выше паспортной мощности
двигателя.
2. Номинальный длительный ток ПЧ должен быть больше (или равен)
фактического длительного тока, потребляемого двигателем.
Пусковой ток двигателя ограничивается преобразователем по уровню
(120-200% от номинального тока ПЧ) и по времени действия (обычно до 60
сек), поэтому, условия пуска двигателя при питании напрямую от сети и при
питании от ПЧ отличаются. При подаче номинального напряжения на двигатель
напрямую (например, рубильником, пускателем) от сети, пусковой ток может
достигать семикратного значения от номинального тока двигателя. При пуске
(плавный пуск, с плавным нарастанием частоты питающего двигатель
напряжения) двигателя от ПЧ пусковой ток может быть снижен (до
номинального или реально потребляемого двигателем в установившемся
режиме) настройками (главным образом – установкой времени разгона). В
случае, если требуется быстро разогнать инерционную нагрузку может
Инв. № дубл.
Взам. инв. №
Подп. и дата
потребоваться ПЧ большей номинальной мощности, чем мощность двигателя.
3. По более точным критериям, учитывающим характеристики двигателя и
питающей сети.
Рассчитаем параметры для выбора соответствующего преобразователя
частоты для двигателя 5А 160М4 (NЭД = 18,5 кВт; n = 1450 об/мин; cos(φ)=0,86; η
= 0,90; JЭД = 0,087 кг·м2; U = 380 В) по третьему варианту.
Если ПЧ работает с одним двигателем, требуемая полная пусковая
мощность ПЧ (кВА) рассчитывается следующим образом:
N ï óñê 
Инв. № подп
Подп. и дата
где
k n
 M ñò  M äèí  ,
9550   cos( )
k
-
коэффициент
искажения
(6)
тока,
связанный
с
алгоритмом
формирования синусоиды тока с помощью ШИМ (широтно-импульсной
модуляции напряжения на двигателе). Этот коэффициент может принимать
значения от 0,95 до 1,05 и не имеет размерности. В первом приближении можно
принять его равным 1;
Лист
ВКР "Разработка модели стенда
Ли Изм.
т
№ докум.
Подп.
Дат
а
для испытания силовых гидроцилиндров
"
48
n, об/мин - частота вращения вала электродвигателя;
η - КПД электродвигателя;
cos(φ) - коэффициент мощности электродвигателя;
J, кг·м2 - приведенный к валу двигателя момент инерции нагрузки. Если вал
двигателя не связан с инерционными механизмами или двигатель работает на
холостом ходу, то приведенный момент инерции равен моменту инерции ротора
двигателя,
приводимый
в
спецификации
на
двигатель
(при
работе
электродвигателя с насосами помимо момента инерции ротора двигателя
необходимо учесть моменты инерции соединительной муфты и момент инерции
ротора насоса с подвижными рабочими элементами, но в сумме эти моменты
инерции обычно не превышают момент инерции ротора электродвигателя,
поэтому его можно с запасом принять равным моменту инерции ротора
двигателя);
t, с - время, в течение которого требуется разогнать двигатель до частоты
вращения;
Мст, Н·м - статический момент нагрузки на валу двигателя, чаще всего это
Мдин, Н·м - динамический момент нагрузки на валу двигателя, возникающий
вследствие инерции подвижных частей;
9,55 и 9550 - коэффициенты приведения внесистемных (по отношению к
принятым в системе СИ) единиц;
Выбор мощности ПЧ осуществляется по условию:
N ï óñê  k Ï N Ï × ,
где kП - коэффициент перегрузочной способности ПЧ.
Статический момент рассчитаем, используя паспортные характеристики
электродвигателя, по формуле:
Инв. № подп
Подп. и дата
Инв. № дубл.
Взам. инв. №
Подп. и дата
номинальный момент двигателя, взятый из спецификации на двигатель;
M ñò  9550
N ÝÄ
.
n
M ñò  9550
18,5
 121,9 Í  ì .
1450
(7)
Лист
ВКР "Разработка модели стенда
Ли Изм.
т
№ докум.
Подп.
Дат
а
для испытания силовых гидроцилиндров
"
49
Принимая, что двигатель должен разогнаться до заданных оборотов за
непродолжительное время, составляющее порядка t = 2 с, а также J = 2·JЭД,
рассчитаем динамический момент:
M äèí 
J n
.
9,55 t
M äèí 
2  0,087 1450

 13,21 Í  ì .
9,55
2
(8)
Требуемая полная пусковая мощность:
N ï óñê 
1  1450
121,9  13,21  26,29 êÂò .
9550  0,90  0,86
Мощность ПЧ, с учётом kП = 1,2:
NÏ × 
N ï óñê
NÏ × 
26,29
 21,91 êÂò .
1,2
kÏ
.
Выбираем ПЧ мощностью 22 кВт.
ток, который потребляет двигатель при работе от преобразователя частоты:
Взам. инв. №
Подп. и дата
Для выбора электрических проводников, а также учета нагрузки, рассчитаем
k  n  M ñò
.
9,55   cos  U 3
Iï î ò ð 
1  1450 121,9
 36,38 À .
9,55  0,90  0,86  380  3
(9)
Ток, потребляемый при разгоне:
I ï î ò ð. ð 
Инв. № дубл.
Подп. и дата
Инв. № подп
Iï î ò ð 
I ï î ò ð. ð 
k  n   M ñò  M äèí 
9,55   cos  U 3
.
(10)
1  1450  (121,9  13,21)
 38,28 À .
9,55  0,90  0,86  380  3
Окончательно выбираем преобразователь частоты мощностью 22 кВт
фирмы DELTA ELECTRONICS, модель VFD-F 220 F43A, предназначенную
специально для насосов. Схема подключения устройств к преобразователю
частоты и назначение управляющих терминалов (рисунок 2.10, таблица 2).
Лист
ВКР "Разработка модели стенда
Ли Изм.
т
№ докум.
Подп.
Дат
а
для испытания силовых гидроцилиндров
"
50
Подп. и дата
Взам. инв. №
Инв. № дубл.
Рисунок 2.10 – Схема подключения устройств к преобразователю частоты
Инв. № подп
Подп. и дата
VFD-F DELTA ELECTRONICS
Лист
ВКР "Разработка модели стенда
Ли Изм.
т
№ докум.
Подп.
Дат
а
для испытания силовых гидроцилиндров
"
51
Инв. № дубл.
Взам. инв. №
Подп. и дата
Таблица2 Назначение управляющих терминалов ПЧ
2.7.4 Пульт управления стендом
Инв. № подп
Подп. и дата
Управление стендом осуществляется при помощи пульта управления (ПУ)
(рисунок 2.11).
Пульт управления состоит из элементов управления, объединенных в
группы:
1 – индикатор питания;
Лист
ВКР "Разработка модели стенда
Ли Изм.
т
№ докум.
Подп.
Дат
а
для испытания силовых гидроцилиндров
"
52
2 – индикация готовности к испытаниям;
3 – выбор режима работы;
4 – управление пневмооборудованием и системой сбора и откачки утечек;
5 – аварийный стоп («Грибок»);
6 – параметры испытания;
7 – запуск и останов испытания;
8 – управление захватами;
9 – ручное управление испытанием.
4
1
5
2
6
7
9
8
Взам. инв. №
Подп. и дата
3
Инв. № дубл.
Рисунок 2.11– Пульт управления
Группа 1 «Индикатор питания»
Инв. № подп
Подп. и дата
Предназначен для индикации подачи питания. Наличие питания –
индикатор светится ярко-зеленым светом.
Группа 2 «Индикация готовности к испытаниям»
Индикация готовности стенда к испытаниям и его состояния.
Лист
ВКР "Разработка модели стенда
Ли Изм.
т
№ докум.
Подп.
Дат
а
для испытания силовых гидроцилиндров
"
53
«ГОТОВ» – индикатор состояния готовности стенда к испытаниям.
Светится ярко-зеленым светом – стенд готов к испытаниям.
«НЕ ГОТОВ» – индикатор состояния готовности стенда к испытаниям.
Светится ярко-красным светом – стенд не готов к испытаниям (в этом случае
запуск стенда невозможен).
«ТЕМПЕРАТ.» – индикатор температуры рабочей жидкости (масла).
Светится ярко-красным светом – температура рабочей жидкости выходит за
допустимые пределы, при этом возможен запуск стенда.
«ЗАХВАТЫ» – индикатор состояния захватов. Светится ярко-красным
светом – гидроцилиндр не зафиксирован захватами.
«МАСЛО» – индикатор уровня масла. Светится ярко-красным светом –
уровень масла в баке ниже допустимого.
«ЭКРАНЫ» – индикаторы состояния защитных экранов. Соответствуют
номеру защитного экрана (считать справа налево). Светятся ярко-красным
светом – соответствующий защитный экран не закрыт.
Запуск стенда возможен только при 2-ух и более закрытых экранах.
Инв. № дубл.
Взам. инв. №
Подп. и дата
Группа 3 «Выбор режима работы»
Выбор работы стенда в автоматическом, полуавтоматическом или ручном
режиме. В полуавтоматическом режиме выбор вида испытания.
«АВТОМАТ.
РЕЖИМ»
–
включение
автоматического
режима.
Соответствующий индикатор светится ярко-зеленым светом.
«РУЧНОЙ РЕЖИМ» – включение ручного режима. Соответствующий
индикатор светится ярко-зеленым светом.
«ПОЛУАВТОМАТ. РЕЖИМ» – включение полуавтоматического режима.
Соответствующий индикатор светится ярко-зеленым светом.
«ФУНКЦ.» – для полуавтоматического режима выбор вида испытания
Инв. № подп
Подп. и дата
«Функционирование». При выборе индикатор на кнопке светится ярко-красным
светом.
«ПРОЧН.» – для полуавтоматического режима выбор вида испытания
«Прочность». При выборе индикатор на кнопке светится ярко-красным светом.
Лист
ВКР "Разработка модели стенда
Ли Изм.
т
№ докум.
Подп.
Дат
а
для испытания силовых гидроцилиндров
"
54
«СТРАГ.» – для полуавтоматического и ручного режимов выбор вида
испытания «Страгивание» и «Холостой ход». При выборе индикатор на кнопке
светится ярко-красным светом.
«ХОЛ. ХОД» – Настройка клапана на давление мультиплицирования. При
выборе индикатор на кнопке светится ярко-красным светом.
Группа 4 «Управление пневмооборудованием»
Управление пневмосистемой возврата поршня, управление системой
откачки утечек.
«КОМПРЕС.» – включение пневмосистемы для возврата поршня.
«УТЕЧКИ» – кнопка не задействована.
Группа 5 «Аварийный стоп»
Аварийное отключение стенда.
Группа 6 «Параметры испытания»
Выбор значений давления и расхода.
«ДАВЛЕНИЕ ИСПЫТАНИЯ» – выбор значений давления при испытании
на прочность (максимальное давление для испытываемого гидроцилиндра,
«РАСХОД» – выбор значений расхода для испытываемого гидроцилиндра.
При выборе значения «ЭВМ» соответствующие параметры считываются из
базы гидроцилиндров.
Группа 7 «Запуск и останов испытания»
Инв. № дубл.
Взам. инв. №
Подп. и дата
равное 1,5 номинального).
«ON» («ПУСК») – Запуск испытания.
«OFF»
(«СТОП»)
–
Останов
испытания
(при
автоматическом
и
полуавтоматическом режимах), сброс давления в полостях (при ручном режиме),
переход из режима прогрева в режим испытания, выход из режима
неисправности.
Инв. № подп
Подп. и дата
Группа 8 «Управление захватами»
«ЗАЖИМ» – Зажим гидроцилиндра захватами.
«РАЗЖИМ» – Разжим гидроцилиндра.
Группа 9 «Установка допустимого давления страгивания» и «Ручное
управление испытанием»
Лист
ВКР "Разработка модели стенда
Ли Изм.
т
№ докум.
Подп.
Дат
а
для испытания силовых гидроцилиндров
"
55
«СТРАГИВАНИЕ» – установка допустимого давления страгивания.
«ГИДРОЦИЛИНДР»:
– «выдвижение» – выдвижение поршня гидроцилиндра.
– «втягивание» – втягивание поршня гидроцилиндра.
«МУЛЬТИПЛИКАТОРЫ»:
– «поршневой» – управление мультипликатором, соединенным с поршневой
полостью гидроцилиндра.
– «штоковый» – управление мультипликатором, соединенным со штоковой
полостью гидроцилиндра.
2.8 Расчёты на прочность
Для некоторых элементов конструкции проведены прочностные расчёты в
программе Компас-3D с использованием модуля конечно-элементного анализа
APM-FEM. Получены значения напряжений и деформаций, возникающих в
опорных призмах.
показали, что при помещении гидроцилиндра весом 2 т на две опоры,
призматические опоры выдержат нагрузку.
Подп. и дата
Инв. № дубл.
Взам. инв. №
Подп. и дата
В качестве нагрузки задана распределённая сила 10000 Н (1т). Расчёты
Инв. № подп
Рисунок 2.12 – Распределение напряжений в опорной призме
Лист
ВКР "Разработка модели стенда
Ли Изм.
т
№ докум.
Подп.
Дат
а
для испытания силовых гидроцилиндров
"
56
Инв. № подп
Подп. и дата
Инв. № дубл.
Взам. инв. №
Подп. и дата
Рисунок 2.13 – Деформации в опорной призме
Лист
ВКР "Разработка модели стенда
Ли Изм.
т
№ докум.
Подп.
Дат
а
для испытания силовых гидроцилиндров
"
57
3 РАЗРАБОТКА СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ
3.1 Разработка алгоритмов работы стенда
При запуске стенда проверяется закрыты ли захваты. Если захваты не
закрыты, то система ожидает закрытия захватов и испытание не проводится.
Если захваты закрыты, то проверяется закрыты ли защитные экраны. Если
экраны не закрыты, то система ожидает закрытия экранов. Если экраны закрыты,
то производится запуск испытаний.
Проводится
испытание
полуавтоматического
режима
на
функционирование.
проверяется,
выбрано
ли
При
выборе
испытание
на
функционирование. Если испытание если не выбрано, то система переходит к
испытанию на прочность, если выбрано, то проводится испытание на
функционирование. Проверяется, задвинут ли шток. Если шток не задвинут, то
шток задвигается, если задвинут, то начинается выдвижение штока. Если шток
выдвинут не полностью, то выдвижение штока продолжается, если шток
Инв. № дубл.
Взам. инв. №
Подп. и дата
выдвинут полностью, то начинается втягивание штока. Если шток втянут не
полностью, то втягивание штока продолжается, если шток втянут полностью, то
втягивание прекращается. При этом проверяется число циклов выдвижениявтягивания. Если число циклов меньше заданного (в рассматриваемом случае 4),
то выдвижение втягивание повторяется. Если число циклов равно или больше
заданного, то испытание на функционирование заканчивается. Стенд переходит
в режим испытания на прочность.
Проводится испытание на прочность. При выборе полуавтоматического
режима проверяется, выбрано ли испытание на прочность. Если испытание не
выбрано, то система переходит к испытанию на страгивание и холостой ход,
Инв. № подп
Подп. и дата
если выбрано, то проводится испытание на прочность. Проверяется, задвинут ли
шток. Если шток не задвинут, то шток задвигается, если задвинут, то начинается
мультиплицирование
(повышение
давления)
штоковой
полости.
Если
необходимое давление не достигнуто, то мультиплицирование продолжается,
если достигнуто, то происходит выдержка штоковой полости под давлением.
Лист
ВКР "Разработка модели стенда
Ли Изм.
т
№ докум.
Подп.
Дат
а
для испытания силовых гидроцилиндров
"
58
Происходит контроль параметров испытания. Если параметры испытания вышли
за пределы допустимых, то испытание останавливается, давление сбрасывается,
и система переходит в режим неисправности. Если параметры испытания
находятся в допустимых пределах, то проверяется время выдержки под
давлением. Если время равно или меньше заданного (в рассматриваемом случае
30 с), то выдержка под давлением продолжается, если время больше заданного,
то происходит декомпрессия (сброс давления). Шток начинает выдвигаться.
Если шток выдвинут не полностью, то выдвижение штока продолжается, если
шток выдвинут полностью, то начинается мультиплицирование поршневой
полости. Если необходимое давление не достигнуто, то мультиплицирование
продолжается, если достигнуто, то происходит выдержка поршневой полости
под давлением. Происходит контроль параметров испытания. Если параметры
испытания вышли за пределы допустимых, то испытание останавливается,
давление сбрасывается, и система переходит в режим неисправности. Если
параметры испытания находятся в допустимых пределах, то проверяется время
выдержки под давлением. Если время равно или меньше заданного (в
Инв. № дубл.
Взам. инв. №
Подп. и дата
рассматриваемом случае 30 с), то выдержка под давлением продолжается, если
время больше заданного, то происходит декомпрессия (сброс давления),
испытание на прочность заканчивается. Стенд переходит в режим испытания на
страгивание и холостой ход.
Проводится испытание на страгивание и холостой ход. При выборе
полуавтоматического
режима
проверяется,
выбрано
ли
испытание
на
страгивание и холостой ход. Если испытание не выбрано, то испытания
заканчиваются, если выбрано, то проводится испытание на страгивание и
холостой ход. Проверяется, выдвинут ли шток. Если шток не выдвинут, то
происходит выдвижение штока, если шток выдвинут, то происходит подготовка
Инв. № подп
Подп. и дата
страгивания и холостого хода при втягивании. Далее происходит испытание на
страгивание и холостой ход при втягивании штока. Если шток не втянут, то
испытание продолжается, если шток втянут, то происходит анализ полученных
данных. Если данные вышли за пределы допустимых, то испытание
останавливается, давление сбрасывается, и система переходит в режим
Лист
ВКР "Разработка модели стенда
Ли Изм.
т
№ докум.
Подп.
Дат
а
для испытания силовых гидроцилиндров
"
59
неисправности. Если параметры испытания находятся в допустимых пределах,
то происходит подготовка страгивания и холостого хода. Далее происходит
испытание на страгивание и холостой ход при выдвижении штока. Если шток не
выдвинут, то испытание продолжается, если шток выдвинут, то происходит
анализ полученных данных. Если данные вышли за пределы допустимых, то
испытание останавливается, давление сбрасывается, и система переходит в
режим неисправности. Если параметры испытания находятся в допустимых
пределах, то работа стенда завершается. Алгоритмы работы стенда приведены на
рисунках 3.1 и 3.2.
Подготовка испытания
Функционирование
1
Начало
Испытывать на
функционирование?
Нет
Да
Зажать захваты
Шток задвинут?
Да
Подп. и дата
Захваты зажаты?
Нет
Задвинуть шток
Выдвижение штока
Шток выдвинулся?
Да
Нет
Нет
Да
Взам. инв. №
Закрыть защитные экраны
Втягивание штока
Шток втянут?
Защитные
экраны закрыты?
нет
Нет
Да
Число циклов >= 4?
Нет
Инв. № подп
Подп. и дата
Инв. № дубл.
Да
Да
ПУСК
Испытание на
функционирование
завершено
1
2
Рисунок 3.1 - Алгоритм работы стенда при подготовке к испытаниям и при
испытаниях на функционирование.
Лист
ВКР "Разработка модели стенда
Ли Изм.
т
№ докум.
Подп.
Дат
а
для испытания силовых гидроцилиндров
"
60
Прочность
Страгивание и холостой ход
2
3
Испытывать на
прочность?
Нет
Испытывать
на страгивание и
холостой ход?
Нет
Да
Да
Шток задвинут?
Нет
Да
Шток выдвинут?
Задвинуть шток
Мультиплицирование
штоковой полости
Давление достигнуто?
Нет
Да
Выдвинуть шток
Подготовка страгивания
при втягивании штока
Нет
Страгивание при втягивании
штока
Да
Выдержка под давлением
Параметры
в допустимых
пределах?
Да
Нет
Параметры
в допустимых
пределах?
Да
Время > 30 c?
Нет
Шток втянут?
Нет
Да
Да
Декомпрессия
Подготовка страгивания
при выдвижении штока
Выдвижение штока
Страгивание при
выдвижении штока
Шток выдвинут?
Нет
Да
Да
Подп. и дата
Мультиплицирование
штоковой полости
Давление достигнуто?
Параметры
в допустимых
пределах?
Нет
Неисправность
Нет
Да
Да
Испытание на страгивание
завершено
Выдержка под давлением
Взам. инв. №
Параметры
в допустимых
пределах?
4
Нет
Неисправность
Да
Время > 30 c?
Нет
4
Да
Декомпрессия
Инв. № дубл.
Подп. и дата
Инв. № подп
Нет
Шток выдвинут?
Неисправность
Сброс давления
Испытание на прочность
завершено
Остановка испытания
3
4
Рисунок 3.2 - Алгоритм работы стенда при испытаниях на прочность,
страгивании и холостом ходе.
Лист
ВКР "Разработка модели стенда
Ли Изм.
т
№ докум.
Подп.
Дат
а
для испытания силовых гидроцилиндров
"
61
3.2 Разработка циклограммы работы стенда
Работу аппаратуры комплекса лучше всего представить в виде циклограммы
(рисунок 3.3). Комплекс работает следующим образом.
При подаче питания происходит загрузка программируемого логического
контроллера. После теста всех систем стенд переходит в режим «Подготовки
испытания». В данном режиме стенд может находиться в шести состояниях поз.1
–6.
«Подготовка испытания»:.
1. «Начало» - стенд загружается при подачи питания, все электромагниты
гидроаппаратуры и двигатели отключены.
2. «Сброс давления» - состояние стенда, при котором в режиме подготовки
испытания (ожидании) сбрасывается возможное остаточное давление в
гидросистеме для обеспечения безопасности. Включаются электромагниты Y1 и
Y2 гидрозамков и электродвигатель управления Дупр.
3. «Захваты» - управление гидравлическими захватами. Для закрытия
Инв. № дубл.
Взам. инв. №
Подп. и дата
захватов включается электромагнит Y9 распределителя управления захватами и
электродвигатель управления Дупр. Электромагнит Y9 остаётся включенным до
конца всех, в том числе и повторных, испытаний.
4. «Ожидание испытания» - состояние стенда, при котором закрыты
захваты, но испытания не происходит. Включен электромагнит Y9.
5. «Настройка клапана» - настройка клапана давления. Для этого включается
электромагнит
Y11
электродвигатель
клапана
Досн.
давления
Происходит
мультипликаторов
настройка
и
основной
необходимого
давления
мультиплицирования.
6. «Пневматика» - возврат штока гидроцилиндра сжатым воздухом
Инв. № подп
Подп. и дата
(пневматикой). Для этого включается электромагнит Y12 пневмораспределителя
и электромагниты Y1, Y2 гидрозамков.
«Функционирование»
-
испытание
на
функционирование,
характеризующееся тремя состояниями стенда поз.7 – 15.
Лист
ВКР "Разработка модели стенда
Ли Изм.
т
№ докум.
Подп.
Дат
а
для испытания силовых гидроцилиндров
"
62
7. «Проверка положения штока» - проверка положения штока в позиции
«втянут». Включаются электромагниты Y1 и Y2 гидрозамков, Y4 основного
распределителя, Y9 основного клапана давления, электродвигатели Дупр и Досн.
8, 10, 12, 14. «Выдвижение штока» - выдвижение штока гидроцилиндра.
Включаются
электромагниты
и
Y1
Y2
гидрозамков,
основного
Y3
распределителя, Y9 основного клапана давления, электродвигатели Дупр и Досн.
9, 11, 13, 15. «Втягивание штока» - втягивание штока гидроцилиндра.
Включаются
электромагниты
и
Y1
Y2
гидрозамков,
основного
Y4
распределителя, Y9 основного клапана давления, электродвигатели Дупр и Досн.
«Прочность» - испытание на прочность, характеризующееся семью
состояниями стенда поз.16 – 23.
16. «Проверка положения штока» - проверка положения штока в позиции
«втянут». Включаются электромагниты Y1 и Y2 гидрозамков, Y4 основного
распределителя, Y9 основного клапана давления, электродвигатели Дупр и Досн.
17. «Мультиплицирование штоковой полости» - мультиплицирование
штоковой
полости.
Включается
электромагнит
клапана
Y11
давления
Инв. № дубл.
Взам. инв. №
Подп. и дата
мультипликаторов и основной электродвигатель Досн, а также один из
электромагнитов
Y7
или
в
Y8,
зависимости
от
положения
поршня
мультипликатора.
18. «Выдержка штоковой полости» - выдержка штоковой полости под
давлением. Включен только электромагнит Y9 распределителя управления
захватами.
19, 23. «Декомпрессия» - сброс давления в полостях. Включаются
электромагниты Y1 и Y2, а также электродвигатель управления Дупр.
20. «Выдвижение штока» - выдвижение штока гидроцилиндра. Включаются
электромагниты Y1 и Y2 гидрозамков, Y3 основного распределителя, Y9
Инв. № подп
Подп. и дата
основного клапана давления, электродвигатели Дупр и Досн.
21. «Мультиплицирование поршневой полости» - мультиплицирование
поршневой полости. Включается
электромагнит
Y11 клапана давления
мультипликаторов, электромагнит Y2 гидрозамка штоковой полости (для
исключения эффекта «мультиплицирования» самим гидроцилиндром),
Лист
ВКР "Разработка модели стенда
Ли Изм.
т
№ докум.
Подп.
Дат
а
для испытания силовых гидроцилиндров
"
63
Инв. № подп
ВКР "Разработка модели стенда
Ли Изм.
т
№ докум.
Подп.
Дат
а
для испытания силовых гидроцилиндров
Лист
"
64
Инв. № дубл.
Взам. инв. №
Подп. и дата
Рисунок 3.3 -.Циклограмма работы стенда.
Подп. и дата
основной электродвигатель Досн, а также один из электромагнитов Y5 или Y6, в
зависимости от положения поршня мультипликатора.
22. «Выдержка поршневой полости» - выдержка поршневой полости под
давлением. Включен только электромагнит Y9 распределителя управления
захватами.
«Страгивание и холостой ход» - испытание на страгивание и холостой ход,
характеризующееся шестью состояниями стенда.
24. «Выдвижение штока» - выдвижение штока гидроцилиндра. Включаются
электромагниты Y1 и Y2 гидрозамков, Y3 основного распределителя, Y9
основного клапана давления, электродвигатели Дупр и Досн.
25. «Подготовка страгивания» - подготовка испытания на страгивание и
холостой ход. Включены электромагниты Y1, Y2, Y4, и электродвигатель Дупр.
26. «Страгивания при втягивании» - испытание на страгивание и холостой
ход. Включены электромагниты Y1, Y2, Y4 и электродвигатели Дупр и Досн.
27. «Втягивание штока» - втягивание штока гидроцилиндра. Включаются
электромагниты Y1 и Y2 гидрозамков, Y4 основного распределителя, Y9
28. «Подготовка страгивания» - подготовка испытания на страгивание и
холостой ход. Включены электромагниты Y1, Y2, Y3, и электродвигатель Дупр.
29. «Страгивание при выдвижении» - испытание на страгивание и холостой
ход. Включены электромагниты Y1, Y2, Y3 и электродвигатели Дупр и Досн.
30. «Сброс давления» - см. поз.2.
31. «Ожидание» - см. поз.4.
Инв. № дубл.
Взам. инв. №
Подп. и дата
основного клапана давления, электродвигатели Дупр и Досн.
3.3 Разработка программного обеспечения
Инв. № подп
Подп. и дата
Программное обеспечение стенда состоит из следующих программ:
1.
«Гидросила» – основная программа, предназначена для индикации
состояния стенда, ввода основных параметров и сохранения отчетов об
испытаниях ,
Лист
ВКР "Разработка модели стенда
Ли Изм.
т
№ докум.
Подп.
Дат
а
для испытания силовых гидроцилиндров
"
65
2.
«PS» – утилита, предназначенная для создания новой учетной записи
оператора стенда (имени и пароля). При отсутствии имени оператора и
соответствующего ему пароля проведение испытаний на стенде будет
недоступно.
3.
«База ЦГ» – утилита, предназначенная для создания записей о
типоразмерах гидроцилиндров и их параметрах.
4.
«Осциллограмма»
3.3.1 Программа «Гидросила»
Предназначена
для
индикации
состояния
стенда,
ввода
основных
параметров, сохранения данных и отчетов об испытаниях.
Интерфейс
программы
представляет
собой
элементы
отображения,
Подп. и дата
Инв. № дубл.
Взам. инв. №
Подп. и дата
индикации и ввода параметров, объединенных в группы (рисунок 25).
Инв. № подп
Рисунок 3.4 – Программа «Гидросила»
Лист
ВКР "Разработка модели стенда
Ли Изм.
т
№ докум.
Подп.
Дат
а
для испытания силовых гидроцилиндров
"
66
Группа 1 – индикатор готовности к испытаниям.
Цвет индикатора зеленый – стенд готов к испытаниям. Цвет индикатора
красный – стенд не готов к испытаниям (в этом случае запуск стенда
невозможен).
Группа 2 – индикация состояния оборудования.
- «Температура» – индикация температуры рабочей жидкости. Цвет
индикатора зеленый – значение температуры рабочей жидкости в допустимых
пределах. Цвет индикатора красный – значение температуры рабочей жидкости
вне допустимого предела.
- «Захваты» – индикация состояния захватов. Цвет индикатора зеленый –
захваты закрыты. Цвет индикатора красный – захваты открыты или закрыты не
до конца.
- «Уровень масла» – индикация состояния уровня рабочей жидкости в баке.
Цвет индикатора зеленый – уровень выше минимально допустимого. Цвет
индикатора красный – уровень ниже минимально допустимого.
Группа 3 – приборы для отображения параметров давления
Инв. № дубл.
Взам. инв. №
Подп. и дата
Данные
приборы
служат
для
отображения
текущего
давления
в
соответствующих полостях объекта испытаний (соответствуют манометрам,
установленным в системе для показания давления). Единицы измерения – МПа
(мегапаскаль).
Группа 4 – индикация состояния защитных экранов.
Четыре индикатора соответствуют четырем защитным экранам (слева
направо экран 1, экран 2, экран 3, экран 4). Цвет индикатора зеленый –
соответствующий защитный экран закрыт. Цвет индикатора красный –
соответствующий защитный экран открыт или закрыт неплотно.
Группа 5 – индикация выбора видов испытания.
Инв. № подп
Подп. и дата
Цвет индикатора зеленый (включен) – соответствующий вид испытания
выбран. Цвет индикатора тёмный (выключен) – соответствующий вид
испытания проводиться не будет.
Группа 6 – прибор для отображения параметров давления
Лист
ВКР "Разработка модели стенда
Ли Изм.
т
№ докум.
Подп.
Дат
а
для испытания силовых гидроцилиндров
"
67
Данный прибор показывает разность давлений между напорной и сливной
магистралями при испытаниях на страгивание и холостой ход. Единицы
измерения – МПа (мегапаскаль).
Группа 7 – прибор для отображения температуры
Данный прибор служит для отображения температуры рабочей жидкости.
Цвет рабочей части прибора красный – температура не соответствует
допустимой. Цвет рабочей части прибора зеленый – температура соответствует
допустимой. Единицы измерения – град С (градус по шкале Цельсия).
Группа 8 – отображение параметров при испытаниях холостого хода
- «допустимое» – показывает максимально допустимое (заданное) давление
холостого хода. Единицы измерения – МПа (мегапаскаль).
- «текущее при выдвижении» – показывает давление холостого хода
текущего гидроцилиндра при выдвижении. Единицы измерения – МПа
(мегапаскаль).
- «текущее при втягивании» – показывает давление холостого хода
текущего гидроцилиндра при втягивании. Единицы измерения – МПа
Инв. № дубл.
Взам. инв. №
Подп. и дата
(мегапаскаль).
Группа 9 – отображение параметров при испытаниях на страгивание
- «допустимое» – показывает максимально допустимое (заданное) давление
страгивания. Единицы измерения – МПа (мегапаскаль).
- «текущее при выдвижении» – показывает давление страгивания текущего
гидроцилиндра при выдвижении. Единицы измерения – МПа (мегапаскаль).
- «текущее при втягивании» – показывает давление страгивания текущего
гидроцилиндра при втягивании. Единицы измерения – МПа (мегапаскаль).
Группа
10
–
отображение
параметров
функционирования
и
мультиплицирования
Инв. № подп
Подп. и дата
- «Функционирование. Текущий цикл» – показывает число проведенных
циклов при испытаниях на функционирование. Цвет подсветки оранжевый –
идёт испытание на функционирование.
- «Мультиплицирование. Штоковая полость» – показывает время выдержки
под давлением штоковой полости объекта испытания. Единицы измерения – с
Лист
ВКР "Разработка модели стенда
Ли Изм.
т
№ докум.
Подп.
Дат
а
для испытания силовых гидроцилиндров
"
68
(секунда). Цвет подсветки оранжевый – идёт выдержка штоковой полости под
давлением.
- «Мультиплицирование. Поршневая полость» – показывает время
выдержки под давлением поршневой полости объекта испытания. Единицы
измерения – с (секунда). Цвет подсветки оранжевый – идёт выдержка поршневой
полости под давлением.
Группа 11 – отображение уставок давления и расхода
«Давление» – показывает заданное давление при испытании на прочность.
Единицы измерения – МПа (мегапаскаль)
«Расход» – показывает заданный расход рабочей жидкости. Единицы
измерения – л/мин (литр в минуту)
Группа 12 – Отображение состояния стенда
Текстовое поле служит для отображения информации о состоянии стенда.
Индикаторы предназначены для отображения текущего вида проводимого
испытания. Цвет индикатора зеленый (включен) – соответствующий вид
испытания проводится на стенде. Цвет индикатора тёмный (выключен) –
Инв. № дубл.
Взам. инв. №
Подп. и дата
соответствующий вид испытания прошел или не начинался.
Группа 13 – Индикация проведения испытания
Цвет
индикатора
темный
(выключен),
текст
надписи:
«Ожидание
испытания» – стенд находится в состоянии ожидания испытания. Цвет
индикатора меняется с зеленого на жёлтый (мигание), текст надписи:
«Внимание! идёт испытание», надпись меняет цвет с черного на красный
(мигание) – проводится испытание.
Группа 14 – Параметры объекта испытаний
«Гидроцилиндр» – выбор типоразмера объекта испытаний из базы
гидроцилиндров или ввод названия.
Инв. № подп
Подп. и дата
«Обновить список» – кнопка предназначена для считывания базы
гидроцилиндров в том случае, если база была обновлена после запуска
программы «Гидросила».
«Параметры» – кнопка предназначена для отображения подробной
информации о выбранном гидроцилиндре.
Лист
ВКР "Разработка модели стенда
Ли Изм.
т
№ докум.
Подп.
Дат
а
для испытания силовых гидроцилиндров
"
69
«№ гидроцилиндра» – ввод номера гидроцилиндра.
Если поля «Гидроцилиндр» и «№ гидроцилиндра» пусты, то запуск стенда
невозможен. При этом названия полей будут подсвечены красным цветом.
Группа 15 – данные оператора
«Оператор» – ввод имени оператора (логин)
«Пароль» – ввод пароля, соответствующего имени оператора
Если имя оператора и пароль не соответствуют, запуск стенда невозможен.
При этом названия полей будут подсвечены красным цветом.
В полях групп 14 и 15 допустимо вводить только русские и латинские
буквы, иначе работоспособность программы НЕ ГАРАНТИРУЕТСЯ! В случае
если маркировка гидроцилиндра содержит спецсимволы, например «/», то их
следует заменять на дефис «-», что допустимо. Также рекомендуется в качестве
знака «х» использовать русскую букву «х» (ха).
Ввод данных оператора осуществляется только в автоматическом и
полуавтоматическом режимах. Если выбран ручной режим, то необходимо
переключится в автоматический или полуавтоматический режим, ввести данные
Инв. № дубл.
Взам. инв. №
Подп. и дата
оператора и вернуться в ручной режим.
3.3.2 Утилита «PS»
Утилита «PS» предназначена для добавления новых операторов в базу
данных пользователей, имеющих доступ к программе «Гидросила» и для
восстановления забытых паролей (рисунок 3.5).
Для записи нового оператора следует ввести его имя (логин) и выбранный
пароль в соответствующие поля, затем нажать кнопку «Ввести данные».
Появится сообщение, что данные успешно сохранены, это означает, что
Инв. № подп
Подп. и дата
пользователь добавлен в базу данных и может работать с программой
«Гидросила», используя сохраненные имя оператора (логин) и пароль. Пароль
должен состоять не менее чем из четырех символов.
Лист
ВКР "Разработка модели стенда
Ли Изм.
т
№ докум.
Подп.
Дат
а
для испытания силовых гидроцилиндров
"
70
Рисунок 3.5 – Рабочее окно утилиты «PS»
Для восстановления пароля необходимо ввести ранее сохраненное имя
оператора (логин) и нажать кнопку «Запрос пароля». В поле «Восстановленный
пароль» появится утерянный пароль.
Инв. № дубл.
Взам. инв. №
Подп. и дата
Например,
имя оператора (логин): Иванов (или Иванов И.А.);
пароль: гидросила.
Все данные об операторах и паролях хранятся в файле ssap.bin, который
находится в папке: D:\Gidrosila.
3.3.3 Утилита «База ЦГ»
Утилита «База ЦГ» предназначена для создания базы гидроцилиндров с
указанием их параметров испытания (рисунок 3.6).
Инв. № подп
Подп. и дата
В поле «Расположение базы данных гидроцилиндров» вводится путь
расположения файла базы гидроцилиндров Hdb.txt. Тип файла – текстовый. По
умолчанию файл базы находится в папке: D:\Gidrosila.
Лист
ВКР "Разработка модели стенда
Ли Изм.
т
№ докум.
Подп.
Дат
а
для испытания силовых гидроцилиндров
"
71
В
поле
«Наименование
гидроцилиндра»
выбирается
гидроцилиндр,
находящийся в базе. При этом его параметры испытания отображаются на
вкладке «Текущий гидроцилиндр» в соответствующих полях (рисунок 3.6, а).
Удаление выбранного гидроцилиндра из базы производится кнопкой
«Удалить» или комбинацией клавиш Ctrl+F8. При этом появляется диалоговое
Подп. и дата
окно о подтверждении удаления (рисунок 3.6, б).
Инв. № подп
Подп. и дата
Инв. № дубл.
Взам. инв. №
а)
б)
Рисунок 3.6 – Утилита «База ЦГ»
Число записей гидроцилиндров в базе отображается в поле «Всего в базе».
Добавление новой записи в базу производится на вкладке «Новый
гидроцилиндр» с помощью кнопки «Добавить» или комбинации клавиш Ctrl+F4
(рисунок 3.7). В соответствующие поля вводится обозначение гидроцилиндра,
Лист
ВКР "Разработка модели стенда
Ли Изм.
т
№ докум.
Подп.
Дат
а
для испытания силовых гидроцилиндров
"
72
допустимые давления страгивания, холостого хода, внутренних перетечек,
герметичности и расход. Давление герметичности является исходным для
испытания на прочность. Давление внутренних перетечек представлено для
информации, устанавливается для некоторых типов гидроцилиндров (при
Инв. № дубл.
Взам. инв. №
Подп. и дата
испытаниях на прочность непосредственно не используется).
Рисунок 3.7 – Добавление новой записи
Если обозначение нового гидроцилиндра совпадает с обозначением
гидроцилиндра, имеющегося в базе, то выводится предупреждение о совпадении
имен (рисунок 3.8, а). Если выбрать «Да», то параметры существующего
гидроцилиндра будут заменены новыми.
Если заданы не все параметры или значения некоторых параметров равны
Инв. № подп
Подп. и дата
нулю, то названия соответствующих полей будут подсвечены красным цветом.
При попытке добавить гидроцилиндр с ошибочными параметрами в базу
выводится предупреждение о некорректном вводе данных (рисунок 3.8, б).
Лист
ВКР "Разработка модели стенда
Ли Изм.
т
№ докум.
Подп.
Дат
а
для испытания силовых гидроцилиндров
"
73
В поле «Обозначение гидроцилиндра» допустимо вводить только русские,
латинские буквы и цифры, а также символ «-», который рекомендуется
применять вместо часто используемого «/».
Инв. № дубл.
Взам. инв. №
Подп. и дата
а)
б)
Рисунок 3.8 – Диалоговые окна: а) при совпадении обозначений
гидроцилиндров; б) при некорректном вводе данных
Инв. № подп
Подп. и дата
Выход из программы осуществляется кнопкой «Выход» или комбинацией
клавиш Ctrl+F12.
Лист
ВКР "Разработка модели стенда
Ли Изм.
т
№ докум.
Подп.
Дат
а
для испытания силовых гидроцилиндров
"
74
3.3.4 Утилита «Осциллограмма»
Утилита «Осциллограмма» предназначена для просмотра осциллограмм
Рисунок 3.9 – Утилита «Осциллограмма»
В строке «file path» указывается файл данных испытанного гидроцилиндра.
Файлы данных находятся в папке D:\Gidrosila\data. При этом в соответствующих
полях появляются имя оператора, дата выполнения и марка гидроцилиндра.
Инв. № дубл.
Взам. инв. №
Подп. и дата
давления испытанных гидроцилиндров (рисунок 3.9).
3.3.5 Описание программы работы стенда в среде LabVIEW
Инв. № подп
Подп. и дата
LabVIEW (англ. Laboratory Virtual Instrumentation Engineering Workbench)
— это среда разработки иплатформа для выполнения программ, созданных на
графическом языке программирования «G» фирмыNational Instruments (США).
Первая версия LabVIEW была выпущена в 1986 году для Apple Macintosh, в
Лист
ВКР "Разработка модели стенда
Ли Изм.
т
№ докум.
Подп.
Дат
а
для испытания силовых гидроцилиндров
"
75
настоящее время существуют версии для UNIX, Linux, Mac OS и пр., а наиболее
развитыми и популярными являются версии для Microsoft Windows.
LabVIEW используется в системах сбора и обработки данных, а также для
управления техническими объектами и технологическими процессами.
Идеологически LabVIEW очень близка к SCADA-системам, но в отличие от них
в большей степени ориентирована на решение задач не столько в области АСУ
ТП, сколько в области АСНИ
На рисунке 3.10 представлен основной цикл (программа) для ПЛК. Она
состоит из следующих подпрограмм:
а) «Прогрев»;
б) «Стоп»;
в) «Функционирование»;
г) «Прочность»;
д) «Страгивание»;
Подп. и дата
Инв. № дубл.
Взам. инв. №
Подп. и дата
е) «Стоп - ошибка»;
Инв. № подп
Рисунок 3.10 – Основной цикл работы программы ПЛК,
Лист
ВКР "Разработка модели стенда
Ли Изм.
т
№ докум.
Подп.
Дат
а
для испытания силовых гидроцилиндров
"
76
Подпрограмма «Прогрев» осуществляет управление нагревательными
элементами стенда и поддерживает рабочую температуру жидкости в
гидросистеме стенда.
Подпрограмма «Стоп» (рисунок 3.11)- основная подпрограмма в которой
находится стенд в режиме ожидания (испытания не производятся). Здесь
осуществляется контроль работы системы, калибровка настройки клапана
Инв. № подп
Подп. и дата
Инв. № дубл.
Взам. инв. №
Подп. и дата
давления, контроль расхода насоса и контроль возможности запуска испытаний.
Рисунок 3.11 – Подпрограмма «Стоп».
Подпрограмма
«Функционирования»
(рисунок
3.12)-
осуществляет
контроль текущего числа циклов работы цилиндра, контроль положения штока
гидроцилиндра цилиндра (выдвижения, втягивания).
Подпрограмма «Прочность» (рисунок 3.13)- осуществляет контроль
выбора режима работы (при нажатой соответствующей кнопке), цикл испытания
Лист
ВКР "Разработка модели стенда
Ли Изм.
т
№ докум.
Подп.
Дат
а
для испытания силовых гидроцилиндров
"
77
на прочность (подпрограммы «Контроль положения», «Мультипликация
штоковой полости», «Вывод штока», «Мультипликация поршневой полости»,
Рисунок 3.12 – Подпрограмма «Функционирование».
Инв. № подп
Подп. и дата
Инв. № дубл.
Взам. инв. №
Подп. и дата
«Сбор даннаых»).
Рисунок 3.13 – Подпрограмма «Прочность».
Лист
ВКР "Разработка модели стенда
Ли Изм.
т
№ докум.
Подп.
Дат
а
для испытания силовых гидроцилиндров
"
78
Подпрограмма «Страгивания» (рисунок 3.14) – осуществляет контроль
страгивания (при выбранном режиме испытания), хода цилиндра (подпрограммы
«Выдвижение штока», «Втягивание штока», «Выдвижение штока»).
Рисунок 3.14 – Подпрограмма «Страгивание».
давления в полостях гидроцилиндра при неисправностях.
Инв. № подп
Подп. и дата
Инв. № дубл.
Взам. инв. №
Подп. и дата
Подпрограмма «Стоп - ошибка» (рисунок 3.15) – осуществляет сброс
Рисунок 3.15 – Подпрограмма «Стоп-ошибка».
Лист
ВКР "Разработка модели стенда
Ли Изм.
т
№ докум.
Подп.
Дат
а
для испытания силовых гидроцилиндров
"
79
Подпрограмма «Неисправности» (рисунок 3.16) - при возникновении
неисправности («Утечка из штоковой полости», «Утечка из поршневой
полости», «Превышение времени набора давления», «Превышения давления
мультипликации
на
5МПа»,
«Температура
жидкости
больше
700 С»,
«Превышение допускаемого давления страгивания») выводит ошибку в
Рисунок 3.16 – Подпрограмма «Неисправности».
Программа «Гидросила» (рисунок 3.17) выводит параметры испытаний
гидроцилиндра на экран оператора.
Инв. № подп
Подп. и дата
Инв. № дубл.
Взам. инв. №
Подп. и дата
программу «Гидросила».
Лист
ВКР "Разработка модели стенда
Ли Изм.
т
№ докум.
Подп.
Дат
а
для испытания силовых гидроцилиндров
"
80
Инв. № подп
ВКР "Разработка модели стенда
Ли Изм.
т
№ докум.
Подп.
Дат
а
для испытания силовых гидроцилиндров
Лист
"
81
Инв. № дубл.
Взам. инв. №
Подп. и дата
Рисунок 3.17 – Основной цикл программы «Гидросила».
Подп. и дата
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В настоящей выпускной квалификационной работе
1) проведен обзор и анализ схем стендов и существующих их моделей,
выявлены их достоинства и недостатки;
2)
разработана
отличающаяся
конструкция
возможностью
стенда
модели
сокращения
времени
«Гидросила
испытаний
–
2М»,
партии
гидроцилиндров за счёт совмещения операций испытания и подготовки к
испытаниям, а также использованием современного гидрооборудования и
усовершенствованной системой управления;
3) спроектированы гидравлические и электросхемы;
4) проведён расчёт и выбор основного гидравлического оборудования;
5) проведён расчёт и выбор основного электрооборудования оборудования
и оборудования системы управления;
6)
разработаны
циклограмма,
алгоритмы
работы
и
программное
обеспечение.
экономическую эффективность испытаний силовых гидроцилиндров за счёт
уменьшения
межоперационного
времени,
а
также
улучшить
качество
выпускаемой продукции.
Инв. № подп
Подп. и дата
Инв. № дубл.
Взам. инв. №
Подп. и дата
Разработанный стенд модели «Гидросила – 2М» позволит повысить
Лист
ВКР "Разработка модели стенда
Ли Изм.
т
№ докум.
Подп.
Дат
а
для испытания силовых гидроцилиндров
"
82
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
1. ГОСТ 2.721 – 74. Обозначения условные графические в схемах. Обозначения
общего применения. – Введ. 1975-07-01. - М. :Стандартинформ, 1975. – 82 с.
2. Автоматический преобразователь интерфейсов USB/RS-485 ОВЕН АС4. –
Режим
доступа:
http://www.owen.ru/catalog/avtomaticheskij
_preobrazovatel_interfejsov_usb_rs_485_owen_as4/opisanie
(дата
обращения
15.12.2014)
3. Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя. В 3-х Т.1 - 8-е
изд., перераб. и доп. Под ред. И.Н.Жестковой - М.: Машиностроение, 1980 г.
- 559 с.
4. Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя: В 3т. Т.3 – 8-е
изд., перераб. и доп. Под ред. И.Н.Жестковой. – М.: Машиностроение, 2001.
– 864 с.: ил.
5. 16.
Башта
Т.
М.
Гидропривод
и
гидропневмоавтоматика.
М.:
Машиностроение, 1972 – 320 с.
Инв. № дубл.
Взам. инв. №
Подп. и дата
6. Гидравлика,
гидромашины
и
гидроприводы:
Учебник
для
машино-
строительных вузов / Т.М. Башта, С.С. Руднев, Б.Б. Некрасов и др. – 2-е изд.,
перераб. – М.: Машиностроение, 1982. – 423 с.
7. Иванова, Г. С. Технология программирования : Учебник для вузов. – М.: Издво МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2002. – 320 с.: ил.
8. Китаев В.Е. Расчёт источников питания устройств связи: Учеб. пособие для
вузов/ В.Е. Китаев, А.А. Бокуняев, М.Ф. Колканов; Под ред. А.А. Бокуняева.
– М.: Радио исвязь 1993. – 232 с.: ил.
9. Копылов, И.П. Справочник по электрическим машинам: в 2 т. Т.2 / И.П
Копылов, Б.К. Клоков. – М.: Энергоатомиздат, 1989. – 688 с.
Инв. № подп
Подп. и дата
10.Кочетов В. Т., Павленко А. Д., Кочетов М. В. Сопротивление материалов. –
Ростов-на-Дону: Феникс, 2001. – 368 с.
11.Кьоу, Дж. Объектно-ориентированное программирование Учебный курс /
Дж. Кьоу, М. Джеанини. – СПб.: Питер, 2005. – 238 с.: ил.
Лист
ВКР "Разработка модели стенда
Ли Изм.
т
№ докум.
Подп.
Дат
а
для испытания силовых гидроцилиндров
"
83
12.Лепешкин А. В. Гидравлические и пневматические системы: Учебник для
сред. Проф. Образования / А. В. Лепешкин, А. А. Михайлин; Под ред. Ю. А.
Беленкова. – М.: Издательский центр «Академия», 2004. – 336 с.
13.Марков Н. Н., Осипов В. В., Шабалина М. Б. Нормирование точности в
машиностроении: Учеб. Для машиностроит. спец. вузов. / Под ред. Ю. М.
Соломенцева. – 2-е изд., испр. и доп. – М.: Высш. Шк.; Издательский центр
«Академия», 2001. – 335 с.
14.Мэк
Р.
Импульсные
источники
питания.
Теоретические
основы
проектирования и руководство по эксплуатации/ Пер. с англ. – М.:
Издательский дом «Додэка – XXI», 2008. – 272с.: ил. (Серия силовая
электроника»).
15.Орлов П. И. Основы конструирования. Справочно-методическое пособие в 3х книгах. – 2-е изд., перераб. и доп. М.: Машиностроение, 1977.
16.Пускатели
–
Режим
доступа:
http://www.ielektro.ru/pp_rdc=k/ClassCat
57260.html (дата обращения 15.12.2014).
17.Потёмкин
А.
Трёхмерное
твердотельное
моделирование.
–
М.:
Инв. № дубл.
Взам. инв. №
Подп. и дата
КомпьютерПресс, 2002. – 296 с.
18.Примеры расчетов по гидравлике. Учеб. пособие для вузов. Под. ред. А.Д.
Альтшуля. – М.: Стройиздат, 1976. – 255 с.
19.Решетов Д. Н. Детали машин: Учебник для студентов машиностроительных и
механических специальностей вузов. – 4-е изд., перераб. и доп. – М.:
Машиностроение, 1989. – 496 с.
20.Свешников В.К. Станочные гидроприводы: Справочник/ - 3-е изд., перераб. и
доп. – М.: Машиностроение. 1995. – 448 с.
21.Справочник по гидравлическим расчетам. / Под. ред. П.Г. Киселе-ва. – М.:
Энергия, 1972. 312 с.
Инв. № подп
Подп. и дата
22.Справочное руководство по черчению / В. Н. Богданов, И. Ф. Малежик, А. П.
Верхола и др. – М.: Машиностроение, 1989. – 846 с.
23.Схиртладзе А.Г. Технологические процессы в машиностроении: Учебник /
Схиртладзе А.Г., Ярушин С.Г. – 2-е изд., перераб. и доп. – Старый Оскол:
ТНТ, 2008. – 524 с.
Лист
ВКР "Разработка модели стенда
Ли Изм.
т
№ докум.
Подп.
Дат
а
для испытания силовых гидроцилиндров
"
84
24.Тревис Д. LabVIEW для всех / Д. Тревис – М.: ДМК Пресс, 2004. – 544 с.
25.Усатенко, С.Т. Выполнение электрических схем по ЕСКД: справочник / С.Т.
Усатенко, Т.К. Каченюк, М.В. Терехова. – М.: Издательство стандартов,
Инв. № подп
Подп. и дата
Инв. № дубл.
Взам. инв. №
Подп. и дата
1989. – 325 с.
Лист
ВКР "Разработка модели стенда
Ли Изм.
т
№ докум.
Подп.
Дат
а
для испытания силовых гидроцилиндров
"
85
Инв. № подп
Подп. и дата
Инв. № дубл.
Взам. инв. №
Подп. и дата
ПРИЛОЖЕНИЕ
Лист
ВКР "Разработка модели стенда
Ли Изм.
т
№ докум.
Подп.
Дат
а
для испытания силовых гидроцилиндров
"
86
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа