гидропривод_мет_машин

Таблица 12.7 Устройства обработки и преобразования сигналов

150

Элемент памяти представляет собой устройство, в котором при по­ ступлении входных сигналов значение выходных сигналов меняется на противоположное и сохраняется даже при изменении значения входных сигналов на нулевые. Линии обратной связи служат для введения в СУ промежуточных сигналов, определяемых состоянием выходов системы и назначением элементов обратной связи. Сигналы от элементов обратной связи в совокупности с входными сигналами определяют внутреннее со­ стояние СУ.

Рис. 12.1. Элемент памяти на электромагнитном реле

Под состоянием СУ понимают совокупность значений входных, выходных и промежуточных переменных в некотором период времени, в течение которого указанные переменные сохраняют неизменные значе­ ния. Различают устойчивые состояния СУ, когда состояния входных, вы­ ходных и промежуточных переменных остаются неизменными, и неус­ тойчивыми, когда состояние входных переменных изменилось, а состоя­ ние промежуточных и выходных переменных еще им не соответствует.

В случае, например, когда состояния входов не могут иметь "ме­ сто или когда проектировщику безразлично, как в данном случае сра­ батывает СУ, состояние входных переменных называют условным.

151

12.6. Синтез однотактных систем управления

Синтез однотактных систем управления выполняют разными мето­ дами. Ниже мы рассмотрим один из них, который основывается на ис­ пользовании таблицы состояния или таблицы истинности.

Для примера построим систему управления цилиндром, шток ко­ торого выдвигается при включении двух из трех входных устройств.

По заданным условиям функционирования составляется таблица состояний, в которую записываются все возможные комбинации входных переменных. Для каждой комбинации проставляется соответствующее значение выходной функции f.

Условное состояния в данном случае отмечено (см. табл. 12.8) «звездочкой». На дальнейших этапах с целью получения более простого выражения для выходной функции мы можем ее заменить 0 или 1.

В соответствии с вышеуказанными правилами перехода от таблич­ ной формы записи к алгебраической запишем:

Логическая функция записывается для каждого возможного выхо­ да (в данном примере для одного выхода). Найденная из таблицы состоя­ ний функция содержит избыточность и поэтому нуждается в упрощении. Упрощение сводится к минимизации числа членов логической функции, числа переменных в каждом члене и числа знаков логических операций.

152

Анализ логического уравнения показывает, что если задать для ус­ ловного состояния (обозначенного в таблице звездочкой) значение, рав­ ное 1, и ввести его в логическую функцию, то оно будет отличаться от имеющихся членов значением одной переменной. Это позволит, исполь­ зуя соотношения булевой алгебры, упростить вы­

ражения. Итак:

Группируя, полу­

чим:

Рис. 12.2. Электроконтактная схема

Для построения СУ в соответствии с полученной структурной формулой потребуется пять простейших логических элементов. Но можно еще более упростить вы­ ражение и свести к четырем, если преобразовать данную формулу путем вынесения за скобки переменной

Схема реализации данной функции приведена на рис. 12.2..

153

12.7. Синтез многотактной системы управления

Для управления гидроприводом в соответствии с заданной диа­ граммой перемещения гидроцилиндра строится электроконтактная прин­ ципиальная схема.

Система управления будет запитана от постоянного источника тока напряжением 24 В. Дтя контроля за источником питания предусмотрим сигнальную лампу ЛО (токопровод 1), непосредственно включенную в сеть.

Рис. 12.3. Включение электродвигателя и размещение сигнальных элементов

Для запуска насоса гидросистемы служит кнопка «Пуск» (токопровод 2), обеспечивающая включение электродвигателя насоса посредством контакта реле К (на схеме не указано), а для его отключения служит кнопка «Выкл» (доминирующее отключение). Самоподхват реле К обес­ печим размещением нормально разомкнутого контакта К в параллельной ветви (токопровод 3). Включение электродвигателя насосной станции можно осуществлять одновременно с питанием системы управления. Следовательно, его можно исключить из системы управления гидропри­ водом. В дальнейшем будем считать, что это происходит именно так, и не будем показывать на схеме.

154

За состоянием работы системы будут помогать отслеживать три сигнальные лампы Л1, Л2 и ЛЗ. Л1 будет сигнализировать о недопустимо малом давлении во всасывающей ветви, лампа Л2 сигнализировать о пре­ вышении некоторого порогового значения в нагнетательной ветви, а лам­ па ЛЗ - о нормальной работе гидроаккумулятора. Каждая из ламп сраба­ тывает в соответствии со своим элементом ввода сигналов реле давления РД1, РД2 и РДЗ. Чтобы не затенять чертеж, в дальнейшем построении принципиальной схемы эти элементы не показаны.

Для управления основным распределителем предусмотрим использо­ вание кнопки S, которая обеспечит включение катушки реле К1. После­ довательность включения электромагнитов распределителей будет опре­ деляться срабатыванием концевых датчиков Д1, Д2, ДЗ.

Здесь Д1 - электронный датчик индукционного типа, Д2 - емкост­ ного типа, а ДЗ - оптоэлектронного типа.

Рис.12.4. Размещение блокировочных устройств и элементов ввода сигналов схемы управления гидроприводом

На схеме, представленной на рис. 12.4, показана установка датчика Д1, который определяет начало работы системы управления в цикловом ре­ жиме. Датчики Д2 и ДЗ, а также реле времени РВ, необходимое нам для задания выдержки времени на выполнение срабатывания распределите­ лей, согласно диаграмме перемещения, пока не подсоединены. Электро­ магниты, управляющие основным распределителем (Р4) Y l , Y2 и вспомо­ гательным распределителем (Р5) Y3, размещаем в правой стороне схемы. Кроме этого, нам потребуется для синтеза схемы еще одно реле давления РД5, которое обеспечит возвращение штока в исходное положение при достижении уровня давления определяемого этим реле. При построении

155

схемы рассмотрим возможность использования вместо него уже имею­ щихся в схеме реле давлений.

Для синтеза цикловых систем управления существуют различные методы. В данном случае воспользуемся «шинным» методом. Для этого вначале в соответствии с заданной диаграммой перемещения построим структурную формулу. В ней будут приняты следующие обозначения.

ГЦ- и ГЦ+ - это соответственно втягивание и выдвижение гидро­ цилиндра ГЦ. ГЦ—и ГЦ++ - это быстрое втягивание и выдвижение гид­ роцилиндра ГЦ.

Имеем

ГЦ+ ГЦ - - Г Ц++ ГЦ - -.

Определяем количество шин. В соответствии с правилами в дан­ ном случае мы должны предусмотреть 4 шины

Для переключения шин воспользуемся сигналами от датчиков Д1, Д2, ДЗ, а также от реле давления РД5 и реле времени РВ. Первая шина будет включаться после нажатия кнопки S и при соблюдении следующих условий: шток цилиндра находится в крайнем левом положении (задейст­ вован датчик Д1), уровень масла соответствует нормальному (датчик уровня РУ), температура масла в баке не превышает предельного значе­ ния (датчик температуры РТ). Логическая функция, обеспечивающая включение 1-й шины, будет выглядеть так:

Включение первой шины обеспечит включение электромагнита Y1 распределителя Р4 и электромагнита Р5. Шток гидроцилиндра ГЦ будет выдвигаться с медленной скоростью (жидкость идет через дроссель РД4). После того, как шток выдвинется до первого упора (концевой датчик Д2), датчик Д2 выдает сигнал, который совместно с сигналом от реле давле­ ния РД5 обеспечивает переключение шин (с 1 на 2). Таким образом, ло­ гическая функция, включающая вторую шину, будет выглядеть так:

Ко второй шине подключается электромагнит Y2 распределителя Р4. Шток цилиндра будет втягиваться с большей скоростью, так как при этом распределитель Р5 будет отключен и жидкость будет перемещаться по линии, минуя дроссель РД4.

После возвращения штока гидроцилиндра ГЦ в исходное положе­ ние сработает датчик Д1 и будет подаваться сигнал на реле времени РВ.

156

После выдержки времени, определяемой настройкой РВ и условиями ра­ боты гидросхемы, на выходе из реле времени будет вырабатываться сиг­ нал, который приведет к переключению шин. Логическая функция, обес­ печивающая включение третьей шины, будет выглядеть так:

Д1 & РВ.

К третьей шине подсоединяется электромагнит Y1 гидрораспределите­ ля Р4. Шток гидроцилиндра ГЦ будет выдвигаться с максимальной скоро­ стью до конечного положения. После срабатывания оптоэлектронного дат­ чика ДЗ будет выработан сигнал, который можно использовать для пере­ ключения шин. Таким образом, включение четвертой шины буде осущест­ вляться датчиком ДЗ.

Подача питания к четвертой шине приведет к срабатыванию электро­ магнита Y2 распределителя Р4 и к возвращению штока ГЦ в исходное положение с максимальной скоростью (дроссель ДР; отключен). По воз­ вращении штока гидроцилиндра ГЦ в исходное положение датчик Д1 вырабатывает сигнал на отключение четвертой шины. На этом цикл за­ канчивается.

Принципиальная электроконтактная схема управления гидропри­ водом представлена на рис. 12.5.

12.8.Элементы гидроавтоматики

спропорциональным управлением

Гидрораспределители и напорные клапаны дискретного типа работа­ ют в качестве направляющей или поддерживающей определенное давле­ ние гидроаппаратуры. Для регулирования основных параметров гидро­ системы - расхода и давления, необходимо применять дроссели, клапаны давления различных конструкций. Количество данной дополнительной гидроаппаратуры определяется количеством ступеней регулирования расхода и давления, что значительно усложняет конструкцию гидропри­ вода машины.

В последнее время в сложных металлургических и подъемно- транспортных машинах нашли применение распределители и другие гид­ роаппараты с пропорциональным управлением. С их помощью можно осуществлять разностороннее управление гидроцилиндрами, в частности, управлять ускорением, перемещением и торможением гидродвигателя.

157

Рис. 12.5. Принципиальная электроконтактная схема

158

Условное обозначение пропорционального распределителя представ­ лено на рис. 12.6.

Рис. 12.6. Схема гидравлических аппаратов

спропорциональным управлением:

а- распределитель; б - предохранительный клапан

Вкачестве управляющего элемента в гидроаппаратуре с пропорцио­ нальным управлением применяется пропорциональный электромагнит с силовой характеристикой, близкой к линейной. В данном электромагните сила, развиваемая якорем, зависит от тока в обмотке. Форма магнитопровода катушки подобрана так, что усилие остается практически постоянным на всем ходе якоря при одном и том же значении тока в обмотке. Якорь элек­ тромагнита помещен в корпус, заполненный рабочей жидкостью из слив­ ной линии.

Кроме распределителей применяют различные гидроапнараты с электрическим пропорциональным управ

управления с электромагнитом пропорционального действия и основного клапана. Предохранительный клапан этого типа используется в тех же целях, что и отмеченный выше предохранительный клапан с предвари­ тельным управлением. Он отличается тем, что вместо пружины здесь применяется магнит пропорционального действия, на который настроен вспомогательный конус предварительного управления. В обычном клапа-

159