3. Расчет частоты колебаний генератора импульсов

Определение периода колебаний генератора

Генератор прямоугольных импульсов преобразует подводимое к нему постоянное давление Р₀ в импульсы заданной продолжительности τ₁ следующие через равные интервалы τ₀ с периодом Т.

Величины Т и τ₁ определяются постоянной времени τ инерционного звена, т.е. величиной емкости V₁, величиной проводимости дросселя α₁ и величиной подпора Рп подаваемого в камеру Б.

Р₀ = 0.1×10 ⁶ Па Р_п = 0.05×10 ⁶ Па

Р_ср = Рп + 0.032 МПа Р_ср = 0.082 МПа

Р_отп = Рп – 0.003 МПа Р_отп = 0.047 МПа

где Р₀ – давление питания ,

Р_п – подпора,

Р_ср – давление срабатывания,

Р_отп – давление отпирания.

Так как минимальный период колебаний Т должен быть равен времени цикла дозирования Т_ц, то из равенства Т_ц = Т находим:

Время нарастания давления в камере В:

c

Время уменьшения давления от Рср до Ротп:

c

Зная τ находим период колебаний Тг, который определяется сумой времен τ1 и τ0:

Т = +=+= 2.57 с

Найдем частоту колебаний:

f = 1 / T = 1 / 2.57= 0.389 ¹/_c

4. Согласование параметров генератора с параметрами чид

Для обеспечения выдачи ЧИД полного объема доз необходимо, чтобы длительность импульса генератора была несколько длительности выдачи дозыt_з.

t_з + 0.2 – Импульс генератора необходимо укорачивать.

0.593 + 0.2

Определяем количество стандартных пневмоёмкостей N:

V = T_bαRθ

где α = 5010^-10 мс

R = 29.3 м ²/с ² К

θ = 293 К

м ³

N = V/5010^-6 = 2.146

Принимаем N = 2

Уточняем V

V = N 5010^-6 = 1 10^-4 м³

Уточняем α

мс

По α определяем управляющий сигнал: Ру = 0. 06 МПа

Определяем диапазон частот аналаго-частотного преобразователя и строим его рабочую характеристику.

f = ( Ру )

Выбираем из графика α при Ру = 0.02 МПа

α = 16 * 10 ^-10 м*с

Найдем время переходного процесса

Время нарастания давления:

c

Время уменьшения давления:

c

Период колебаний:

Т = +

Т = += 2.57 с

Найдем частоту колебаний:

f = 1 / Т

f = 1 / = 0.389 1/с

Построим график зависимости f = ( Py )

Рис. 3 Рабочая характеристика ПАЧП

Результаты расчета сводим в таблицу 1.

Таблица 1 – результаты

№ задания

Исходные данные

Расчетные данные

Тип усил.

Vд

dтр

Lтр

Pд

Pз

τз

τоп

tз

tд

Тц

Tц новое

fmax

fmin

см3

мм

м

МПа

МПа

с

с

с

с

с

с

Гц

Гц

П2П.3

180

4

5

0.05

0.03

0.192

0.822

0.593

0.951

2.573

5. Описание конструктивного решения

После расчета статических и динамических характеристик и параметров технического средства, приведем принципиальную и монтажную схему пневматического аналого-частотного преобразователя и опишем его работу.

Принципиальная схема частотно-импульсного дозатора и генератора импульсов показана в Приложении 1, монтажная схема – в Приложении 2.

Пневматический аналого-частотный преобразователь работает следующим образом. В элементы 2,3 подается давление подпора Рп, давление питания Р0 – в элементы 1,2,4 и сигнал управления Ру в элемент 1. В начальный момент времени t1, под действием давления подпора Рп в камере В элемента 2, подвижный мембранный блок опускается вниз, и открывается верхнее сопло в камере Г, через которое питания давлением Р0 поступает на выход генератора, где сигнал Рвых становится равным 1. Сигнал Рвых поступает также на управляемый дроссель 1 в камеру А . При этом в камеру Б подан управляющий сигнал Ру. Так как дроссель с прямой проводимостью, то при повышении давления Ру сопротивление Rупр уменьшается. Мембранный блок управляемого дросселя 1 при этом начинает двигаться вверх, и через сопло в камере А начинает заполнять емкость V1 и расти давление в камере Б элемента 2. В момент, когда Рб2 = Рср реле 2 срабатывает, мембранный блок поднимается вверх, сопло в камере А открывается, а в камере Г закрывается. На выходе генератора 2 сигнал равен 0, при этом начинает опорожняться камера Б и емкость V1 через камеру А элемента 2, связанную с атмосферой. Рб2 уменьшается до Ротп, и реле отпускает.

При появлении импульса Рвых на входе генератора 2, на выходе импульсатора 3 появляется Рвых. В камере Б реле 3 начинает расти давление. Когда Рб1 = Рср реле 2 срабатывает и мембранный блок перебросится вверх, Рвых через камеру А реле 3 сбросится в атмосферу, при этом импульс Рвых будет укорочен. Когда Рвых = 0, то Рб1 начнет падать и при Рб1 = Ротп реле импульсатора отпускает. Давление Рвых импульсатора 3 поступает на вход усилителя мощности 4 релейного типа. На входе усилителя 4 формируется сигнал Ротп, который поступает в камеру мембранного исполнительного механизма 5, отделенную мембраной 6 от другой камеры 7, в которой находится дозируемая жидкость, поступающая в нее из емкости заполнения 8. Жидкость под действием сигнала Рвых с момента, когда Ротп ≥ Рп вытесняется мембраной 6 через выходной неуправляемый клапан 9 в емкость 10 с давлением Рв, при этом давление в камере 5 возрастает от Рв до Р0.