лабы по АТП
.pdfМІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ Запорізький національний технічний університет
МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ
до лабораторних робіт з курсу
"Автоматизація виробничих процесів в машинобудуванні" і "Автоматизація технологічних процесів виробництва авіаційних двигунів"
для студентів спеціальностей 8.090202 "Технологія машинобудування"
7.090260 "Технологія будування авіаційних двигунів" всіх форм навчання
2004
2
Методичні вказівки до лабораторних робіт з курсу "Автоматизація виробничих процесів в машинобудуванні" і "Автоматизація технологічних процесів виробництва авіаційних двигунів" для студентів спеціальностей 8.090202 "Технологія машинобудування", 7.090260 "Технологія будування авіаційних двигунів" всіх форм навчання /Укл.: Н.В.Гончар, В.В.Ткаченко – Запоріжжя: ЗНТУ, 2004. – 54 с.
Укладачі: Н.В. Гончар, ст. викл. В.В.Ткаченко, к.т.н., доц.
Рецензент: О.С.Смирнов, доцент, к.т.н.
Відповідальний за випуск: В.К. Яценко, проф., д.т.н.
Затверджено на засіданні кафедри
"Технології авіаційних двигунів і машинобудування"
протокол № 7 від 14 січня 2004 р.
3
ЗМІСТ
Лабораторна робота 1 |
|
Ознайомлення з конструкцією та принципом дії індуктивних |
|
датчиків лінійних переміщень...................................................... |
4 |
Лабораторна робота 2 |
|
Вивчення принципу роботи та дослідження статичних харак- |
|
теристик сельсинів.......................................................................... |
11 |
Лабораторна робота 3 |
|
Вивчення та настройка систем управління роботами ................ |
18 |
Лабораторна робота 4 |
|
Дослідження впливу частоти управляючих імпульсів та нава- |
|
нтаження на похибку відпрацювання програми роботи елект- |
|
рогідравлічного крокового приводу ............................................ |
33 |
Лабораторна робота 5 |
|
Дослідження точності налагодження управляючих пристроїв |
|
автоматичних систем ..................................................................... |
38 |
Лабораторна робота 6 |
|
Настройка датчиків на вимірювання партії деталей ................... |
43 |
Лабораторна робота 7 |
|
Дослідження впливу способу базування на настройку датчиків |
|
при вимірюванні ............................................................................ |
48 |
Лабораторна робота 8 |
|
Налагодження системи керування установки для зміцнення |
|
деталей |
51 |
4
Лабораторна робота 1
ОЗНАЙОМЛЕННЯ З КОНСТРУКЦІЄЮ ТА ПРИНЦИПОМ ДІЇ ІНДУКТИВНИХ ДАТЧИКІВ ЛІНІЙНИХ ПЕРЕМІЩЕНЬ
1.1Мета роботи:
•Ознайомитися з конструкцією та принципом роботи датчиків.
•Дослідити залежність I = f(x) для якірного та плунжерного індуктивних датчиків. Визначити їх чутливість.
•Визначити дискретність датчиків лінійних переміщень на прикладі індуктосина.
1.2Устаткування, прилади та інструмент
•Лабораторний стенд з якірним диференціальним індуктивним датчиком. Годинник індикаторний.
•Лабораторний стенд з плунжерним індуктивним датчиком. Годинник індикаторний.
•Лабораторний стенд з датчиком індуктосин. Блок цифрової індикації БЦI. Годинник індикаторний. Міри довжини.
1.3Стислі теоретичні відомості
Конструкція та принцип роботи датчиків.
1.3.1 Якірний індуктивний датчик.
У системах автоматичного регулювання такі датчики застосовуються для вимірювання малих переміщень (до 0,5 мм) та перетворення значень лінійних переміщень в електричний сигнал. Схема датчика показана на рис. 1.1.
Датчик складають два дроселі із змінним повітряним зазором. Повітряний зазор як одного, так і другого дроселя змінюється за допомогою одного загального якоря 1.
При середньому положенні якоря повітряні зазори обох дроселів δ1, та δ2 будуть однакові. Індуктивний опір котушок дроселів 2 і 3 буде однаковий. При відхиленні якоря від середнього положення повітряний зазор в одній котушці збільшується, а в другій – зменшується.
5
Відповідно, в цьому випадку, індуктивний опір першої котушки зменшується, другої – збільшується.
Рисунок 1.1 – Схема якірного індуктивного датчика
Рисунок 1.2 – Схема плунжерного індуктивного датчика
Вхідною величиною датчика є лінійне переміщення якоря (механічне, за допомогою гвинта), вихідною – струм І при заданій напрузі U. Величина струму, що проходить через котушку одного з дроселів:
I = |
U |
(1.1) |
|
z |
|||
|
|
деz = 
R + ωL уявний опір котушки датчика; R – активний опір котушки (Ом); ω – частота змінного струму; L – індуктивність котушки.
L = |
n2 |
10 |
3 |
(1.2) |
|
2δ |
|||
Rcm + 0.4π SM
де n – число витків котушки; Rcm – опір магнітопроводу; SM – площа магнітопроводу;
δ– повітряний зазор.
Уходових конструкцій
датчиків R << |
2δ |
|
та R<<L. |
0.4π |
|
||
|
SМ |
||
Тому нехтуючи величинами Rcm та R без великої похибки можна вважати, що уявний опір однієї котушки (Ом):
z = ωL = |
0.2n2 |
S |
M |
ω |
10 |
−3 (1.3) |
|
δ |
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
Струм, що проходить крізь котушку (мА):
I = |
U |
= |
U δ 108 |
(1.4) |
||
z |
0.2π n2 |
SM ω |
||||
|
|
|
||||
6
Струм, що проходить крізь обидві котушки датчика, буде в 2 рази більший: Ig = 2I.
Початковий повітряний зазор обирається у межах 0,2…0,5 мм. При δ = 0,5 мм – дуже зменшується чутливість датчику.
1.3.2Плунжернийдиференціальнийіндуктивнийдатчик
Всистемах автоматики застосовується для вимірювання відносно великих переміщень. Схема датчика показана на рис. 1.2.
Циліндричний сталевий якір (плунжер) 1 переміщується у середині однакових котушок 2 і 3, ввімкнених за диференціальною схемою.
Реактивний опір котушок залежить від положення плунжера. При зміщенні плунжера від середнього положення реактивний опір котушок змінюється в протилежних напрямках, та у випрямлювачі з'являється струм, пропорційний зміщенню плунжера.
1.3.3Датчиклінійнихпереміщеньіндуктосин
Прилад складається з електронного блоку БЦІ, датчика переміщень та підсилювача. Датчик переміщень складається з головки 5 та лінійки 1 (від однієї до п'яти). Підключення датчика до електронного блоку та підсилювача забезпечується кабелями 2 і 4.
Рисунок 1.3 – Зовнішній вигляд індуктосина
Датчик (індуктосин) являє собою прилад, основним елементом якого є дві пластини, розміщені паралельно одна одній, які мають можливість відносного переміщення. Для запобігання пошкоджень датчик закривається кришкою 3.
7
На суміжні поверхні пластин друкарським способом нанесені обмотки. Лінійка має одну обмотку, а головка – дві (синусну та косинусну), які розбиті на секції.
Прилад цифрової індикації (БЦI) являє собою реверсивний лічильник, що накопичує імпульси переміщення та має додаткові пристрої для організації попереднього набору. Відлік координат на БЦІ можна виконувати з будь-якої точки шляхом обнуління початку відліку.
1.4 Порядок виконання роботи:
1.Вивчити конструкцію та принцип роботи якірного та плунжерного датчиків.
2.Визначити залежність I = f(x) для якірного та плунжерного індуктивних датчиків, для чого:
а) увімкнути стенд у мережу змінного струму з напруженням
220 В;
б) установити якір чи плунжер у середнє положення. Середнє положення визначається мінімальними показниками міліамперметру; в) установити індикатор 5 (рис. 1.1, 1.2) на середину діапазону вимірювання та повернути шкалу так, щоб стрілка співпала з нулем
шкали для візуального спостереження індикаторного годинника; г) за допомогою гвинта 4 здійснювати крокові переміщення
якоря по 0,05 мм чи плунжера по 0,5 мм спочатку в один, а потім в протилежний бік від середнього положення;
Таблиця 1.1 – Залежність вихідного струму якірного індуктивного датчика від переміщення якоря
№Вихідний струм (mA) при переміщенні якоря (мм)
досліду -0,25 -0,2 -0,15 -0,1 -0,05 0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25
1
2
3
Іср
д) для кожного фіксованого положення якоря чи плунжера знімаються показники міліамперметру і записуються в таблиці 1.1 і
8
1.2. Досліди повторюються не менш 3-х разів. Загальне переміщення якоря не повинно перебільшувати ± 0,25 мм, а плунжера ± 5 мм;
Рисунок 1.4 – Залежність вихідного струму І від переміщення якоря х
Таблиця
№ |
|
|
|
дослі- |
-5,0 |
|
-4,5 |
|
|||
ду |
|
||
1 |
|
|
|
2 |
|
|
|
3 |
|
|
|
1.2 – Залежність вихідного струму датчика від переміщення плунжера
Вихідний струм (mA) при переміщенні плунжера (мм)
-4,0 -3,5 -3,0 -2,5 -2,0 -1,5 -1,0 -0,5 0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5 5,0
Іср
Рисунок 1.5 – Залежність вихідного струму плунжерного датчика І від переміщення плунжера х
е) по середнім значенням дослідних даних побудувати характеристики залежності струму І від переміщення датчиків х;
ж) із графіків визначити чутливість датчиків;
9
з) зробити висновки по точності індуктивних датчиків.
В висновках необхідно відмітити відповідність отриманих експериментальних даних теоретичним і пояснити можливі розходження.
3. Дослідити дискретність індуктосина, для чого:
а) увімкнути датчик у мережу змінного струму напругою 220В; б) за допомогою спецгвинта забезпечити розтягнення притис-
каючої пружини 3...4 мм; в) з правого боку рухомої частини датчика встановити індика-
торний годинник; установити індикатор на “0” за допомогою обертання гвинта;
г) увімкнути БЦІ (натиснути кнопку “мережа” на БЦІ), обнулити його показання натисканням кнопки “0”;
д) за допомогою гвинта здійснювати крокові переміщення лінійки по 0,05 мм спочатку в один, а потім в протилежний бік від нульового положення. Для кожного положення лінійки знімаються показання БЦІ та записуються у таблицю 1.3. Загальне переміщення лінійки не повинно перевищувати ± 0,25 мм;
е) зняти пружину. Приставити до гвинта кінцеву міру довжини (КМД) та підвести до неї лінійку. Обнулити БЦІ;
ж) почергово встановлювати замість базової КМД – кінцеві міри більшої та меншої довжини, підводити до них лінійку; зняти показники БЦІ та записати їх у табл. 1.3;
Таблиця 1.3 – Результати вимірів переміщення за допомогою датчика індуктосина
Перемі- |
-0,25 |
-0,2 |
-0,15 |
-0,10 |
-0,05 |
0 |
0,05 |
0,10 |
0,15 |
0,20 |
0,25 |
щення х, мм |
-25 |
-20 |
-15 |
-10 |
-5 |
0 |
5 |
10 |
15 |
20 |
25 |
Показання |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
БЦІ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
з) за отриманими значеннями дослідних даних побудувати характеристику датчика;
і) зробити висновки про точність індуктивного датчика та діапазон лінійності його характеристик.
10
1.5 Вказівки щодо техніки безпеки (ТБ)
При виконанні цієї роботи студент може бути травмований електричним струмом.
Тому, застерігаючи травмування при виконанні роботи, необхідно дотримуватися таких правил безпеки:
- не виконувати монтажні, ремонтні, дослідні та інші роботи з електрострумовими частинами обладнання при ввімкненому живленні датчиків.
Контрольні питання
1.Призначення датчиків лінійних переміщень.
2.Принцип дії якірного індуктивного датчика.
3.Конструктивні та функціональні розбіжності якірного та плунжерного датчиків.
4.Вхідні та вихідні характеристики датчиків.
5.Статичні характеристики датчиків лінійних переміщень.
6.Визначення чутливості якірного та плунжерного датчиків.
7.Принцип дії індуктосина. Вхідні та вихідні параметри індуктосинів.