8. Чисельні дослідження пневмоприводу у складі програмного комплексу пранс-пк

Сучасні пневматичні системи (ПС), зокрема пневмопривод, відносяться до складних технічних систем, аналітичне дослідження яких зустрічається з рядом труднощів, обумовлених, насамперед:

- фізичною різнорідністю процесів, що протікають в них (пневматичні, механічні, теплові, електричні та ін.);

- нелінійністю (в окремих випадках - суттєвою) цих процесів;

- розподілом параметрів, що потребують представлення математичних моделей ПС диференціальними рівняннями у частинних похідних, з усіма складностями їх розв'язання, що витікають;

- великим розкидом власних значень системи рівнянь, що описують ПС та ін.

Тому в інженерній практиці поширеним є підхід, який базується на заміні аналітичних методів дослідження чисельними, для проведення яких розроблено багато сучасних програмних комплексів. Одним із найбільш провідних і ефективних з них є розроблений на кафедрах ГПАГ (механікомашинобудівного факультету НТУУ "КПІ")і САПР (факультету електроніки НТУУ "КПІ") програмний комплекс ПРАНС-ПК, призначення якого - автоматизоване проектування та дослідження фізично різнорідних динамічних систем.

Головною вимогою ПРАНС-ПК до систем, які досліджуються з його допомогою, є їх зображення у зосереджених параметрах. Тому при описі ПС скористаємося широко застосованим у практиці саме таким представленням [1,2,7].

Загальновідомо, що системи, які припускають опис у зосереджених параметрах (інакше кажучи, описуються звичайними диференційними рівняннями) завжди можуть бути представлені у вигляді ланцюгів (так званих еквівалентних схем), які складаються із узагальнених компонент. Компоненти відповідають окремим рівнянням, написаним відносно вибраних основних змінних - потокових (ПЗ) і різницевих (РЗ) (більш детально - див. [9]. Нагадаємо, що ознакою ПЗ є те, що вона може бути зміряна приладом, включеним у ланцюг послідовно, а РЗ - паралельно. Перемноження ПЗ і РЗ для кожної однорідної системи повинно давати потужність. По цій ознаці до ПЗ відносяться такі змінні, як електричний струм, механічна сила, механічний момент, витрати рідини та ін., а до РЗ - електрична напруга, механічна швидкість, частота обертів, тиск та ін.) Завдяки ідентичності властивостей різних форм енергії кількість таких компонент у всій багатостатності реальних систем невелика, але кожна з них має чітке фізичне значення.

Система, представлена у вигляді ланцюга, описується рівняннями двох типів: компонентними та топологічними. Компонентні - відображають властивості елементів безвідносно до способу їх включення до системи, а топологічні - спосіб сполучення компонент поміж собою, який виражається одним із законів збереження: рівності нулю алгебраїчної суми ПЗ (перший узагальнений закон Кірхгофа) або суми РЗ по замкненому контуру (другий узагальнений закон Кірхгофа).

Дослідження ПС проводиться з точки зору перетворення як мінімум трьох взаємозв’язаних, різних по фізичній природі процесів: механічного, теплового (енергетичного) та гідравлічного (при розгляді робочого тіла як газоподібної рідини). Для опису цих

процесів вибрані конкретні ПЗ і РЗ. Опис змінних для механічних систем висвітлено у [9]. Для опису гідравлічних процесів ПС у якості ПЗ вибрана масова витрата рідини, а РЗ - абсолютний тиск; для опису теплових процесів ПС: ПЗ - потік тепла, а РЗ - абсолютна температура.

Як показано у роботі [9] до мінімального розкиду власних значень системи рівнянь, що описує об'єкт, який досліджується, приводить вибір оптимальної системи одиниць виміру. Система одиниць виміру вибирається на основі базисних одиниць міжнародної системи СІ за рахунок використання кратних та дольних одиниць. При дослідженні ПС такою системою одиниць є: маса [кілограм (кг)]; довжина [сантиметр (см)]; сила [тона-сили (Т)]; час [мілісекунда (мс)]; температура [ t^o Кельвіна (К)].

З методикою побудови еквівалентних схем пневмоприводу студенти спеціальності "Гідравлічні і пневматичні машини" знайомі із курсів САПР, що їм були прочитані у попередніх семестрах (вона також представлена у [9]). Тому детально на цьому питанні зупинятися не будемо.

У відповідності із завданням до курсової роботи моделюванню підлягає основний пневматичний привод 1 (пневмоциліндр або мембранний привод) - таблиця 1. Враховуючи велику кількість варіантів побудови приводу, укладачі цих методичних вказівок розробили узагальнену модель пневмоприводу (рис.10), яку можна використати як базову для побудови будь-якого варіанта розробляємої ПС. Нижче приводяться деякі роз'яснення щодо побудови узагальненої моделі і її параметрів, а також конкретні рекомендації щодо модифікації моделі під конкретні варіанти завдання.

Перед розглядом моделей зробимо кілька загальних зауважень. Моделі усіх елементів ПС виконані у вигляді вкладених символічних моделей [9] із зазначенням конкретного списку параметрів цих моделей. Списки включають в себе значення необхідних сталих та параметрів. Деякі параметри потрібно буде визначити самому студенту, виходячи з конкретного варіанту завдання. Назви (імена) таких параметрів, а також одиниці їх виміру, вказуються при розгляді кожної моделі (в описі узагальненої моделі, приведеному у додатку 1, значення таких параметрів замінено трьома крапками). Всі ці параметри зведено також у таблицю додатку 2.

Для полегшення задачі при моделюванні будемо рахувати, що розподільники спрацьовують стрибкоподібно, тому власне ці елементи моделюванню не підлягають.

Узагальнена модель ПС представлена на рис.10, а в додатку 1 наведено опис та завдання на дослідження моделі на вхідній мові ПРАНС-ПК.

Узагальнена модель побудована на базі моделей окремих елементів пневмосистеми, що досліджується, а саме: ДЖТИСК - джерело тиску; АТМОСФ - атмосфера; ППІДВ - повітропровід вхідний (підводящий); ПВИХЛ - повітропровід вихлопу; ПНПРИВ - основний пневматичний привод; НАВАНТАЖ - навантаження. Всі ці моделі певним чином зв'язані поміж собою за допомогою зовнішніх вузлів (оскільки пневматичні процеси, які відбуваються у елементах ПС, невід'ємно зв'язані з тепловими, кожна модель елемента пневмосистеми описується відносно своїх "гідравлічних" і "теплових" входів та виходів, а пневмоелементи з рухомими частинами - ще й "механічних").

Джерело тиску (ДЖТИС) і атмосфера (АТМОСФ) представлені за допомогою однієї символічної моделі, назва якої - "ДЖЖИВ", але з різними списками параметрів до неї - "ПВХ.ДЖЖИВ" і "АТМ.ДЖЖИВ", відповідно. Модель ДЖЖИВ представляє собою трьохполюсник, який моделює джерело живлення і описаний відносно своїх внутрішніх вузлів "ТИСК", "ТЕМП", "Б", через які передаються, відповідно, тиск джерела і тепло (вузол "Б" - базовий). Модель враховує тиск та температуру джерела. При моделюванні атмосфери прийнято, що її тиск дорівнює 1.0E-3 Тс/см² при температурі 293^оК (20^оС). При моделюванні джерела тиску на вході прийнято, що температура дорівнює 303^оК (30^оС). Значення тиску на вході кожен студент повинен проставити згідно свого варіанту завдання у Тс/см² (параметр ТИСКПОВ у списку "ПВХ.ДЖЖИВ").

Підвідний (ППІДВ) та вихлопний (ПВИХЛ) повітропроводи представлені еквівалентними дроселями з ефективними площами, які дорівнюють приведеним ефективним площам магістралей підводу та вихлопу (з урахуванням наявності всіх пневматичних елементів цих магістралей). Вказані повітропроводи моделюються за допомогою моделі "ЛІНІЯ" з відповідними списками параметрів "ПІДВОД.ЛІНІЯ" та "ВИХЛОП.ЛІНІЯ". Модель "ЛІНІЯ" представляє собою п'ятиполюсник, який описаний відносно своїх внутрішніх вузлів "ТИСКВХ", "ТЕМВХ", "ТИСКВИХ", "ТЕМВИХ", "Б". Через вхідні вузли "ТИСКВХ" і "ТЕМВХ" в модель повітропроводу подаються, відповідно, тиск і тепло, а за допомогою вихідніх - "ТИСКВИХ" і "ТЕМВИХ" - виходять з них (вузол "Б" - базовий). Кожен студент повинен проставити значення знайдених ним ефективних площ магістралей підводу та вихлопу у см² (параметр ЕФПЛОЩ у відповідних списках "ПІДВОД.ЛІНІЯ" та "ВИХЛОП.ЛІНІЯ").

Основний пневмопривод (ПНПРИВ) описується моделлю "ПНЕВМПР" із списком параметрів "СП.ПНЕВМПР". Схема приводу включає в себе практично всі варіанти таблиці 1. Пневмопривод представлений у вигляді умовного (одна схема для моделювання як циліндра так і мембранного приводу) двостороннього циліндра із зворотною пружиною. Враховуються сили в'язкого та сухого тертя поміж поршнем та корпусом. Модель представляє собою дев'ятиполюсник з внутрішніми вузлами "ТИСВХ", "ТЕМВХ", "ТИСВИХ", "ТЕМВИХ", "ТИСАТМ", "ТЕМАТМ", "ШВШТ", "ПЕРШТ", "Б". Через вузли "ТИСВХ" і "ТЕМВХ" у поршневу порожнину моделі привода подаються тиск та тепло. До вузів "ТИСВИХ" і "ТЕМВИХ" (штокова порожнина) підключається лінія вихлопу. Оскільки у пневмоприводі ми маємо справу з абсолютними значеннями тиску, в модель за допомогою вузлів "ТИСАТМ" і "ТЕМАТМ" вводяться, відповідно, тиск і температура атмосфери. За допомогою вузла "ШВШТ" на шток циліндра передається навантаження. Вузол "ПЕРШТ" служить для фіксації переміщення штока. Вузол "Б", як і раніше, - базовий.

Параметри списку "СП.ПНЕВМПР", значення яких повинен визначити кожний студент, такі: ПОЧОБПОР - початковий об'єм поршневої порожнини в см³; ПОЧОБШТ - початковий об'єм штокової порожнини в см³; ПЛОЩПОР - площа поршня з боку поршневої порожнини в см² (значення цієї площі для варіанта З таблиці 1 проставляється зі знаком мінус, а для інших - плюс); ПЛОЩВИХ - площа поршня з боку штокової порожнини в см² (значення цієї площі для варіанта З таблиці 1 проставляється зі знаком плюс, а для інших - мінус); ПЛОЩШТ - площа штока в см² (значення цієї площі для варіанта З таблиці 1 проставляється зі знаком плюс, а для інших - мінус) ; XІД - хід (переміщення) поршня до упору в см; ПОПНАТ - попередній натяг зворотної пружини в Т; ЖОРСТК - жорсткість зворотної пружини в Т/см; СИЛАТР - сила сухого тертя поміж поршнем та корпусом в Т; МАСАПОР - маса поршня в кг.

Моделювання навантаження на шток основного пневмоприводу в основній схемі проводиться за допомогою двополюсника НАВАНТАЖ, який описується моделлю з ім'ям "НАВАНТ" і списком параметрів "СП.НАВАНТ". Модель описана відносно вузлів "ВХІД" і "Б". Через вузол "ВХІД" модель "підключається" до виконуючого органа - основного пневмоприводу, а вузол "Б" - базовий.

Навантаження в загальній постановці представляє собою силу ваги (символічне ім'я СИЛАВАГИ у списку "СП.НАВАНТ" - вимірюється у Т) і масу (символічне ім'я МАСА - вимірюється у кг). У відповідності до конкретного варіанту завдання кожен студент підставляє "свої" значення цих параметрів (аж до нульових).

Опишемо далі двополюсні компоненти показані на рис.10. Розімкнені дуги (IJ=0) [9] JПЕР і JШВ використовуються для фіксації, відповідно, переміщення штока та його швидкості (при застосованому на рис.10 розташуванні цих компонент різницеві змінні UJПЕР і UJШВ чисельно дорівнюють, відповідно, переміщенню та швидкості).

Для знаходження прискорення, з яким рухається шток, в схему введено так званий "диференціатор швидкості", який побудовано на базі джерела EДИФ та ємності CПРИСК [9]. На джерело EДИФ подається сигнал, який чисельно дорівнює швидкості переміщення штока. Потокова змінна ємності ICПРИСК при цьому буде чисельно дорівнювати прискоренню, з яким рухається шток.

Таким чином, всі компоненти і моделі елементів основної схеми рис.10 описано. Тепер повинна бути зрозумілою методика побудови моделі структурної схеми будь-якого варіанту таблиці 1. Для цього потрібно:

1. Не вдаючись у подробиці конструкції основного приводу, визначити які саме елементи присутні в схемі;

2. Використовуючи набір моделей визначених елементів, відповідним чином з'єднати вузли цих моделей поміж собою лініями зв'язку (треба мати на увазі, що внутрішні вузли, відносно яких описані моделі і порядок їх слідування, є незмінними).

3. Проставити на основній схемі у будь-якому порядку будь-якими цифрами або літерами вузли на лініях зв'язку (обмеження стосується тільки базових вузлів, яким на основній схемі у відповідність ставиться цифра 0).

4. Скласти на вхідній мові ПРАНС-ПК файл опису конкретного варіанту схеми, відповідним чином відкорегувавши опис, представлений у додатку 1.

Приклади. Варіанти А, В, Г, Ж і З таблиці 1. У цих варіантах штокова порожнина основного приводу з'єднана з атмосферою, а поршнева через підвідний повітропровід - з джерелом тиску. Опис структурної схеми буде мати вигляд:

ДЖТИС(1,2,0)=ПВХ.ДЖЖИВ;

АТМОСФ(7,8,0)=АТМ.ДЖЖИВ;

ППІДВ(1,2,3,4,0)=ПІДВОД.ЛІНІЯ;

ПНПРИВ(3,4,7,8,7,8,9,10,0)=СП.ПНЕВМПР;

НАВАНТАЖ(9,0)=СП.НАВАНТ;

Варіант Б. У цьому варіанті на відміну від інших, моделюється зворотний хід, представлення якого потребує деяких зауважень і роз'яснень. По-перше, тут, на відмінність, наприклад, до варіанту А, і поршнева порожнина (через підвідний пневмопривод) з'єднана з атмосферою. Тому опис схеми буде мати такий вигляд:

АТМОСФ(7,8,0)=АТМ.ДЖЖИВ;

ППІДВ(7,8,3,4,0)=ПІДВОД.ЛІНІЯ;

ПНПРИВ(3,4,7,8,7,8,9,10,0)=СП.ПНЕВМПР;

НАВАНТАЖ(9,0)=СП.НАВАНТ;

По-друге, зважимо на той факт, що при моделюванні будь якого із варіантів таблиці 1 пневмоциліндр представляється у своєму початковому положенні, коли поршень знаходиться на упорі біля кришки поршневої порожнини. Тому значення початкового об'єму порожнини наповнення (параметр ПОЧОБПОР списку "СП.ПНЕВМПР") і початкового об'єму порожнини вихлопу (параметр ПОЧОБПОР) треба визначати саме в цьому положенні (тобто ПОЧОПОР повинен бути значно менше ПОЧОБШТ). Положення поршня, показане у варіанті Б, моделюється за рахунок введення у файл завдання директиви "УСТАНОВКА" [9], за допомогою якої вказується таке положення поршня, з якого починається процес, який моделюється, (у цьому випадку воно буде чисельно дорівнювати параметру ХІД). Наприклад, переміщення поршня до упору дорівнює 80 см. Тоді, оскільки вузол 10 на еквівалентній схемі моделює переміщення штока з поршнем, у файлі завдання (додаток 1) повинен з'явитись наступний запис:

УСТАНОВКА, V10=80;

У цьому разі змінна, яка моделює переміщення штока з поршнем (UJПЕР), при зворотному ході буде мати від'ємний знак.

Варіанти Д і Е. Структура цих варіантів повністю відповідає рис.10. Тому можна скористатись описом основної схеми, наведеної у додатку 1.

Таким чином структурну схему усіх варіантів таблиці 1 визначено і описано.

Тепер зосередимося на відображені того чи іншого варіанту конструкції основного пневмоприводу. Вкажемо спочатку на те, що принципово мембранний привод може бути представлений у вигляді умовного пневмоциліндра, про що йшлося вище у розділі 4. Тому ніяких складнощів при моделюванні мембранного привода у студентів не повинно виникати.

Приклади. Варіанти В, Г, Ж. Вони повністю відповідають описаному в додатку 1 варіанту циліндра із зворотною пружиною.

Варіанти А, Б, Д, Е відрізняються від варіантів В, Г і Ж тільки відсутністю зворотної пружини. Тому при описі цих варіантів необхідно вилучити із опису моделі "ПНЕВМПР" (див. додаток 1) компоненту JПР і, відповідно, із списку "СП.ПНЕВМПР" параметри ПОПНАТ і ЖОРСТК.

Варіант З. Він стоїть окремо від описаних вище варіантів за рахунок особливого розміщення штоку. Для моделювання такого варіанту в описі моделі пневмоприводу треба скорегувати формат компоненти JСИЛ, яка моделює силу на поршні, таким чином:

JCИЛ(Б,СКШТ)=FL(ПЛОЩВИХ,ПЛОЩВХ,ПЛОЩШТ/UCДВХ,UCДВЫХ,UJДАТМ);

При цьому параметр ПЛОЩВХ у списку "СП.ПНЕВМПР" проставляється зі знаком мінус, а параметри ПЛОЩВИХ і ПЛОЩШТ - плюс.

Таким чином, базуючись на приведеній вище інформації, можна зробити опис будь якого варіанту таблиці 1.

Зупинимося тепер на описі формату завдання на випробування - див. додаток 1.

Згідно з [9] формат опису починається зі службового слова "ЗАДАНИЕ". Далі конкретизується вид завдання - службове слово "АВХ" означає що аналіз проводиться у часовому просторі (АВХ - абревіатура із російської "анализ временных характеристик»). У директиві "КОНСТАНТА" вказуються параметри настройки процесу чисельного розрахунку - кожен студент повинен проставити тут тільки значення часу (ТМАКС), на протязі якого буде спостерігатися робочий процес, у мілісекундах. У директиві УСТАНОВКА вказуються початкові тиски та температури відповідних вузлів еквівалентної схеми приводу.

У якості характеристик, що виводяться на графік та екран монітора, а далі розпечатуються на принтері і додаються до пояснювальної записки, виступають: тиски на вході і виході пневмоприводу (ТИСКВХ, ТИСКВИХ), переміщення, швидкість і прискорення штока (ПЕРЕМІЩ, ШВИДК, ПРИСКОР).

Додаток 1

ОПИСАНИЕ

# Курсова робота по пневмоприводу, варіант: ...

# Виконав студент гр. МА-...

СХЕМА ПНЕВМОПРИВОД;

# Система одиниць виміру

# сила - [Тс], переміщення - [см], час - [мс],

# маса - [кг], тиск - [Тс/см^2],

# масовий розхід - [кг/мсек], температура - [К]

# Опис основної схеми приводу:

ДЖТИСК(1,2,0)=ПВХ.ДЖЖИВ; # тиск і температура повітря на вході

АТМОСФ(7,8,0)=АТМ.ДЖЖИВ; # атмосферний тиск і температура

ППIДВ(1,2,3,4,0)=ПIДВОД.ЛIНIЯ; # приведена модель лінії підводу

ПВИХЛ(5,6,7,8,0)=ВИХЛОП.ЛIНIЯ; # приведена модель лінії вихлопу

ПНПРИВ(3,4,5,6,7,8,9,10,0)=СП.ПНЕВМПР; # модель пневмоприводу

НАВАНТАЖ(9,0)=СП.НАВАНТ; # модель навантаження

# Фіксація швидкості та переміщення поршня зі штоком

JШВ(9,0)=0; # UJШВ відповідає значенню швидкості поршня

JПЕР(10,0)=0; # UJПЕР відповідає значенню переміщення поршня

# Диференціатор швидкості

EДИФ(11,0)=FL(1/UJШВ);

CПРИСК(11,0)=1; #ICПРИСК відповідає значенню прискорення поршня

# Далі йде опис моделей на списків параметрів до них:

МОДЕЛЬ ДЖЖИВ(ТИСК,ТЕМП,Б);

# Символічна модель джерела живлення

EД(ТИСК,Б)=ТИСКПОВ; # джерело тиску повітря

EТ(ТЕМП,Б)=ТЕМПЕРАТ; # джерело температури повітря

СПИСОК ПВХ.ДЖЖИВ;

ТЕМПЕРАТ = 303; # температура повітря [К]

ТИСКПОВ = ...; # тиск повітря [Тс/см^2]

СПИСОК АТМ.ДЖЖИВ;

ТЕМПЕРАТ = 293; # температура повітря атмосферна [К]

ТИСКПОВ = 1.0E-3; # тиск повітря атмосферний [Тс/см^2]

МОДЕЛЬ ЛIНIЯ(ТИСКВХ,ТЕМВХ,ТИСКВИХ,ТЕМВИХ,Б);

# Символічна модель постійного дроселя

JТИСВХ(ТИСКВХ,Б) = 0; # фіксація тиску на вході

JТИСВИХ(ТИСКВИХ,Б) = 0; # фіксація тиску на виході

JТЕМВХ(ТЕМВХ,Б) = 0; # фіксація температури на вході

JТЕМВИХ(ТЕМВИХ,Б) = 0; # фіксація температури на виході

# Масова витрата повітря через дросель

GДР(ТИСКВХ,ТИСКВИХ)=F62(ГАЗСТ,ЕФПЛОЩ,ПОКАДIАБ /

UJТИСВХ,UJТИСВИХ,UJТЕМВХ,UJТЕМВИХ);

# Тепловий потік, який переноситься з повітрям через #дросель

JТП(ТЕМВХ,ТЕМВИХ)=F68(Т_СТ/UJТЕМВХ,IGДР,UJТЕМВИХ);

СПИСОК ПIДВОД.ЛIНIЯ;

ГАЗСТ = 2.868; # газова стала для повітря [Т*см/(кг*К)]

ПОКАДIАБ = 1.4; # показник адіабати

Т_СТ = 10.18; # теплоємн. повіт. при стал.тиску [Т*см/(кг*К)]

ЕФПЛОЩ = ...; # ефективна площа лінії підводу [см^2]

СПИСОК ВИХЛОП.ЛIНIЯ;

ГАЗСТ = 2.868; # газова стала для повітря [Т*см/(кг*К)]

ПОКАДIАБ = 1.4; # показник адіабати

Т_СТ = 10.18; # теплоємн.повіт.при стал.тиску [Т*см/(кг*К)]

ЕФПЛОЩ = ...; # ефективна площа лінії вихлопу [см^2]

МОДЕЛЬ ПНЕВМПР(ТИСВХ, ТЕМВХ, ТИСВИХ, ТЕМВИХ, ТИСАТМ, ТЕМАТМ, ШВШТ, ПЕРШТ, Б);

# Символічна модель пневмоциліндра

JТАТМ(ТИСАТМ,Б) = 0; # фіксація тиску атмосфери

# пневматичні ємності порожнин пневмоциліндра

CПОР(ТИСВХ,Б)=F63(ПОЧОБПОР,ПЛОЩПОР,ГАЗСТ/UCПОР,UCТПОР,UCПЕР);

CШТ(ТИСВИХ,Б)=F63(ПОЧОБШТ,ПЛОЩВИХ,ГАЗСТ/UCШТ,UCТШТ,UCПЕР);

# теплові ємності порожнин пневмоциліндра

CТПОР(ТЕМВХ,Б)=F67(ПОЧОБПОР,ПЛОЩПОР/UCПОР,UCПЕР);

CТШТ(ТЕМВИХ,Б)=F67(ПОЧОБШТ,ПЛОЩВИХ/UCШТ,UCПЕР);

# тепловіддача від газу до корпусу пневмоциліндра

GТОВХ(ТЕМВХ,ТКОРП) = К_ГК;

GТОВИХ(ТЕМВИХ,ТКОРП) = К_ГК;

# теплова ємність корпуса пневмоциліндра

CКОРП(ТКОРП,Б) = Т_К;

# тепловіддача від корпусу пневмоциліндра до атмосфери

GТОАТМ(ТКОРП,ТЕМАТМ) = К_КА;

# Механічний ланцюг:

JCИЛ(Б,ШВШТ)=FL(ПЛОЩПОР,ПЛОЩВИХ,ПЛОЩШТ /

UCПОР,UCШТ,UJТАТМ); # сила на поршні

CМП(ШВШТ,Б)=МАСАПОР; # маса поршня

GВТ(ШВШТ,Б)=1; # в'язке тертя поміж поршнем і корпусом

JТР(ШВШТ,Б)=F59(СИЛАТР,1E-3/UJТР);#сухе тертя пари"порш.-корп."

JУП(ШВШТ,Б)=F47(0.,XIД,1.E7/UCПЕР,UJУП); # упор

JПР(ШВШТ,Б)=F51(ПОПНАТ,ЖОРСТК/UJПЕР); # зворотна пружина

# Визначення переміщення поршня:

JПЕР(Б,ПЕРШТ)=FL(1./UGВТ);

CПЕР(ПЕРШТ,Б)=1.;

СПИСОК СП.ПНЕВМПР;

ГАЗСТ =2.868; # газова стала для повітря [Т*см/(кг*К)]

К_ГК=1.71E-5;#коеф.тепловідіачі газ - корпус [Т*см/(мс*см^2*К)]

К_КА=1.97E-5;#коеф.тепловідіачі корпус-атмос.[Т*см/(мс*см^2*К)]

Т_К = 42; # теплоємкість корпусу [Т*см/*К]

ПОЧОБПОР= ...; # початковий об'єм поршневої порожнини [см^3]

ПОЧОБШТ = ...; # початковий об'єм штокової порожнини [см^3]

ПЛОЩПОР = ...; # площа поршня з боку поршневої порожнини [см^2]

ПЛОЩВИХ = ...; # площа поршня з боку штокової порожнини [см^2]

ПЛОЩШТ = ...; # площа штока [см^2]

XIД = ...; # хід (переміщення) поршня до упору [см]

СИЛАТР = ...; # сила сухого тертя поміж поршнем та корпусом [Т]

МАСАПОР = ...; # маса поршня [кг]

ПОПНАТ = ...; # попередній натяг зворотної пружини [Т]

ЖОРСТК = ...; # жорсткість зворотної пружини [Т/см]

МОДЕЛЬ НАВАНТ(ВХIД,Б);

# Символічна модель навантаження

CМ(ВХIД,Б)=МАСА;

JСИЛ(ВХIД,Б)=СИЛАВАГИ;

СПИСОК СП.НАВАНТ;

МАСА=...; # маса навантаження [кг]

СИЛАВАГИ=...; # сила корисного навантаження (сила ваги) [Т]

&&

ЗАДАНИЕ;

АВХ;

УСТАНОВКА,V1=6.0E-3,V3=1.0E-3,V5=6.0E-3,V7=1.0E-3;

УСТАНОВКА,V2=303,V4=293,V6=303,V8=293,VТКОРП.ПНПРИВ=300;

КОНСТАНТА,ТМАКС=5.0E3,

МИНШАГ=0.02,

ПОГРЕШНОСТЬ=1.E-3,

ЛПОГРЕШНОСТЬ=5.E-3;

ЧЕРТЕЖ, V3=ТИСКВХ, V5=ТИСКВИХ, UJПЕР=ПЕРЕМIЩ, UJШВ=ШВИДК,

ICПРИСК=ПРИСКОР;

&&

КОНЕЦ

Додаток 2

Перелік початкових даних, які підлягають визначенню при моделюванні пневмоприводу у складі ПРАНС-ПК_

N П/П	Позначення	Призначення	Одиниця виміру	Ім’я параметра	Ім’я списку моделі
1	2	3	4	5	6
1.	Vp	Початковий об'їм поршневої порожнини	см3	ПОЧОБПОР	СП. ПНЕВМПР
2.	Vpв	Початковий об'їм штокової порожнини	см3	ПОЧОБШТ	СП. ПНЕВМПР
3.	F	Площа поршня з боку поршневої порожнини	см2	ПЛОЩПОР	СП. ПНЕВМПР
4.	Fв	Площа поршня з боку штокової порожнини	см2	ПЛОЩВИХ	СП. ПНЕВМПР
5.	Fшт	Площа штока	см2	ПЛОЩШТ	СП. ПНЕВМПР
6.	S	Хід поршня	см	ХІД	СП. ПНЕВМПР
7.	Pопр	Попередній натяг зворотної пружини	Т	ПОПНАТ	СП. ПНЕВМПР
8.	Спруж	Жорсткість зворотної пружини	Т/см	ЖОРСТК	СП. ПНЕВМПР
9.	Pтр	Сила сухого тертя	Т	СИЛАТР	СП. ПНЕВМПР
10.	Mпорш	Маса поршня циліндра	Кг	МАСАПОР	СП. ПНЕВМПР
11.	Mнагр	Маса навантаження	Кг	МАСА	СП. НАВАНТ
12.	Pнагр	Сила ваги	Т	СИЛАВАГИ	СП. НАВАНТ
13.	fеф	Приведена ефективна площа лінії підводу	см2	ЕФПЛОЩ	ПІДВОД.ЛІНІЯ
1	2	3	4	5	6
14.	fефв	Приведена ефективна площа лінії	см2	ЕФПЛОЩ	ВИХЛОП.ЛІНІЯ
15.	Рм	Магістральний тиск (абсолютний)	Т/см2	ТИСК	ПВХ.ДЖЖИВ або АТМ.ДЖЖИВ

Примітки:

1) 1 Т = 10³ кГс = 10⁴ Н;

2) 1 Т/см² = 10³ кГс/см² = 100 МПа.

Література

1. Герц Е.В. Пневматические приводы.-М.: Машиностроение, 1969. 358 с.

2. Герц Е.В., Крейнин Г.В. Расчет пневмоприводов. Справочное пособие.-М.: Машиностроение, 1975. 272 с.

3. ГОСТ 15608-70. Пневматические цилиндры.

4. Методические указания к лабораторным работам по курсу «Пневмопривод». Изучение конструкции и принципа работы пневмоапаратуры высокого давления.-Киев : КПИ, 1981.

5. Методические указания к лаботаторным работам по курсу «Пневмопривод», ч.II.-Киев : КПИ, 1981.

6. Пневматические устройства и системы в машиностроении. Справочник (Под общ. Ред. Герц Е.В. – М.: Машиностроение, 1981. 408 с.

7. Федорец В.А., Педченко., Кухарец А.В. Расчет пневматических и пневмогидравлических цикловых систем.- Киев : Техніка, 1981. 184 с.

8. Элементы и устройства пневмоавтоматики высокого давления. Каталог-справочник.-М.: НИИМАШ, 1978.

9. Автоматизация схемотехнического проектирования в машиностроении: Учеб.пособие/ А.И.Петренко, В.В.Ладогубец, В.В.Чкалов. - К.: УМК ВО, 1988. - 180с.

Зміст

1. Обсяг курсової роботи і її оформлення	3
2. Варіанти завдань по курсовій роботі	4
3. Вказівки з складання принципової пневматичної схеми	8
4. Статичний розрахунок основного приводу	14
5. Вибір трубопроводів і пневмоапаратура	19
6. Динамічний розрахунок основного приводу	20
6.1. Задачі динамічного розрахунку	20
6.2. Розрахункова схема пневмоприводу	20
6.3. Знаходження пропускної здатності пневмоліній	22
6.4. Врахування об’ємів трубопроводів при динамічному розрахунку	25
6.5. Діаграма роботи пневмоциліндру двосторонньої дії	26
6.6. Визначення часу підготовчого періоду	28
6.7. Визначення часу руху	31
6.8. Спрощенні методи знаходження часу руху	33
6.9. Визначення часу заключного періоду	36
7. Окремі випадки динамічного розрахунку пневмоприводів	37
8. Чисельні дослідження пневмоприводу у складі програмного комплексу ПРАНС-ПК	41
Додатки	51
Література	57

51