Процесс работы реечноготолкателя
Введение
Осуществлениепроцесса перемещения заготовок перпендикулярно их оси (перемещение со стана нарольганг, с рольганга на стол, со стола на стеллаж) в прокатном производствеявляется часто используемой операцией, от которой также зависит и общаяпроизводительность прокатного цеха в целом. Таким образом, процесс перемещениядолжен происходить с достаточно большой скоростью, но при этом должна сохранятьсяплавность хода.
Для данноготехнологического процесса, требуется построить физическую модель процесса сцелью оптимального управления работой реечного толкателя. Выделим главныеэлементы управления в данном процессе, опишем его уравнениями и построим модельпроцесса с использованием программы VisSim v5.0.
Конструкцияреечного толкателя
Реечныйтолкатель работает следующим образом: от двигателя 6 (см. рис. 1) моментпередаётся на шестерню 5 и через реечную передачу 7 приводится в движениештанга толкателя 1, которая и осуществляет перемещение заготовки 8. Плавностьдвижения толкателя обеспечивается демпфирующим устройством 4 и пружиной 3, аопорные ролики 2 поддерживают прямолинейность движения.
Такимобразом, в данной схеме можно выделить следующие элементы:
1. Штангатолкателя – является рабочим органом.
2. Опорныеролики – служат для поддержания прямолинейности движения.
3. Пружина –является упругим звеном.
4. Демпфер.
5. Приводнаяшестерня – служит для передачи привода на рейку.
6. Двигатель– служит для передачи вращающего момента на шестерню.
7. Рейка –передаёт перемещение от шестерни к штанге толкателя.
8. Заготовка.
/>
Рис. 1.Схема процесса перемещения заготовок
Физическая модель процесса
Дляматематического описания процесса необходимо построить физическую модель. В нейпокажем силы, действующие на элементы конструкции реечного толкателя.
Физическаямодель процесса перемещения заготовок показана на рис. 2.
/>
Рис. 2.Физическая модель процесса перемещения заготовок
Математическая модель
Для расчётасистемы автоматического управления необходимо иметь её математическое описаниев виде совокупности дифференциальных уравнений. Чтобы получить этусовокупность, систему следует разбить на отдельные элементы и для каждого изних составить дифференциальное уравнение. Общее число уравнений должно быть неменьше, чем число независимых переменных, определяющих состояние системы.
Произведёмразбивку системы на следующие элементы:
1 звено. Шестерня– рейка:
/>,
/>,
где
/> – делительный диаметр рейки,
/> — угол поворота,
/> — перемещение рейки,
/> — растяжение пружины.
2 звено. Пружина:
/>,
где
/> — усилие, действующее состороны пружины,
/> — жесткость пружины.
3 звено. Штанга:
/>
/>,
где
/> — результирующее усилие перемещениятолкателя,
/> — вес штанги,
/> — масса штанги (1 т.).
4 звено. Демпфер.
/>,
где
/> — скорость перемещения штанги,
/> — коэффициент демпфирования.
Составление передаточных функций и структурной схемы
Определимпередаточные функции динамических звеньев, соответствующих составленнымдифференциальным уравнениям. Для этого необходимо к соответствующимдифференциальным уравнениям применить преобразование Лапласа при нулевыхначальных условиях. Из полученного таким образом операторного уравнениянаходится передаточная функция, которая равна отношению изображения выходнойвеличины к изображению входной величины.
Входнаявеличина передачи – угол />,выходная – перемещение />. Все уравненияможно разбить на сумматоры и динамические звенья с передаточными функциями:
/>
Соединимзвенья с сумматорами и, устанавливая необходимые линии связи, составимструктурную схему, которая представляет собой графический аналог исходныхуравнений. Структурная схема системы показана на рис. 3.
/>
Рис. 3.Структурная схема
Построение модели процесса с использованием VisSimv5.0
Построеннаяструктурная схема может быть реализована с помощью пакета VisSim v 5.0.
/>
Рис. 4.Построение модели процесса с помощью VisSim v 5.0
Даннаяпрограмма позволяет не только описать процесс работы реечного толкателя, но иоптимизировать данный процесс. На рис. 5. показаны процессы оптимизацииперемещения и скорости реечного толкателя.
/>
Рис. 5.Оптимизации перемещения и скорости реечного толкателя с помощью VisSim v 5.0
Заключение
В даннойработе провели ряд технологических операций с целью получения как можно болеекачественной модели процесса перемещения заготовок, что позволяет сделать выводо целесообразности использования данной программы (VisSim v5.0) практически длялюбого рода задач и тем самым дает возможность экономить достаточно многоденежных средств на создание реальной модели процесса.