При подаче импульса на закрытие пускатель КМ2 получает питание через собственный контакт и параллельно включенные контакты конечного выключателя SQ3 (КВ3) 7-8 и муфты крутящего момента SQ4 (КВM3) 1-2. Перед полным закрытием запорного органа размыкаются контакты SQ3 (КВ3) 7-- 8. Катушка пускателя КМ2 при этом остается включенной через контакты SQ4 (KВM3). При достижении необходимой плотности закрытия запорного органа момент сопротивления на валу становится больше предельного крутящего момента муфты, муфта срабатывает и кратковременно размыкает контакт SQ4 (КВМ3) 1--2. Цепь катушки пускателя КМ2 при этом размыкается и ИМ останавливается.
Контакты конечного выключателя SQ3 (КВ3) 7-8 включены параллельно контактам SO4 (KBМ3) 1--2, чтобы избежать остановки ИМ в промежуточном положении при случайных заеданиях запорного органа.
Отключение электродвигателя при заклинивании запорного органа в промежуточном положении осуществляется тепловым расцепителем автоматического выключателя SA, установленного в силовых цепях электродвигателя. Для предотвращения ошибочной подачи команды на закрытие уже полностью закрытого запорного органа, что может привести к его поломке, в цепь подачи импульса на закрытие включены контакты конечного выключателя SQ2 (КВЗ) 10-12.
Схемы управления запорными органами, в которых для принудительного уплотнения при закрытии вместо муфты предельного момента используется реле максимального тока, строятся аналогично, только вместо контактов SQ4 (КВМ3) муфты устанавливаются размыкающие контакты токового реле. Эти контакты размыкают цепь питания катушки пускателя КМ2 при значении тока, протекающего через электродвигатель, выше номинального.
В схемах автоматического управления для исключения срабатывания реле максимального тока при пуске электродвигателя необходимо вводить дополнительные реле (в том числе реле времени) для того, чтобы шунтировать на время пуска размыкающий контакт реле максимального тока. автоматизация осадительный пневматический поршневой
4. Расчет пневматического поршневого исполнительного механизма
Данные для расчета:
- перестановочное усилие в конце прямого хода штока Nпс.п =265 кгс/смІ;
условный ход штока Sу =19 мм;
давление питания исполнительного механизма pпит = 6,3 кгс/смІ;
уплотнение поршня бронзовыми кольцами со смазкой ширина кольца 0.3 см, количество колец 3;
движение штока при прямом ходе - вверх.
Расчет
1. Задаемся коэффициентом нагрузки k, учитывающим силу вредного сопротивления, значение которого находим по таблице 4.1, принимаем k = 1,19
Таблица 4.1 - Значения коэффициента нагрузки k
|
Тип механизма |
Направление движения штока при прямом ходе |
Перестановочное усилие, кгс |
|||
|
До 150 |
От 150 До 500 |
Свыше 500 |
|||
|
Пружинный |
Горизонтальное |
1,25 |
1,15 |
1,09 |
|
|
Вниз |
1,20 |
1,13 |
1,07 |
||
|
Вверх |
1,24 |
1,16 |
1,09 |
||
|
Беспружинный с односторонним штоком |
Горизонтальное |
1,30 |
1,20 |
1,14 |
|
|
Вниз |
1,25 |
1,16 |
1,12 |
||
|
Вверх |
1,29 |
1,19 |
1,14 |
||
|
Беспружинный с двусторонним штоком |
Горизонтальное |
1,37 |
1,25 |
1,17 |
|
|
Вниз |
1,34 |
1,21 |
1,15 |
||
|
Вверх |
1,38 |
1,25 |
1,19 |
2.Определяем приближенное значение усилия, развиваемого поршнем
Nпор = k*Nпс.п + Nп.к = 1,19 •265 = 315,35 кгс,
где Nп.к - усилие, развиваемое пружиной в конце прямого хода, принимаемое обычно равным 0,4 Nпс.п.
Усилие Nп.к учитывают только при расчете пружинных механизмов.
3. Задаемся давлением в выхлопной полости механизма (только при расчете механизмов двустороннего действия), значение которого при отсутствии подпора на выхлопе рекомендуется принимать pв = 0,2 ч 0,6 кгс/смІ, причем большее значение соответствует большим значениям pпит. Примем значение p = 0,5 кгс/см2.
4. Определяем предварительное значение диаметра поршня
D = 1,15 ?Nпор/pпит - p = 1,15*? 315,35/ 6,3 - 0,5 = 7,6 см.
Полученное значение D округляем до ближайшей, большей величины по ГОСТ 6540-68, принимаем D = 100 мм.
5. Вычисляем диаметр штока по соотношению d = (0,25 ч 0,4) D = 0,25•100 = 25 мм.
Полученное значение d округляют до ближайшей, большей величины по ГОСТ 6540-68, причем большее значение принимают для меньших значений D. При этом следует иметь в виду, что для пружинных механизмов Sу ? 1,5D, а для беспружинных Sу ? 12D. При Sу > 10D необходимо произвести расчет штока на устойчивость, принимая его за стержень, жестко закрепленный одним концом.
6 Определяем сумму сил вредного сопротивления Nт.м
Место потерь на трение- уплотнение поршня и штока круглыми бронзовыми кольцами.
Поршень:
Nт.м = рµс2bnD = 3,14? 0,15? 7? 0,3• 3• 10 = 29,7 кгс.
Шток:
Nт.м = рµс2bnd = 3,14? 0,15? 7 ?0,3• 3• 2,5 = 7,4 кгс,
Nт.м = 29,7 + 7,4 = 37,1 кгс,
где µ - коэффициент трения, для резины µ= (0,10 ч 0,20), принимаем µ= 0,15;
с2 - радиальное давление кольца, ориентировочно с2 = 7 кгс/смІ;
b - ширина кольца, в см;
n - число колец.
7. Находим эффективную площадь поршня
Для бесштоковой области:
FЭ =0,785DІ =0,785 •10І = 78,5 смІ.
Для штоковой полости:
FЭ =0,785(DІ - dІ) = 0,785 (10І - 2,5І) = 73,5 смІ.
8. Находим усилие противодавления на выхлопе
NВ =pвFЭ = 0,5• 73,5 = 36,8 кгс.
9. Определяем уточнённое значение усилия, развиваемого поршнем
Nпор = Nпс.п + Nт.м + Nв = 265 + 37,1 + 36,8 = 338,9 кгс.
Уточнённая величина нагрузки на поршне без учёта усилия противодавления
(Nпор - Nв) = 338,9 - 36,8 = 302,1 кгс.
(Nпор - Nв) отличается от предварительного значения Nпор на 10,9 %, следовательно, перерасчёта не требуется.
Если уточнённое значение Nпор без учёта Nв отличается более чем на 15% от значения Nпор, то расчёт необходимо повторить, принимая уточнённое за исходное значение.
Заключение
В ходе курсового проекта по дисциплине «Технические устройства автоматизации» закрепили, а также углубили знания по приборам и средствам автоматизации. Развили навыки применения этих знаний при решении практических задач автоматизации. Особое внимание было уделено техническим устройствам автоматизации для измерения и регулирования температуры в данном технологическом процессе. Построили и привели описание таких схем, как: функциональная схема автоматизации процесса приготовления осадительной ванны, также подобрали технические устройства автоматизации; программная пневматическая САР температуры, выполненной по сосредоточенной структуре с одним РЗ; электрическая схема дистанционного управления ИМ запорного органа с принудительным уплотнением при закрытии. А также произвели расчет пневматического поршневого исполнительного механизма.
Список использованных источников
1. Грищенко А.З. Автоматическое управление в производстве химических волокон. - М.: Химия. - 295 с.
2. Прусенко В.С. Пневматические системы автоматического регулирования технологических процессов. - М.: Машиностроение, 1987. - 360 с.
3. Наладка средств автоматизации и автоматических систем регулирования: Справочное пособие / Под ред. А.С. Клюева - М.: Энергоиздат, 1989. - 368 с.
4. Емельянов А.И., Емельянов В.А. Исполнительные устройства промышленных регуляторов. - М.: Машиностроение, 1985. - 225 с.