| Русский Русский | English English |
   
Главная Текущий номер
29 | 03 | 2024
2022, 04 апрель (April)

DOI: 10.14489/hb.supp.2022.04.pp.002-019

Труханов К. А.
ДИНАМИКА ПНЕВМОПРИВОДА. ЦИКЛ ЛЕКЦИЙ ВЛИЯНИЕ ПРИНЯТОЙ МОДЕЛИ ТРЕНИЯ НА УСТОЙЧИВОСТЬ ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ СЛЕДЯЩЕГО ПНЕВМОПРИВОДА
(c. 2-19)

Аннотация. Рассмотрены основные особенности следящего пневмопривода с дроссельным управлением, приведены конструктивные особенности привода и элемента для его управления. Описываются и даются две конструктивные схемы пневмопривода: интегрированная и разнесенная. Определяются достоинства и недостатки каждой из схем. Рассматривается принцип работы каждого элемента следящего пневмопривода, состоящего из пневмоцилиндра с обратной связью, датчика обратной связи (положения), пропорционального распределителя. Дается характеристика переходному процессу и критериям оценки переходного процесса, а также приводится статическая характеристика следящего пневмопривода с дроссельным управлением, полученная экспериментальным путем. Приводится математическая модель следящего пневматического привода. Описываются уравнения, позволяющие однозначно установить связь между искомыми физическими величинами: давлением в полостях пневмоцилиндра и развиваемой силой пневматического следящего привода. В статье формируется классификация моделей трения, спользуемых в настоящее время для изучения динамических характеристик разрабатываемых приводов. Даются уравнения каждой из рассматриваемых моделей трения. Выполняется пример построения модели трения с помощью метода блок-схем, где связь между блоками в схеме представляет собой реальные физические величины. Приводятся полученные в результате математического моделирования графики переходных процессов и показателей их качества для следящего пневмопривода с применением рассмотренных моделей трения. Делается оценка качества полученных переходных процессов, их анализ и влияние рассматриваемых моделей трения на устойчивость работы привода. К научной новизне работы относится постановка задачи по исследованию устойчивости работы следящего пневмопривода при разных моделях трения, а также предоставление практических рекомендаций специалистам, занимающимся разработкой конструкций следящих пневмоприводов и их эксплуатацией. Данная статья основана и внедрена в качестве учебного материала курса «Динамика пневмопривода», чиаемого автором в МГТУ им. Н. Э. Баумана на кафедре «Гидромеханика, Гидромашины и Гидропневмоавтоматика» (Э10), в рамках подготовки магистров по специальности 05.04.13 – Гидравлические машины и гидропневмоагрегаты.

Ключевые слова: динамика пневмопривода; модели трения; пневмопривод следящий; устойчивость привода; процесс переходный; конструкция следящего привода; пневмоцилиндр с обратной связью; распределитель пропорциональный.

 

Trukhanov K. A.
DYNAMICS OF PNEUMATIC DRIVE. LECTURE CYCLE. THE INFLUENCE OF THE ADOPTED FRICTION MODEL ON THE STABILITY OF THE TRANSIENT PROCESSES OF THE SERVO PNEUMATIC DRIVE
(pp. 2-19)

Abstract. The paper considers the main features of the servo pneumatic actuator with throttle control, the design features of the drive and the element for its control are given. Two design schemes of the pneumatic drive are described and are given: an “integrated” scheme and a “spaced” scheme. The advantages and disadvantages of each of the schemes are determined. The principle of operation of each element of a servo pneumatic drive consisting of a pneumatic cylinder with feedback, a feedback sensor (position), pro-portional to the distributor is considered. The characteristic of the transition process and the criteria for estimating the transition process is given, and the static characteristic of the throttle control pneumatic actuator obtained by experimentally is given. A mathematical model of the servo pneumatic drive is given. The equations describe to unambiguously establish the connection between the desired physical quantities: the pressure level in the pneumatic cylinder cavities and the developed force of te pneumatic servo drive. The paper generates the classification of the friction models currently used to study the dynamic characteristics of the developed drives. The equations of each of the considered friction models are given. An example of constructing a friction model using a flowchart method, where connection between blocks in the diagram is real physical quantities. The charts obtained as a result of mathematical modeling of transient processes and their quality indicators for the servo pneumatic actuator, applying different contemplated friction models. An assessment of the quality of transient processes received, their analysis and the effect of the considered friction models on the stability of the drive operation. The scientific novelty of the work includes the formulation of the task of studying the sustainability of the work of the servo pneumatic actuator under different types of friction models, as well as the provision of practical recommendations to specialists engaged in the development of esign of servo pneumatic actuators and their operation. In addition, this work is based and is implemented as a course of lectures of the “Dynamics of the Pneumatic Drive”, is red by the author in MSTU named after N. E. Bauman at the department “Hydromechanics, hydromachins and hydropneumoautomatics” (E10), as part of the training of masters in the specialty 05.04.13 – hydraulic machines and hydropneumatic drives.

Keywords: Dynamics of the pneumatic actuator; Friction models; Pneumatic servo drive; Stability of the drive; Transient process; Design of the servo pneumatic drive; Pneumatic cylinder with feedback; Proportional distributor (proportional valve).

Рус

К. А. Труханов (Московский государственный технический университет им. Н. Э. Баумана, Москва, Россия) E-mail: Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.

Eng

K. A. Trukhanov (Bauman Moscow State Technical University, Moscow, Russia) E-mail: Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.  

Рус

1. Попов Д. Н. Динамика и регулирование гидро- и пневмосистем: учебник для вузов. 2-е изд., перераб. и доп. М.: Машиностроение, 1987. 464 с.
2. Труханов К. А. Методы проектирования оптимальных следящих пневматических устройств для управления системами с жидкими рабочими средами: дис. ... д-ра техн. наук. М.: Москва, 2019. 301 с.
3. Каталог: Линейные приводы со встроенным датчиком обратной связи. Системы управления приво-дами со встроенным датчиком. Festo AG & Co.Kg, 2015. 43 с.
4. Pat. 6,509,733 B2. Fluid Cylinder with Embedded Positioning Sensor / James F. Blubaugh, Hans P. Dietz, Wayne W. Lark, et al. United States Patent: January 21, 2003.
5. Pat. US20060037467 A1. Servo-Pneumatic Actuator / Vincent McCarroll, R. Howe, Blake Carter, Daniel Cook. United States Patent: February 23, 2006.
6. Ефремова К. Д., Труханов К. А. Синтез следя-щего пневмогидропривода // Наука и Образование. 2017, № 7. С. 75 – 86. DOI 10.7463/0717.0001192
7. Киреева В. А., Труханов К. А. Устойчивость следящего пневматического привода в зависимости от принятой модели трения // Гидравлика. 2020. № 11.С. 80 – 96.
8. Серебренный В. В., Бошляков А. А. Матема-тическая модель исполнительных модулей захватных устройств роботов // Вестник БГТУ им. В. Г. Шухова, 2019. С. 123 – 134.
9. Хлебалин Н. А., Костиков А. Ю. Библиотека моделей трения в SIMULINK (опыт создания и исполь-зования) // Проектирование инженерных и научных приложений в среде MATLAB: тр. Второй Всерос. науч. конф. М., 2004. С. 1611 – 1633.
10. Попов Д. Н. Нестационарные гидромеханиче-ские процессы. М.: Машиностроение, 1982. 240 с.

Eng

1. Popov D. N. (1987). Dynamics and regulation of hydraulic and pneumatic systems: a textbook for universities. 2nd ed. Moscow: Mashinostroenie. [in Russian language]
2. Trukhanov K. A. (2019). Methods for designing optimal servo pneumatic devices for controlling systems with liquid working media. Moscow: Moskva. [in Russian language]
3. Catalogue: Linear actuators with built-in feedback sensor. Drive control systems with built-in sensor. (2015). Festo AG & Co.Kg. [in Russian language]
4. James F. Blubaugh, Hans P. Dietz, Wayne W. Lark et al. (2003). Fluid Cylinder with Embedded Positioning Sensor. US Patent No. 6,509,733 B2. United States.
5. Vincent McCarroll, R. Howe, Blake Carter, Daniel Cook. (2006). Servo-Pneumatic Actuator. US Patent No. US 20060037467 A1. United States.
6. Efremova K. D., Trukhanov K. A. (2017). Synthesis of the servo pneumohydraulic drive. Nauka i Obrazovanie, (7), pp. 75 – 86. [in Russian language] DOI 10.7463/ 0717.0001192
7. Kireeva V. A., Trukhanov K. A. (2020). Stability of the servo pneumatic drive depending on the adopted friction model. Gidravlika, (11), pp. 80 – 96. [in Russian language]
8. Serebrenniy V. V., Boshlyakov A. A. (2019). Mathematical model of the executive modules of gripping devices of robots. Vestnik BGTU im. V. G. Shuhova, pp. 123 – 134. [in Russian language]
9. Hlebalin N. A., Kostikov A. Yu. (2004). Library of friction models in SIMULINK (experience in creation and use). Designing Engineering and Scientific Applications in the MATLAB Environment: Proceedings of the Second All-Russian Scientific Conference, pp. 1611 – 1633. Moscow. [in Russian language]
10. Popov D. N. (1982). Non-stationary hydromechanical processes. Moscow: Mashinostroenie. [in Russian language]

Рус

Статью можно приобрести в электронном виде (PDF формат).

Стоимость статьи 500 руб. (в том числе НДС 18%). После оформления заказа, в течение нескольких дней, на указанный вами e-mail придут счет и квитанция для оплаты в банке.

После поступления денег на счет издательства, вам будет выслан электронный вариант статьи.

Для заказа скопируйте doi статьи:

10.14489/hb.supp.2022.04.pp.002-019

и заполните  форму 

Отправляя форму вы даете согласие на обработку персональных данных.

.

 

Eng

This article  is available in electronic format (PDF).

The cost of a single article is 500 rubles. (including VAT 18%). After you place an order within a few days, you will receive following documents to your specified e-mail: account on payment and receipt to pay in the bank.

After depositing your payment on our bank account we send you file of the article by e-mail.

To order articles please copy the article doi:

10.14489/hb.supp.2022.04.pp.002-019

and fill out the  form  

 

.

 

 
Поиск
Кто на сайте?
Сейчас на сайте находятся:
 23 гостей на сайте
Баннер
Баннер
Rambler's Top100 Яндекс цитирования