Автоматизация процессов управления расходом технических жидкостей в гидрофицированном технологическом оборудовании на основе электрогидродинамических усилителей - преобразователей мощности с минимальной энергетической избыточностью управления

• Автор: Знамцев, Юрий Михайлович
• Шифр специальности: 05.13.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Саратов
• Количество страниц: 252 с. : ил.

Введение.
1 .Научнотехнические задачи в области автоматизации процессов управления расходом технических жидкостей в машиностроении
1.1. Перспективы автоматизации процессов управления расходом технических жидкостей в технологическом оборудовании на основе исполнительных регулирующих ЭГД устройств
1.2. Технические жидкости, их виды и особенности применения в технологическом оборудовании.

1.2.1. Смазочноохлаждающие жидкости и их применение

при металлообработке

1.2.2. Масляные СОЖ, их виды и свойства.

1.2.3. Системы применения, оборудование и способы подачи СОЖ

в зону металлообработки.

1.2.4. Активация СОТС и возможности ее осуществления ЭГД методами

1.3. Технические жидкости для гидросистем гидрофицированного

технологического оборудования.
1.3.1. Виды гидравлических жидкостей
1.3.2. Общая характеристика гидравлических систем.
1.3.3. Особенности электрогидравлических систем управления технологическим оборудованием
1.4. Принципы построения систем автоматического регулирования
расхода технических жидкостей.
1.4.1. Требования к системам автоматического управления расходом технических жидкостей в ГТО
1.4.2. Сравнительный анализ и классификация систем автоматического регулирования расхода технических жидкостей
1.4.3. Вариационнопараметрический принцип классификации способов управления движением средыэнергоносителя и устройств для их реализации .
1.5. Постановка задачи исследования
2.Физический анализ способов организации управления движением текучих сред в ГТО и оценка их энергетической эффективности по критерию минимальной избыточности.
2.1. Основные уравнения динамики рабочих сред в ЭГДУПМ в гидрофицированном технологическом оборудовании.
2.2. Энергетические процессы при движении жидких сред в ГТО
2.3. Анализ способов организации управляющих воздействий на поток жидкой среды и их энергетическая оценка
2.4. Физические основы электростатического управления потоками диэлектрических рабочих сред.
2.5. Принцип П.Кюри как эвристический метод анализа технических динамических систем
2.6. Выводы.
3. Теоретическое исследование и математическое моделирование процессов в ЭГДрегуляторах расхода с ортогональным квазигироскопическим управлением
3.1. Анализ гидродинамических процессов в плоском ЭГД канале с неоднородным поперечным распределением электрических управляющих воздействий
3.1.1. Формулировка задачи и основные исходные соотношения для модели течения Пуазейля в поперечном электрическом поле.
3.1.2. Вывод уравнений для пондеромоторных составляющих поля скоростей течения среды в ЭГД канале.
3.1.3. Расчет поля скоростей в ЭГДканале при наличии
поперечного электрического поля.
3.1.4. Анализ интегральных характеристик течения в ЭГДканале дроссельного регулятора расхода
3.2. Математическое моделирование рабочих процессов в струйном
ЭГД усилителе преобразователе мощности
3.2.1. Выбор и обоснование способа управления и схемотехнического варианта его реализации в струйном ЭГДУПМ
с квазигироскопическим управлением
3.2.2. Разработка и анализ математической модели струйного ЭГДУПМрсгулятора расхода ТЖ
3.2.3. Вывод и анализ уравнения статической характеристики
струйного ЭГДУПМ
3.2.4. Анализ динамических процессов в струйном ЭГДУПМ
3.3. Расчет структуры и характеристик электростатического поля системы управляющих электродов струйного ЭГДУПМ.
3.3.1. Система электродов лезвиевыпуклая пластина
3.3.2. Результаты расчета характеристик поля в СЭГДРР
3.4. Анализ взаимодействия коронного разряда с потоком рабочей
среды в МЭП струйного ЭГДУПМ.
3.5. Методы оптимизации энергоинформационного обеспечения ЭГДУПМ.
3.5.1. Анализ возможностей повышения КПД устройств с емкостными накопительными элементами
3.5.2. Анализ условий оптимального согласования источников
энергии с нагрузкой.
3.6. Выводы
4. Экспериментальные исследования струйного ЭГДрегулятора расхода
4.1 Экспериментальная установка и методика проведения экспериментов
4.2. Описание конструкции струйного ЭГД регулятора расхода.
4.3. Оптимизация параметров конструкции СЭГДРР.
4.3.1. Выбор метода оптимизации параметров конструкции.
4.3.2. Планирование и обработка результатов многофакторного эксперимента для СЭГДРР.
4.3.3 Оптимизация конструкции и идентификация СЭГДРР.
4.4. Выводы
5. Практическое применения ЭГДРР при автоматизации технологического
оборудования.
5.1. Синтез системы автоматического дозирования СОЖ
при металлообработке на основе струйного ЭГД регулятора расхода
5.1.1 Принцип построения и общая характеристика САД СОЖ
5.1.2. Идентификация характеристик элементов САД СОЖ.
5.1.3. Расчет системы автоматического дозирования СОЖ
5.2 Автоматизация процесса теплообмена при производстве
формамида марки А
5.2.1. Анализ задачи и обоснование выбора се технического решения
5.2.2. Функциональная схема и характеристики элементов САР ВОТ.
5.2.3. Математическое моделирование процессов в теплообменных аппаратах как объектах с распределенными параметрами.
5.2.4 Синтез САР ВОТ и исследование ее характеристик.
5.2.5 Определение устойчивости по критерию Михайлова.
5.3. Некоторые дополнительные возможности применения ЭГД процессов
при металлообработке и автоматизации технологического оборудования
5.4. Выводы
Заключение.
Список литературы


Наличие в таких преобразователях подвижных механических элементов, перемещающихся с трением относительно друг друга, вызывает их износ, перекосы и защемления в результате деформаций под действием перегрузок или температурных колебаний, появление зоны нечувствительности и гистерезиса в статических характеристиках изза сухого трения, зазоров в соединениях и вызванных массой движущихся деталей дополнительных инерционности и колебательности. Все это ухудшает статические и динамические характеристики преобразователей, уменьшает их надежность, сокращает срок службы ,,,8,9. Электроника и гидроавтоматика совершенствуются с позиций увеличения надежности работы, быстродействия, упрощения конструкции элементной базы. Причем при совместном использовании электронных и гидравлических устройств в элекгрогидравлических системах стараются исключить некоторые недостатки обеих ветвей автоматики, объективно определяемые применяемым родом энергии сигналов ,9. Управление рабочими органами подавляющего большинства автоматизированных механизмов ГТО осуществляется посредством элекгрогидравлических систем ЭГС, что обусловлено такими их преимуществами как минимальные массогабаритные показатели, большие передаточные числа порядка 3, высокое быстродействие, бесступенчатое регулирование скорости, надежная защита от перегрузок. ЭГС с электромеханическими преобразователями ЭМП. Однако эти системы не всегда обеспечивают требуемое качество регулирования в силу своих принципиальных недостатков как релейных систем . Элеюрогидравлические регуляторы строятся на базе общих принципов, поэтому структуры регуляторов в динамическом отношении равноценны. Специфической особенностью этих регуляторов является наличие преобразователя рода энергии сигнала ПРЭС, предназначенного для преобразовашы элкгрического сигнала в гидравлический. Обычно в качестве ПРЭС используются различные ЭМП с промежуточной механической формой энергии, в которых электрический сигнал ток преобразуется в механический сигнал усилие и далее в гидравлический сигнал перепад давления. В настоящее время разработан перспективный класс устройств с непосредственным без подвижных механических элементов преобразованием электрического сигнала напряжения в гидравлический пневматический сигнал, работающих с использованием разнообразных явлений и эффектов, возникающих в диэлектрической жидкости гидросистем при приложении внешнего электростатического поля или при приложении внешнего волнового поля преобразователи с электроакустическим управлением , , , 8. В первую очередь, получило определенное развитие такое направление, как преобразование рода энергии сигналов на основе взаимодействия электрических и гидродинамических ЭГД полей, большой вклад в развитие которого внесли теоретические и экспериментальные исследования Г. А. Остроумова, Ю. К. Стишкова, А. И. Жакина, М. С. Апфельбаума, В. М.К. Болот, А. Б. Ватажина, что послужило основой для разработки и практического применения ЭГД устройств, благодаря работам А. А. Денисова, Нагорного, В. В. Власова, В. И. Безрукова, Г. И. Бумагина , , , , , , , 9,2,1 и других ученых. Это позволяет устранить полностью или частично все подвижные механические и электромеханические элементы из процесса преобразования сигналов при решении задач связи, управления, регистрации и измерения в элсктрогидравлических системах. Электрошдравлические регуляторы автоматических систем на базе ЭГД эффектов отличаются широкими возможностями формирования любых алгоритмов управления, простой организацией различных главных, формирующих и корректирующих связей, высокими статическими и динамическими свойствами, надежностью и позволяют строить сложные системы управления различными машинами, станками и технологическим оборудованием. С точки зрения техники регулирования наиболее отработанными являются кинетические струйные и дроссельные ЭГД ПРЭС, на базе которых принципиально можно построить широкий класс регуляторов позиционных, линейных, экстремальных и др. Существует достаточно большое количество различных конструкций ЭГД ПРЭС с отклонением струи, с изменением профиля скоростей в струе, с изменением режима течения струи рис. ХО ка
Л
Рис.