Этап конкретного проектирования подсистемы управления
Усвоив вышеизложенный вводный материал, можно приступить к проектированию принципиальной схемы подсистемы управления. Проектирование следует начать с выбора и нанесения на схему силовой подсистемы элементов прямого управления – распределителей. При этом следует иметь в виду, что - каждый исполнительный орган управляется отдельным распределителем; - следует использовать трехпозиционные распределители, и, только в исключительных случаях, четырех- и более позиционные распределители, надобность в которых может возникнуть позднее. Средняя часть (нейтральная позиция) условного изображения распределителя, несущая всю информацию о функциях (см. выше) не заполняется. Схема выполняется эскизно, от руки, в карандаше, на формате А3. Рекомендуется постоянно упрощать (спрямлять) линии магистралей, избегать их изгибов, изменять расположение аппаратуры (т. е. работать «с карандашом и резинкой»), чтобы сохранить простоту изображения и избежать зрительного эффекта усложнения. Конфигурация схем при компоновке тоже меняется, поэтому ее следует оставить в черновике, дополнять и изменять при дальнейшем проектировании. Далее с помощью автономных элементов и типовых блоков следует решить следующие задачи (определить внутренние связи): 1. Устранить опасные и аварийные ситуации (используя циклограммы); 2. Минимизировать энергопотребление; 3. Максимизировать надежность; 4. Минимизировать нагрузку на оператора.
Так как каждая из задач оценивается своим критерием, то проектирование системы ОГП и, в частности, подсистемы управления, является многокритериальной задачей на стыке нескольких дисциплин. Решения таких задач сложны, процесс не имеет общего решения. При этом учитывается не только положительный эффект – «успех», но и «плата за успех» - возможное отрицательное влияние достигнутого. Для решения этих задач следует использовать описание технологии и циклограмму, а также другие вспомогательные материалы, о которых будет сказано ниже. К решению задачи «устранения опасных и аварийных ситуаций» приступают составив циклограмму и выделив из нее штатные процессы и ситуации. Например, устранение возможности резкого опускания (падения) груза обеспечивается введением в схему блока – обратный клапан-дроссель. Блок вводится в магистраль слива при опускании груза; в манипуляторных машинах в цилиндры стрелы и рукояти. Наиболее часто встречающимися опасными или аварийными ситуациями могут быть: - недопустимость одновременного включения цилиндров различных узлов или органов; - синхронизация скоростей различных рабочих органов или узлов; - обязательная последовательность включения цилиндров. Решение этих и подобных задач является творческой частью проектирования и возлагается на студента. Решение подобных задач можно найти в литературе. Ниже (на рисунке 17) представлены некоторые ситуации и решения.
Рисунок 17 – Возможные способы устранения опасных ситуаций:
Аварийные ситуации могут возникнуть при одновременном включении гидроцилиндров рабочих органов, которые по операционной технологии не могут работать одновременно. Например, при работе ЛП-19 и ЛП-49 одновременно не могут работать захватно-срезающее устройство (ЗСУ) и поворот платформы или стрелы. В этом случае возможность включения второго исполнительного органа следует исключить либо управляемым обратным клапаном, либо гидроуправляемым золотником (распределителем). Минимальное энергопотребление. Достигается, в первую очередь, устранением «холостого простоя» при наличии давления в системе. В этом случае насос продолжает работать, и весь расход рабочей жидкости тратится на нагрев жидкости:
где N – потребляемая мощность; Q – секундный расход насоса; p – давление развиваемое насосом.
Количество энергии:
где Э – количество затраченной энергии; t – время «холостого простоя»; γ; – коэффициент перевода механической энергии в тепловую.
Для устранения этих потерь используются различные схемы «разгрузки» насосов (системы): разгрузка через распределитель; разгрузка насоса напорным клапаном и др. Максимизация надежности. Надежность различных систем (в том числе и систем ОГП) поддается расчету и, следовательно, может оцениваться количественно. В нашем курсе такие расчеты не предусмотрены и мы ограничиваемся минимизацией количества элементов с низкой надежностью. По данным различных авторов таковыми являются: распределители (≈ 25% отказов) и гибкие шланги (≈ 30% отказов). Более подробные рекомендации по повышению надежности ОГП можно найти в работах Н. И. Лебедева. Минимизация нагрузки на оператора. Эту часть проекта следует начать знакомством со стандартами «Человек-машина», которые определяют минимальную нагрузку на оператора: удобство, комфортность и т. д. По этим нормативам эскизно создается первый вариант (в карандаше) рабочего места оператора. После последующих корректировок оно представляется графически со всеми нормативными данными на монтажной схеме.
|
;
;
