За основу примем имеющийся на предприятии стенд. В гидравлическую схему введём следующие изменения. Для замера расхода через силовой контур агрегата установим датчик расхода. Расходомеров такого типа выпускается великое множество как за рубежом, так и у нас в стране. Поскольку расход жидкости агрегатом составляет не более 9 Л/Мин, примем к установке расходомер ТДР-12-2-3 с расходом 12 Л/Мин.
Для автоматического регулирования давления на подаче в узел вместо штатного регулятора установим пропорциональный регулятор давления и тензометрический датчик давления.
Замер положения золотника в гильзе будем осуществлять при помощи потенциометрического датчика положения. Перемещать золотник внутри гильзы будем при помощи давления жидкости. Поскольку насосная станция одна и её рабочее давление постоянно и составляет 210 кгс/см2, а для регулятора положения необходимо регулировать давление в широких пределах, то отбор жидкости для этой цели мы будем производить от насосной станции через дроссель с регулируемым проходным сечением. Регулировать давление будем так же при помощи пропорционального регулятора давления и тензометрического датчика давления.
Для исключения перегрева рабочей жидкости применим цифровой датчик температуры DS1621 и вентилятор охлаждения радиатора. На этом доработка стенда завершена. Предполагаемая принципиальная гидравлическая схема стенда приведена на рисунке 5.4.1.
Рисунок 5.4.1
Установка испытуемого изделия на стенд осуществляется вручную, а зажим изделия в приспособлении будет осуществляться автоматически при помощи гидроцилиндра. Гидропитание его будем осуществлять от насосной станции стенда. В качестве датчика наличия изделия в приспособлении применим индуктивный бесконтактный датчик торцевого типа. В качестве датчика зажима применим датчик усилия, изменяющий своё сопротивление в зависимости от усилия сжатия.
Для регулирования напряжения на пропорциональных клапанах можно применить несколько методов:
· С помощью цифро-аналогового преобразователя
· С помощью широтно-импульсной модуляции
· С помощью синтезатора напряжения.
Рассмотрим эти методы управления подробнее.
Цифро-аналоговый преобразователь работает по методу последовательных приближений, обеспечивает высокую точность, однако, требует прецизионного источника опорного напряжения.
Широтно-импульсная модуляция не требует источника опорного напряжения, но ей присущи недостатки, например, такие, как повышенный уровень спектральных компонентов сигнала и его апертурные искажения.
Синтезаторы напряжения были широко распространены в 80-90-е годы, но в XXI веке они уже неприемлемы в связи с отсутствием в них какой-либо обратной связи по напряжению.
Исходя из вышесказанного остановимся на регулировании напряжения при помощи широтно-импульсной модуляции, так как в нашем случае искажения управляющего сигнала никоим образом не скажутся на нормальной работе пропорционального клапана ввиду индуктивного характера нагрузки.
Для управления пропорциональными клапанами, опроса датчиков давления и расходомера необходим микроконтроллер. Можно применить жесткую логику, но это даже не стоит и рассматривать ввиду громоздкости и энергоёмкости конструкции, которая получится. Контроллеры так же бывают разные: однокристальные и интегральные промышленные. Последние специально предназначены для применения в приводах ДПТ различных станков.
Исходя из сказанного выше остановимся на однокристальном микроконтроллере.
Для опроса контроллера, а так же обработки полученных данных и вывода их на печать нужен компьютер с принтером.
Для обмена данными компьютера с микроконтроллером используем стандартный интерфейс RS-485. Поскольку у микроконтроллера уровни ТТЛ, а у интерфейса RS-485 лог.1 составляет –12 В, лог.0 составляет +12 В, необходим специальный преобразователь уровней. Его можно применить любой из ряда преобразователей, выпускаемых фирмой ANALOG DEVICES, например, ADM488. Интерфейс RS-485 выбран исключительно из-за того, что он допускает адресацию, что позволит при помощи одного компьютера
управлять несколькими стендами. Такая возможность предоставляется благодаря тому, что технологический процесс испытаний одного узла занимает достаточно длительное время. Применение интерфейса RS-485 потребует дополнения компьютера специальной мультипортовой платой, например, СР-132IS, производимой фирмой Moxa Technologies.
Предполагаемая структурная схема системы управления приведена на рисунке 4.2. Поскольку все стенды идентичны, на схеме показан только один стенд.
Экономический эффект на данном этапе проектирования просчитать невозможно. Можно лишь указать ожидаемый эффект от внедрения данного проекта. Капиталовложения составят порядка 600-800 тысяч рублей, но за счёт высвобождения рабочих, снижения трудоёмкости и уменьшения штучного времени в условиях серийного производства вложенные средства окупятся примерно за год.
Рисунок 5.4.2
