Характеристики и параметры вакуумных пульсаторов для стойловых доильных автоматов - Бахчевников О.Н
Скачать (прямая ссылка):
Желаемый результат можно получить в том случае, если заслонки обоих клапанов механически сблокировать, как показано на рисунке 2.5 а, или вводить сигналы через логический элемент ИЛИ (рисунок 2.5 б).
Вакуумный логический пневмоэлемент ИЛИ был разработан во ВНИПТИ-МЭСХ (СКНИИМЭСХ) в составе логически и функционально полной системы вакуумных элементов для автоматизации доения, получившей признание как вакуумная ветвь промышленной пневмоавтоматики [56, 57, 58, 59, 60, 61, 62, 63, 64, 65].
Pf
О
Д
Pf
О
Д
а
б
а - с механически сблокированными заслонками обратных клапанов; б - с логическим вакуумным пневмоэлементом ИЛИ;
1 - пневмоемкость; 2 - регулируемый дроссель; 3 - механически сблокированные обратные клапаны; 4 - вакуумный логический пневмоэлемент ИЛИ Рисунок 2.5 - Пневматические схемы подачи сигналов в управляющие камеры пульсаторов
Согласно пневматическим схемам (рисунки 2.5 а и 2.5 б) заслонки открывают сопла вакуумным сигналам с той стороны, откуда они поступают. Если с
64
обоих входов Р{ и Рд действуют одинаковые сигналы «вакуум» или «атмосфера», то обе заслонки приоткрыты, и в управляющих камерах устанавливаются, соответственно, вакуум или атмосфера, т.е. обе схемы реализуют ситуации 1 и
2. Даже в том случае, если при подаче дискретных сигналов «0» или «1» клапаны незначительно пропускают воздух, обе схемы остаются работоспособными, и ситуация 3 не имеет места, она полностью исключается.
Первые исследования пульсатора как исполнительного нелинейного элемента релейного типа были проведены во ВНИПТИМЭСХ (СКНИИМЭСХ) [13, 117, 120], а как логический элемент системы управления он исследуется в системах [4].
Для реализации логических операций в системах управления любой сложности к каналам Р^ и Рд могут подключаться дополнительные входы через логические элементы ИЛИ, И, НЕ и др.
Итак, управляющая камера пульсатора, включающая пневмоемкость V1 и дроссель а, представляет собой апериодическое звено первого порядка, преобразующее входной дискретный сигнал в аналоговый, изменяющийся по величине во времени. Эти изменения передаются чувствительному элементу - мембране, являющейся еще и усилительным звеном, включающим жесткий центр, преобразующий давление в усилие, действующее на клапан, перемещающийся вместе с заслонкой между двумя соплами: «вакуум» и «атмосфера». Кроме того, мембрана выполняет функции элемента сравнения, постоянно сравнивающего давление, изменяющееся внутри камеры, с величиной постоянного вакуума системы питания Рдит, действующего под мембраной. При возникновении на мембране перепада давления, соответствующего величине срабатывания Рср или отпускания клапана Ротп, клапан переключается скачком из одного положения в другое. В результате на выходе пульсатора и на входе Р{ в управляющую камеру сигнал изменяется на противоположный и в управляющей камере формируются новые команды.
Управляющая камера пульсатора с дросселем, как апериодическое звено первого порядка, описывается дифференциальным уравнением
65
СІР
Т — + Р - Р1 Сі ,
(2.11)
где Р и Р1 - величины вакуума на входе и выходе звена, кПа;
Т - V
~ постоянная времени, с. (2 12)
Передаточная функция управляющей камеры пульсатора, как апериодического звена первого порядка, имеет вид (2.3), где к1 = а/а = 1 - коэффициент усиления глухой камеры [13].
Восходящая переходная характеристика этой камеры представляет собой экспоненту [13]
і
й(0 - ^(1 - ЄТ ) • 1(0, (2.13)
где і - текущее время, с.
Амплитудно-фазовая характеристика
ЦГ т (2 14)
Т1іт +1 • К Л )
Откуда амплитудно-частотная характеристика
АГ 4= К
т ^(Т^т)2+1, (215)
а фазочастотная
ф(т) - -аг^Т 1 т . (2.16)
Постоянную времени Т1 можно определить по формуле (2.12), сложность состоит в том, что для этого проводимость а нужно определять экспериментально. Поэтому проще будет определить постоянную времени Т1 из амплитудно-фазовой характеристики (2.14) при К1 = 1, или, зная текущее время іа заполнения и опорожнения заданной емкости через дроссель а при заданной величине перепада вакуума ДР, с достаточной степенью точности постоянную време-
66
ни можно определить из выражения
т а
т1 _ 3 , с, (2.17)
а затем уже по формуле (2.12) определить проводимость дросселя а.
Исследованиями пульсатора (рисунок 2.3 а), как рабочего органа, проведенными во ВНИПТИМЭСХ (СКНИИМЭСХ) [13], была установлена релейная сущность его работы по гистерезисной петле с характерными для реле точками
Р _ Р
срабатывания гср г
Р _ Р
и отпускания отп
ґ
1 - *3 V *1,
Ґ * ^ 1 _ 22
*1
(2.18)
(2.19)
где Р - величина вакуума в системе питания, кПа;
5) - эффективная площадь мембраны, м ;
52, 53 - площади клапанов по окружностям большого (верхнего) и малого (нижнего) сопл, соответственно, м2.
Имея исходные данные и гистерезисную характеристику пульсатора [13], можно продолжить его исследования, но уже не как исполнительного органа, а как управляющего звена, формирующего команды на основе реализации поступающих элементарных логических операций И, ИЛИ, НЕ, ДА алгебры логики для синтеза автоматизированной системы любой сложности: от стойлового доильного аппарата до робота.
