气动控制原理范文（精选8篇）
气动控制原理 第1篇
人体免疫系统具有很强的鲁棒性和自适应能力,能够对外来病原体的入侵迅速做出反映。生物免疫系统的这些特性,已在国内外引起了广泛的重视,并且很多研究人员将免疫反馈机理应用于控制系统设计方面。目前比较常见的免疫控制器有:1)从生物免疫机理出发,设计免疫反馈控制器,并与PID结合起来[1];2)基于识别因子和杀伤因子的双因子免疫控制器[2];3)从生物免疫应答机理出发,构造出与传统控制器完全不同的仿生控制器[4];4)利用免疫算法,结合PSO[4]、神经网络、遗传算法等其他智能优化算法优化控制器参数。本文针对气动比例阀缸系统,设计免疫控制器,并对系统稳定性进行了分析,仿真结果表明,设计的控制器具有较好的跟踪特性,当负载变化时具有较好的适应能力。
2 基于免疫原理的控制器设计方案
2.1免疫反馈机制
当外界物质(包括抗原、被病毒感染的自身细胞等)的信息被抗原呈递细胞(APC)捕获后,APC将信息传递给T细胞,即传递给Th细胞和Ts细胞,然后刺激B细胞,B细胞产生抗体以消除抗原。当抗原较多时,机体内的Th细胞也较多,而Ts细胞却较少,从而产生的B细胞会多些。随着抗原的减少,体内Ts细胞增多,它抑制了Th细胞的产生,则B细胞也随着减少,经过一段时间后,免疫反馈系统便趋于平衡。原理图如图1所示。
2.2免疫控制器模型推导
基于2.1所述原理,设第k代抗原数量为Ag(k),抗体数量为Ab(k),由抗原刺激的Th细胞的输出为Th(k),Ts细胞的输出为Ts(k),B细胞接受的总刺激为B(k),可建立如下数学模型:
式中:k1,k2,k3为增益系数,c∈(0,1)。
3 气动比例阀缸位置控制系统
实验系统主要由气缸、比例阀、位移传感器和A/D,D/A转换装置以及计算机组成,如图2所示。其中比例阀采用MPYE-5-1/4-010-B、无杆气缸型号为GP-25-400-PPV-A-B。根据其参数,可得气动比例位置控制系统闭环传递函数
4 控制系统仿真及稳定性分析
4.1控制器性能仿真分析
采用免疫控制系统仿真框图如图3所示。
本文以单位阶跃响应为输入信号,被控对象传递函数如式(2),其中,各参数取值为:k1=1.2,k2=0.9,k3=0.1,c=0.1。由图4可知,与模糊控制器相比,本文的免疫控制器响应速度快,且无超调,具有较好的跟踪能力。
4.2负载变化系统的稳定性
系统工作时,带负载工作的稳定性显得尤为重要,图4仿真结果是在M为2 kg时得出的。惯性负载M变化时,控制系统的固有频率和阻尼比将会随着变化。由此可知,惯性负载的大小可能对闭环控制的输出特性有一定的影响。系统稳定工作时负载的大小由三阶系统的劳斯稳定判据及式(2)可得
系统开环传递函数为
由式(4)和系统参数可得
解得Kn=2.32。进一步由式(3)解得M<21.4 kg。由上述推理可知,该气动比例位置控制系统在惯性负载质量小于21.4 kg时,系统可稳定运行,现取不同的质量M,可得相应的ωn,ζn具体数值如表1所示,进而得到响应模型函数,并进行仿真。
图5a为M=5 kg时的仿真结果,图5b为M=8 kg时的仿真结果,表2为系统动态响应指标。可以看出,在负载稳定的范围内,当M变大时,免疫控制器的控制效果明显好于模糊控制,系统响应指标更清晰的表明,不论超调量还是上升时间,免疫控制器具有明显优势,更具适应性。
5 结论
本文借鉴生物免疫系统的免疫反馈机理,设计了一种免疫控制器,并将其成功应用于气动比例阀缸的位置控制。仿真结果表明,与模糊控制算法相比,本文提出的控制器具有更优的动态特性和跟踪特性,且当外界负载发生变化时,控制器具有较强的适应性。
摘要：借鉴生物免疫反馈应答机理,基于抗原、T细胞以及B细胞间的浓度关系数学模型,设计了一种新型免疫控制器用于气动比例阀缸系统的位置控制。仿真结果表明,对于被控对象本身的非线性、时变性、参数变化大和负载干扰大的特征,所设计的免疫控制器相对于模糊控制器具有较好的动态特性和跟踪特性,且具有较好的自适应能力。
关键词：免疫反馈原理,控制器,气动比例阀缸
参考文献
[1]高宪文,赵亚平.焦炉模糊免疫自适应PID控制的应用研究[J].控制与决策,2005,20(12):1346-1349.
[2]付冬梅,位耀光,郑德玲.识别强化的双因子免疫控制器及其特性分析[J].控制理论与应用,2007,24(4):530-534.
[3]吴婕,沈炯,李益国.热工过程的免疫控制系统设计及稳定性分析[J].控制理论与应用,2009,26(5):510-514.
[4]孙逊,章卫国,尹伟,等.基于免疫粒子群算法的飞行控制器参数寻优[J].系统仿真学报,2007,19(12):2765-2767.
[5]莫宏伟,左兴权,毕晓君.人工免疫系统研究进展[J].智能系统学报,2009,4(1):21-29.
[6]李小红,李安伏,牛红惠.基于免疫原理的控制调节器设计[J].电气应用,2006,25(1):111-113.
气动控制原理 第2篇
气动阀的简介
气动阀：借助压缩空气驱动的阀门。气动阀采购时只明确规格、类别、工压就满足采购要求的作法，在当前市场经济环境里是不完善的因为气动阀制造厂家为了产品的竞争，各自均在气动阀统一设计的构思下，进行不同的创新，形成了各自的企业标准及产品个性。因此在气动阀采购时较详尽的提出技术要求，与厂家协调取得共识，作为气动阀采购合同的附件是十分必要的。
气动活塞执行机构采用压缩空气作动力源，通过活塞的运动带动曲臂进行90度回转，达到使阀门自动启闭。它的组成部分为：调节螺栓、执行机构箱体、曲臂、气缸体、气缸轴、活塞、连杆、万向轴。
气动阀是一种直角回转结构，它与阀门定位器配套使用，可实现比例调节；V型阀芯最适用于各种调节场合，具有额定流量系数大，可调比大，密封效果好，调节性能灵敏，体积小，可竖卧安装。适用于控制气体、蒸汽、液体等介质。
气动阀的工作原理
气动活塞执行机构采用压缩空气作动力源，通过活塞的运动带动曲臂进行90度回转，达到使阀门自动启闭。它的组成部分为：调节螺栓、执行机构箱体、曲臂、气缸体、气缸轴、活塞、连杆、万向轴。
气动调节阀的工作原理：气动调节阀由执行机构和调节机构组成。执行机构是调节阀的推力部件，它按控制信号压力的大小产生相应的推力，推动调节机构动作。阀体是气动调节阀的调节部件，它直接与调节介质接触，调节该流体的流量。
1、气动阀规格及类别，应符合管道设计文件的要求。
2、气动阀的型号应注明依据的国标编号要求。若是企业标准，应注明型号的相关说明。
3、气动阀工作压力，要求≥管道的工作压力，在不影响价格的前提下，阀门可承受的工压应大于管道实际的工压；气动阀关闭状况下的任何一侧应能承受1.1倍阀门工压值而不渗漏；阀门开启状况下，阀体应能承受二倍阀门工压的要求。
4、气动阀制造标准，应说明依据的国标编号，若是企业标准，采购合同上应附企业文件。气动阀标准分国标，美标及日标三种规格。
5、气动阀的完整描述包含其规格尺寸，材质，连接方式，以及动作方式（其中动作方式分为1：双作用，2：单作用）。
气动阀的型号与结构
气动阀型号
1、气动阀型号ZHA/B-22，有效面积：350cm2。
2、气动阀型号ZHA/B-23，有效面积：350cm2。
3、气动阀型号ZHAB-34，有效面积：560cm2。
4、气动阀型号ZHA/B-45，有效面积：900cm2。
5、气动阀型号ZHA/B-56，有效面积：1400cm2。
气动调节阀由执行机构和阀两部分组成。
执行机构
按照控制信号的大小产生相应的输出力，带动阀杆移动。
阀
直接与介质接触，通过改变阀芯与阀座间的节流面积调节流体介质的流量。
控制信号给电磁阀通电，电磁阀打开，压缩空气进入气室，推动气动阀阀膜，然后推动阀杆，阀杆带动阀心打开或关闭。气动阀是借助压缩空气驱动的阀门。
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气动控制原理 第3篇
智能阀门定位器的输出控制部件通常是由I/P转换单元 (即先导部分) 和气动功放部分组合而成, 目前市场上使用较为普遍的主要有:气动喷嘴/挡板机构的I/P转换器技术组合多位多通阀体结构, 接受模拟电信号连续动作气动输出。另外一个是压电阀组件技术, 接受数字信号两位动作气动输出。下面具体介绍两种技术的工作原理。
1.1 I/P转换器组件及工作原理
I/P转换器基于传统的电磁技术和气动喷嘴档板机构, 喷嘴挡板机构先导信号 (喷嘴背压) 送给气动放大器进行进一步功率放大, 最终驱动气动执行机构。以ABB公司生产的TZID-C系列定位器为例进行说明, I/P转换器组件的工作原理:基于一种挡板力平衡结构的I/P转换器, 线圈产生电磁场, 施加给磁铁一个力使杠杆偏转即使挡板靠近或偏远喷嘴, 使喷嘴背压改变, 使得气动功放或多位多通阀滑阀位置改变, 进而转换成气压信号输出到执行机构, 对执行机构进行定位控制。
1.2 压电阀组件及工作原理
压电阀是在电压作用下使得功能陶瓷片产生弯曲变形原理制成的一种两位式控制阀。压电阀采用ON/OFF位式控制方法, 控制电路采用电子开关实现。压电阀在I/P转换单元中起先导阀的作用, 先导压电阀接收到控制电路发出的高频脉冲信号, 进而转换成先导压电阀先导气的通断, 先导气进入气动功放, 控制气动功放输出气压信号到气动执行机构, 完成对执行机构的定位控制。
以上两种技术的应用已很普遍, 但目前以上述两种技术为核心的智能阀门定位器中, 尚无大流量形式的定位器, 针对这一技术空白, 意大利STI公司研发推出一款新式高流量定位器Fast Trak。而STI Fast Trak定位器采用了膜片滑阀式组件结构并结合差压控制方式实现了大流量输出, 高精度的控制。
2 STI Fast Trak智能定位器的气动输出控制部件及工作原理
STI Fast Trak定位器采用传统的机械式滑阀结构结合差压控制的优点进行设计。其机械滑阀式组件同样基于电磁技术和气动喷嘴档板机构和力平衡原理, 见图1。滑阀组件的前端是一个膜片, 喷嘴挡板的电磁线圈接收控制电路发出的电流信号指令后, 转变成变化的控制气源信号, 来推动膜片产生形变, 形变的大小决定滑阀的位移量, 在滑阀组件后端有一个弹簧, 能够在控制信号变化后或者失去控制信号的时候让滑阀复位, 保证定位器的输出。为了实现高精度控制, 控制算法除了引用执行机构的位置信号外, 同时还对气缸的进气端的压力进行检测, 来弥补滑阀控制方式动作速度的不足和提高滑阀的静态工作性能。由于采用大流量滑阀结构设计和合理的气流通道, 实现了对执行机构的快速, 准确的定位。
3 智能阀门定位器气动输出部件的性能比较
从压电阀的工作原理和结构可以看出, 压电阀采用ON/OFF位式控制方法, 其功耗非常低, 稳态耗气量也相当低, 但对压缩空气质量要求高。另一方面, 对气动执行机构以及外部气管路的气密性要求很高, 当气管路泄漏时, 压电阀组会频繁动作, 常导致阀位振荡或造成压电阀组件故障。并且压电阀组件多为外购件或OEM定制, 如上述图1所示, 由于其技术垄断, 有问题只能更换, 无法自行维护。
I/P转换器组件基于传统的电磁技术和气动喷嘴档板机构, 技术成熟, 灵敏度高, 信号有一定功率且平滑线性好;但气动输出控制部件 (气动放大器或多通道阀体结构) 机械零部件较多, 结构复杂。且输出流量较小, 如上述图1所示, 多数厂商为自有技术生产, 出问题也只有找厂家解决。
STI Fast Trak定位器滑阀式结构设计结构简单, 原理也不复杂, 优点主要是抗污能力强, 输出流量大。在用户应用中, 经常由于气源中的杂质造成设备堵塞, 导致设备故障, 而且无法进行维护。更换设备时间长, 影响生产。在这方面STI Fast Trak定位器有着比较突出的抗堵性, 定位器在根据输入指令信号定位后, 滑阀在不停的进行细微调整, 防止气源中的粉尘和油雾凝固阻塞滑阀, 这样会有效的避免定位器的堵塞。在滑阀式组件的设计上, 考虑到拆装维护方便, 定位器的滑阀组件及其他控制部件均可进行自行拆装与维修, 无需整体更换。在一定程度上大大减少了维护成本和时间。在流量方面, STI Fast Trak定位器采用1/2”的接口口径, 与市场上常用的智能定位器比较, 智能定位器一般出口为1/4接口口径, 流量一般在在3.9~10Nm3/h, 而STI Fast Trak定位器输出流量高达180Nm3/h, 同时并没有因为流量过大而损失控制精度, 对于有快速动作, 高精度控制的情况下, 配置大缸径气缸 (或大体积) 时, 可以省去流量放大器而直接驱动气缸。尤其是现在很多采用新型分体式二次风门气动控制装置来适应现场高温恶劣的运行工状, 这样一来更加考验智能定位器的输出带载能力。对于远距离控制气缸, 大多数定位器的输出能力会随着距离的增大而明显降低, 进而降低执行机构的动作速度和增加定位器的自整定时间。因此, 在分体式定位器的应用中, 很多定位器需要增加流量放大器来解决流量小的问题, 这样会使控制系统变得复杂。对于STI Fast Trak定位器就可以省去流量放大器, 使得整个控制系统变得简单。既减少泄露故障点, 较少维护量, 同时又节约了成本。
3 结束语
智能阀门定位器为客户提供了智能一体化控制方案, 有效地提升了控制性能以及满足节能环保的需要。随着工业现场越来越多应用的智能设备, 从结构和工作原理上认识定位器, 这对于用户来说可以更加熟练的操作维护, 以保证生产设备的安全, 长期无故障运行。
摘要：随着智能控制技术的高速发展和对节能环保理念的认知提高, 智能阀门定位器正在逐步取代以往的机械式定位器。目前市场上的智能阀门定位器品牌众多, 许多厂商也在不断探索和提高自身的产品性能。尤其智能阀门定位器内部气动输出控制部件性能逐步成为衡量定位器整体性能的重要因素。文章对常用智能阀门定位器的输出控制部件的原理进行描述和性能比较, 并介绍一种新型智能定位器产品, STI FastTrak大流量定位器。
关键词：智能阀门定位器,输出控制部件,压电阀
参考文献
[1]ABB TZID-C智能定位器操作使用手册.
[2]SIEMENS PS2智能定位器操作使用手册.
[3]STI产品操作使用手册.
气动控制原理 第4篇
1 轴向气动离合器的结构及工作原理
1.1 结构
轴向气动离合器由主动部分、从动部分和气室三个部分构成, 其中主动部分由外压盖、三角带轮、内压盖、内齿圈和摩擦片等零件组成;从动部分由内齿进退盘、内齿中间盘、壳盘及密封盖等组成;气室由密封盖、气膜、气膜内压盖、气膜外压盖等组成。
1.2 工作原理
气源提供的压缩空气, 经过电磁阀控制, 由管道输送进入轴向气动离合器密封盖的进气通道, 然后进入气室, 迫使气膜膨胀, 推动离合器从动部分的内齿进退盘及内齿中间盘, 使它们与摩擦片紧密地压紧, 靠摩擦力使主动部分与从动部分结合, 从而达到离合器闭合。停止供气时, 气室中的压缩空气经电磁阀的排气孔排放到空气中, 气膜复位, 内齿进退盘及内齿中间盘靠弹簧快速复位, 从而使离合器分离。
2 常见故障及处理方法
2.1 离合器打滑, 传动力矩小
原因: (1) 负荷超载; (2) 供气压力不足 (压力一般在0.4 MPa~0.6 MPa) ; (3) 摩擦片磨损严重或有油污, 使摩擦阻力小; (4) 气室的气膜破损漏气。
处理: (1) 减少供料量, 降低运转负荷; (2) 检查气源压力, 保证供气压力正常; (3) 更换磨损严重的摩擦片或清除油污; (4) 更换破损的气膜。
2.2 离合器不分离或分离不彻底
原因: (1) 气膜、摩擦片、内齿进退盘及内齿中间盘之间间隙过小, 使其不能完全分离 (一般间隙控制在3 mm~5 mm) ; (2) 内轴承安装不到位, 使密封盖上的筋与外压盖内平面卡住; (3) 内油封盖安装不正, 使内油封盖内孔卡注高速轴; (4) 电磁阀排气孔堵塞, 造成气膜内的压缩空气不能排出而使气膜不能复位。
处理: (1) 调整气膜、摩擦片、内齿进退盘及内齿中间盘之间的间隙, 使它们之间的间隙合适; (2) 将内轴承安装到位; (3) 校正内油封盖; (4) 更换堵塞的电磁阀。
2.3 离合器振动大
原因: (1) 壳盘与锥形轴松动; (2) 轴承间隙过大或损坏。
处理: (1) 将壳盘与锥形轴的压紧螺母拧紧, 并用开口销固定; (2) 更换间隙过大或损坏的轴承。
2.4 气膜损坏频繁
原因: (1) 气膜质量差; (2) 气室固定螺栓缺弹簧垫使螺栓易松动; (3) 气源提供的压缩空气含水率较高; (4) 气室安装不正。
处理: (1) 更换质量好的气膜; (2) 将气室的固定螺栓加装弹簧垫并紧固; (3) 在气源提供的压缩空气进入气室之前加装气水分离器, 降低压缩空气含水率; (4) 重新安装气室并校正。
气动控制原理 第5篇
1. 气动喷嘴工作原理
沥青洒布车洒布液态沥青时,其动力传输路线是:发动机→液压泵→液压马达→沥青泵→沥青管道→洒布管→气动喷嘴。每个气动喷嘴喷出一个扇形喷洒面,几十个扇形喷洒面有规律地重叠在一起,形成一个均匀的整体喷洒面,将液态沥青均匀地喷洒到作业面上。
1.排气口2.气动活塞3.进气口4.液态沥青入口5.喷头6.活塞杆7.针阀8.洒布管
气动喷嘴由排气口1、气动活塞2、进气口3、液态沥青入口4、喷头5、活塞杆6、针阀7以及洒布管8等组成,如附图所示。
气动喷嘴1个洒布流程为:换向电磁阀动作→气动活塞2缩回→喷头5喷洒→换向电磁阀换向→气动活塞2伸出→喷头5关闭→喷洒结束。
喷洒液态沥青前,需启动沥青泵,使洒布管8中的液态沥青具备一定压力。储气罐中的压缩空气由进气口3进入气缸后,推动气动活塞2、活塞杆6和针阀7向上运动,并将喷头5打开。具有一定压力的液态沥青从液态沥青入口4进入喷头5,并通过喷头5进行喷洒。
要保持液态沥青的持续喷洒状态,需操纵换向电磁阀将排气口1关闭。此时进气口3进气,气缸有杆腔与储气罐压缩空气处于连通状态,储气罐内压缩空气的压力恒定,气动活塞2、活塞杆6的位置保持不动,喷头5处于打开状态。
要结束喷洒状态,需操纵换向电磁阀将排气口1打开,此时排气口1转换为进气口,进气口3转换为排气口。气动活塞2、活塞杆6在压缩空气作用下向下运动,喷嘴5被关闭,喷洒工作结束。
2. 喷洒耗气量分析
压缩空气进入气动喷嘴气缸有杆腔推动气动活塞2上升。喷头打开并将液态沥青持续喷洒到路面上,进行喷洒。喷洒结束后,储气罐释放压缩空气进入气缸无杆腔推动活塞使喷嘴关闭。
沥青洒布车工况可分为洒布、停车和清洗3种。其中清洗工况时,气缸工作次数最为频繁,压缩空气消耗量最大。因此本文以清洗工况为例,对沥青洒布车的耗气量进行计算。
洒布车进行清洗时,需要不断将清水注入沥青罐,通过喷头5将清洗用过的废水排出。具体工作过程为:储气罐释放的气体进入气缸有杆腔,气动活塞2上升,喷头5开始喷洒清洗;气动活塞2停留3～5min(即喷洒持续时间)后,操纵换向电磁阀换向,储气罐中的压缩空气进入气缸无杆腔,气动活塞2下降,喷头5停止喷洒,从而完成1次清洗工作。
由于3～5min喷洒持续时间内,空压机一直工作并向储气罐中补充压缩空气,因此1次清洗工作所消耗的压缩空气完全可以补足。
3. 气缸耗气量计算
为简化气缸耗气量计算,忽略活塞杆对气缸容积的影响,并假定气缸无泄漏且缸内气体变化过程为恒温过程等。由此导致的误差,用修正系数来补偿。
(1)气缸耗气量计算数据
气动喷嘴气缸的耗气量与直径、行程、频率和从换向阀到气缸的管道容积等因素有关。已知单个气缸内径为0.32cm,活塞行程为0.21cm,气缸压力为0.6MPa。
(2)单个气缸耗气量
单个气缸完成1次伸缩动作所需压缩空气量Q1计算公式为:
式中:
A——活塞的面积,经过计算定为0.08 cm2;
S—活塞行程为0.21 cm。
根据公式(1),计算出单个气缸1个行程消耗的自由空气量Q为:
式中:
m—气压系数,取,经计算为6.923;
P—气缸工作压力,取0.6MPa;
Pa—大气压力,取0.1013MPa;
f——排气量冗余系数,考虑泄露和安全等因素,取2。
由于沥青洒布车洒布管上安装了多个气动喷嘴,根据单个气缸每分钟耗气量,即可计算出多个气缸每分钟耗气量。由上述公式可知:气缸耗气量等于气缸容积与单位时间内活塞作往复运动的次数的乘积。
(3)总耗气量计算
沥青洒布车的洒布工作由40个喷嘴同时完成。在清洗工况时,根据公式(2)的计算结果,全车40个喷嘴,1个行程的总耗气量(自由空气量)为:
4. 储气罐选型
本文给出了气动喷嘴耗气量计算方法,为沥青洒布车用空压机和储气罐的选型提供了依据。当所选空压机的压缩空气压力与气缸压力相同时,洒布1个行程所消耗的压缩空气量为:
气动控制原理 第6篇
1 气动隔膜泵的结构
在气动隔膜泵的机构以及运行的原理如下图1所示。在图中, A主要是气动隔膜的泵体、 (2) 则为气动隔膜泵的泵片、 (6) 则是气动隔膜泵的内止回阀、 (1) 则为气动隔膜泵的控制阀、 (5) 为气动隔膜泵的连杆、B和C主要是泵的进出口连接管。
在对气动隔膜泵的隔膜片进行装置的过程中, 必须要安装在连杆的两端, 同时还要将气动隔膜泵的物料室使用泵的进口管以及出口管相互谅解, 同时也被进口和出口上的四个止回的阀门进行隔离, 这样能够使隔膜泵在工作的过程中物料仅仅只是能够在腔室之内进行运行, 并且也不会跑入到气体腔当中。
左图主要是气动隔膜泵的装置结构以及运行的原理图
在左图当中:
字母A主要是代表泵体;字母表B则为隔膜泵进口过程中的连接管;字母C主要是表示隔膜泵口时连接管。
(1) 主要表示的是气动控制阀; (2) 主要表示的是隔膜片; (3) 主要表现的是气体腔室内排出的气体; (4) 主要表现的是气体腔室内排出的端口; (5) 主要表现的是隔膜连杆; (6) 主要表现的是止回阀; (7) 主要表现的是右物料腔室
在左图中P1诶气体腔室内的气体压力;P2为左物料腔室内的压力;P3为右物料腔室内的压力;P4表示的是大气压力
2 气动隔膜泵原理
针对气动隔膜而言, 其运行过程中的原理是指就是压缩空气通过了气动的控制阀门, 并且进入到了气体的腔室当中, 在左边的隔膜之内对其进行均匀的压力施加, 并且在这个过程中要将气体排出, 之后再从右面的隔膜后面通过气阀组件导向排除的端口, 同时在这个位置安装消音器, 在气体腔室内, 其压力F1能够对左边的物料腔室内的压力F2进行超过, 干膜连杆能够在一定程度上进行着来来回回的移动, 同时也将会进一步的形成了物料, 在气动隔膜泵的左面腔室当中进行着有关的排放, 与此同时在气动隔膜泵的右面腔室内吸入到其中, 并且在进行吸入的过程中要使气动隔膜泵能够有效的吸入, 然而所吸入的行程能够对右物料腔室压力P3进行有效的降低, 以此来对右腔室内的体积进行增加, 进而使所生产的大气压力P4压比较差, 同时也能够很好的推动着物料的运动, 同时物料的运动的过程中穿过了吸入的侧止回阀当中, 同时也流入到了右物料的腔室当中, 最终吸收进入行程当中, 同时也能够使气动泵进行着周而复始的运动, 并且在通过了机械的拉动之后, 将会被吸收到气动隔膜泵当中, 并且在气动隔膜泵当中的内板以及对准的驱动柱塞子之间发生着变化, 最终将会使其移动到导向的阀门芯位置处。等待导向的阀被激活之后, 将能够更好的向着气动的控制阀门另外的一端发出信号, 同时也能够使被压缩的空气方向出现改变, 通过周而复始的进行着循环, 最终使气动隔膜泵吸入以及压出的行程能够得以持续下去, 同时也能够满足其运行过程中有关质量的要求。
3 油漆生产中运用
由于在气动隔膜泵结构中, 其相对来说是比较简单, 然而对于一些口径相同的泵进行相互的比较之后, 进而发现气动隔膜泵的体积相对来说比较小、重量比较轻以及在布置安装过程中比较方便。在对出口进行关闭的情况下隔膜泵将会是处于安全停止的情况, 因此不需要对其安装旁路系统以及安全阀。在对物料进行输出的过策划给你种, 输出的物料以及气动如果不存在着接触, 那么将不会存在着轴封泄露的情况出现。同时轴承受到污染的概率将会比较低, 因此在低于最小流的情况下, 其所产生的轴承问题因为气压的作用之下, 将会对于整个的隔膜表面产生作用, 并且在泵的吸收过程中隔膜是处在平衡的状态之下, 并且和机械驱动的隔膜泵相互比较, 其特性主要是具有着十分显著的长寿面。因为气源的压力极限将会导致隔膜泵的最大压力出现安全方面的限制。然而对于上述的情况, 出现对其进行叠加的话, 进而更好的显示出了气动隔膜泵的使用安全性, 同时由于其运行的成本相对来说比较低, 因此人们都普遍的乐于接受。在此之外, 因为气动隔膜泵主要是通过脉冲的方式进行运行, 其出口管在关闭的时候气动隔膜泵是处在一个安全停止运行的状态之下, 因此可以对其进行随时的开启和闭合。然而在对其进行灌注的时候, 必须要定时以及定点的来对物料进行输出, 同时在这个过程中将会导致隔膜泵的物料输送出现减少, 这也就是根据了将机电作为动力, 如果将其他作为动力将会不可能实现。
4 结语
随着我国经济的不断发展已经科学技术水平的不断提供。气动隔膜泵不仅结构相对来说比较简单, 并且具有较广的使用范围, 运行成本低等特点, 在一定程度上受到相关行业的青睐, 在尤其生产的企业的过程中, 提供了安全而又满足相关工艺需求的有效办法。
摘要：本文首先对气动隔膜泵的结构进行了分析, 然后通过对结构的了解对其原理进行介绍, 最后对其在尤其生产企业过程中的应用进行探究。
关键词：气动隔膜泵,原理,应用
参考文献
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[2]刘爱民.隔膜泵的结构原理以及在氧化铝赤泥排放中的应用研究[D].山东大学.2013, 12 (24) :105-108.
一种气动进料控制器 第7篇
介绍一种气动进料控制器, 它与一般的进料控制器相比, 虽然结构繁杂, 但检测准确、动作可靠, 灵敏性和稳定性较好。它适宜于各种不同性质物料的离心, 滤饼的实际厚度近似于所设定的厚度。其控制原理图如图1所示。
图中, D 0为仪表气源分配器;V 0为弹簧复位式二位五通阀, 受压缩空气控制;V 1、V 2和V 3分别为双作用式二位三通阀;B 1和B 2分别为气容, 起缓冲、延时和稳压作用;C 0为弹簧复位式气缸;D 1为可调式节流止回阀;D 2为单方向节流喷嘴。在料厚检测驱动装置中, 可设有料厚调节及灵敏度调节旋钮, 以调节料厚检测板的角行程和档板与气嘴之间的间隙。
气动机械手三维位置控制专机设计 第8篇
随着制造业在中国进一步发展, 设备自动化程度越来越高, 机械手已广泛应用于工业自动化领域, 既减轻了操作者的工作强度, 又提高了企业的生产效率。随着气动技术的发展, 气动机械手也得到迅速广泛的应用, 它具有结构简单、重量轻、动作迅速、工作可靠、节能和环保等优点[1]。气动机械手作为工业自动化系统, 体现了机械和电气的完美结合, 是当代传动技术的重要载体, 是一种典型的机电产品, 广泛应用于各种大型企业的生产流水线上。
气动机械手三维位置控制专机作为一种机电设备, 既要求机械结构布局合理和较高制造装配精度, 又要求自动化控制系统性能达到气动机械手预期的设计功能。因此, 有效体现机械和电气的结合, 研究两者的综合性能, 具有较高的现实意义和应用价值。
2 专机功能
该气动机械手的主要任务是将生产线中上一工位的工件逐个搬运到三个不同位置的流水线上。完成一次作业任务, 机械手的动作顺序为:松开→下降→伸出→夹紧→上升→顺时针旋转→伸出→下降→松开→夹紧→上升→缩回→顺时针旋转→下降→松开→上升→逆时针旋转→缩回→上升。
为保证气动机械手安全、稳定和高效运行, 气动机械手自动化系统需要提供以下功能: (1) 手动运行。气动机械手位置由于人为原因而改变了初始位置, 通过手动调节和回原点命令, 使其回到初始位置。 (2) 半自动运行。即按一次触摸屏按钮, 气动机械手只完成一步动作。 (3) 自动运行。即按一次触摸屏按钮, 气动机械手连续完成多步动作, 完成一次工件的搬运任务。 (4) 用户权限设置。采用密码逐级输入, 防止未经授权人员对本机进行操作, 减少事故的发生。 (5) 故障报警。触摸屏设置报警画面, 系统发生故障时, 及时发送报警信息给操作者。
3 专机方案设计
3.1 机械结构
机械结构部分主要由以下几部分构成:
(1) 滚珠丝杠螺母副。属于滚动摩擦, 具有传动精度高、摩擦损失小、运行灵敏度高、不易爬行等优点。本机采用两对滚动体为内循环的滚珠丝杠螺母副, 分别控制气动机械手的升降和伸缩。
(2) 推力球轴承。选择型号为P51228, 外形尺寸 (d×D×T) 为140mm×200mm×46mm, 主要承受本机的自重所产生的轴向力。
(3) 齿轮传动。具有传动效率高、传动比稳定等特点, 尤其是小齿轮带动大齿轮转动具有小转矩变为大转矩、小转动惯量变为大转动惯量的优点。本机选用齿轮传动, 目的是选用较小功率、转矩和转动惯量的步进电机代替较大参数的步进电机, 降低设备制造成本。
(4) 丝杠支承架。主要用来支承两对滚珠丝杠螺母副和步进电机的重量, 使气动机械手灵活升降和收缩。采用铝合金方料, 经过机械加工制成, 形成一些交叉孔系和平行孔系, 要求各孔的圆柱度、表面粗糙度值和孔系之间平行度、垂直度满足一定的精度。
3.2 电气控制
电气控制部分主要由以下几部分构成:
(1) 步进电机。将输入脉冲信号转变为电机旋转运动, 通过输入脉冲数控制步进电机旋转位移, 通过输入脉冲频率改变步进电机旋转速度, 具有转动惯量小、定位精度高、无累计误差、控制简单等特点。本机采用两个万泰牌两相混合式步进电机57BYGH115-003, 步距角1.8°, 额定功率18.9W, 额定转矩3N·m, 用于升降和伸缩运动;另采用一个森创牌两相混合式步进电机110BYG250C-0402, 步距角0.9°/1.8°, 保持转矩12N·m, 转动惯量14600g·cm2, 用于旋转运动。
(2) 可编程序控制器PLC。PLC型号为FX3U-32M, 晶体管输出型, 16点输入, 16点输出, 它是三菱电机公司最新推出的第三代微型PLC, 其基本性能明显优于同一系列产品, 基本单元具有控制独立3轴最高100k Hz频率的脉冲输出功能和强大的定位控制功能, 本机用于控制3个步进电机的升降、伸缩和旋转运动。PLC内置24V、400m A直流电源提供接近开关传感器和电磁换向阀, 分别传递信号输入和输出。其RS422接口用于外接触摸屏, 通过触摸屏的数据输入进行总体控制。本机总体自动化控制流程如图1所示。
(3) 触摸屏。MITSUBISHI (三菱) 公司生产的型号为GOT1000, GT11系列, 属于基本功能机型。24V、400m A直流电源供电, 4.5英寸规格, 黑白双色, 采用64位处理器, 内置RS-232接口和RS-422接口可以实现高速画面数据传送。采用GT Designer2 Version2软件进行操作画面设计, 共有7个操作画面, 分别是首页、主界面、手动运行界面、半自动运行界面、自动运行界面、用户权限设置界面和故障报警界面。通过触摸屏数据输入和PLC数据反馈对本机进行自动化控制, 实现人与机器的信息交互。
4 结语
气动机械手已广泛应用于现代化自动控制装备, 是一个集机械、气动和电气等元件于一体的机电工业产品, 能实现复杂和精确的机械运动, 完成生产流水线上的搬运任务。本文通过合理的机械结构设计, 利用可编程序控制器PLC对步进电机的灵活有效控制和触摸屏的可视化便捷性操作, 实现了对机械结构的精确和人性化控制, 达到了本机的设计目的。目前本机已用于车间生产, 运行效果良好。
摘要：主要阐述了气动机械手三维位置控制专机的设计制造过程。通过专机所需功能引出其机械结构和电气控制组成元器件的性能参数和主要作用, 经过实践检验, 证明该机具有实用价值。
关键词：机械手,PLC,步进电机
参考文献
【气动控制原理】相关文章：
1074液压与气动控制课件09-01
关于PLC的气动机械手控制系统设计10-22
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气动机械手06-02