Самодействующие механизмы и устройства
Сдам Сам

ПОЛЕЗНОЕ


КАТЕГОРИИ







Самодействующие механизмы и устройства





введение

 

План

 

1 Исторические сведения

2 Цель и задачи предмета

3 Связь с другими дисциплинами

 

1 Исторические сведения

 

Первые попытки создания самодействующих механизмов и устройств предпринимались еще в глубокой древности.

 

Первый торговый автомат

Около 2300 лет назад Египтом правил Птолемей II Филадельф. Жил он в городе Александрии. Покровительствовал развитию науки, техники, литературы и искусства. Птолемей II любил удивлять новинками искусства и техники гостей из Индии, Аравии, Причерноморья. Одна из диковин, установленная возле храма, приводила в изумление горожан и чужестранцев.

Верующие, моля об отпущении грехов и избавлении от недугов, опускали пятидрахмовую монету в щель статуи льва, и из пасти зверя выливалась порция «священной» воды.

Тайна «чуда» была спрятана в середине льва (рис. 1). Монета, опущенная в щель, падала на правый конец рычага АВ и наклоняла его. Клапан открывал отверстие, и вода по трубке стекала в ладони молящегося. Монета, скользнув по наклонной площадке рычага, направлялась в копилку, а рычаг возвращался в прежнее горизонтальное положение.

Все очень просто! Но в те времена верили в чудо, автомат помогал церковнослужителям набивать карманы драхмами.

Итак, биография торгового монетного автомата, обслуживающего нас в магазине и на улице, началась еще до нашей эры.

 

„Волшебник” Герона Александрийского

Однажды жители египетского города Александрии, подойдя к храму, с изумлением увидели, как дверь храма сама отворилась перед ними. На алтаре храма жрец разводил огонь (рис. 2). Подняв руки кверху, он молился. Как только молитва окончилась, дверь храма сама закрылась.



«Волшебник» прятался под алтарем в подвале.

После разведения огня воздух в пустотелом цилиндре 1 подогревался, давление в нем возрастало. Под давлением воздуха вода из сосуда 2 по трубке 3 переливалась в сосуд 4, висящий на цепи. Сосуд 4, наполняясь водой, становился тяжелее и опускался вниз. Он натягивал цепь, накрученную на дверные оси 5. Дверь открывалась. Огонь погас — дверь закрылась.

Конечно, никто об этом не знал. Люди думали, что это сами боги открывали дверь храма. «Волшебство» укрепляло веру в богов, а это было выгодно жрецам.

«Волшебник» - автомат работал, используя энергию воздуха и воды. Так в I—II вв. до н.э. было положено начало пневматической и гидравлической автоматике.

Описан «волшебник» Героном Александрийским, знаменитым ученым глубокой древности, в работе «Пневматика», созданной около 120 лет до н. э.

 

Первые промышленные образцы автоматических устройств.

Первыми промышленными образцами автоматических устройств являются автоматический регулятор уровня воды в паровой машине И. И. Ползунова (1765 г.) и автоматический регулятор скорости в паровой машине Дж. Уатта (1782 г.). В развитие теории автоматического регулирования и средств автоматизации вложен труд многих ученых и инженеров.

 

Автоматический регулятор И.И. Ползунова

В XVIII в. станки в движение приводило водяное колесо. Выдающийся русский изобретатель и теплотехник И.И. Ползунов заметил, что водяное колесо часто останавливается, и решил «водяное руководство пресечь». В 1763 г. он разработал проект универсального парового двигателя, впервые сконструировал автоматический регулятор питания котла водой.

На рисунке 3 изображена схема автоматического поплавкового регулятора уровня воды в паровом котле. При снижении уровня воды в котле поплавок 1 опускался, рычаг 3 заслонкой 2 приоткрывал отверстие для впуска воды в котел. И наоборот, при увеличении уровня воды поплавок поднимался, и заслонка закрывала трубу.

Изобретение первого регулятора для парового котла положило начало автоматизации котельных установок.

Сегодня в котельных установках используются автоматические приборы давления пара, температуры, уровня, регуляторы питания котла водой, топливом, воздухом и др. Автоматические системы взаимосвязано ведут регулирование параметров. Принцип поплавковых измерителей и регуляторов уровня, изобретенные более двухсот лет назад, широко используется в современных автоматических устройствах.

 

Патент № 1432

У английского столяра Уатта было два сына. Одного учили коммерческому делу. Другой, Джемс, с детства проявил склонность к механике. Делал игрушки, модели. Много читал, интересовался разными науками. Работал механиком при университете в Глазго.

В 1763 г. Джемс открыл мастерскую. Через год ему поручили отремонтировать «огневую» машину Ньюкомена. Джемс Уатт стал исследовать причины неудовлетворительной работы паровой машины. Он годами работал над ее усовершенствованием: изготавливал детали, собирал и испытывал машину. После многих опытов и конструктивных изменений долголетний труд Джемса увенчался успехом. Поршень двигался под действием пара не только вверх, но и вниз: пар поступал в цилиндр поочередно по обе стороны поршня.

В 1784 г. Джемс Уатт получил патент на центробежный регулятор скорости оборотов.

Регулятор (рис. 4) соединен с валом паровой машины. При увеличении числа оборотов вала 1 регулятора под действием центробежной силы шары 2 расходились, поднимаясь на шарнирах, и тянули за собой муфту 3. Через рычаг 4 движение передавалось задвижке 5, которая перекрывала отверстие для впуска пара в цилиндр паровой машины. Число оборотов машины при этом уменьшалось, а регулятор увеличивал подачу пара. Вращение вала паровой машины становилось равномерным.

Задача регулятора — автоматически поддерживать постоянное число оборотов вала. Центробежные регуляторе Уатта и сейчас используются для регулирования скорости вращения вала машин-двигателей, например гидротурбин.

На рисунке 5 показана упрощенная схема автоматического регулирования скорости вращения турбины на гидроэлектростанции.

При увеличении числа оборотов вала 6 гидротурбины муфта 5 переместится вверх и заставит рычаг 4 передвинуться вверх. Вместе с рычагом изменит свое положение и шток 3 поршня золотника. Масло станет поступать в верхнюю полость цилиндра и поршень 2 опустится вниз. Заслонка 7 уменьшит подачу воды к гидротурбине. Скорость вращения вала 6 становится постоянной.

 

Отечественная наука.

Отечественная наука в области автоматического регулирования производственными процессами по своим достижениям занимает одно из первых мест в мире. Основоположником теории автоматического регулирования считается профессор Петербургского технологического института И.А. Вышнеградский, опубликовавший в 1876 г. свой труд «Об общей теории регуляторов», а в 1878 г. — работу «О регуляторах непрямого действия». Идеи Вышнеградского развивали его ученики и последователи — А.М. Ляпунов, В.Л. Кирпичев, К.Э. Рерих и др. Так, в 1892 г. была опубликована работа А.М. Ляпунова «Общая задача об устойчивости движения», которая явилась значительной вехой в развитии теории автоматического регулирования.

Первые автоматические системы, основанные на использовании электрической энергии, создаются в 1870 г. А.П. Давыдов в 1880 г. разработал проект первой электрической следящей системы, в 1888 г. К.Э. Циолковский предложил автоматический регулятор, предназначенный для стабилизации полета дирижабля. В 1909 г. профессором Н.Е. Жуковским был впервые создан учебный курс по регулированию и выпущена книга, содержащая классическое изложение теории регуляторов прямого действия.

В современном промышленном производстве все большее значение придается автоматизации. Усложняется оборудование и технологические процессы, повышаются требования к качеству выпускаемой продукции. Управление современными технологическими комплексами зачастую вообще невозможно без средств автоматизации. Автоматизация способствует росту производительности труда, повышению эффективности и других показателей производства.

Одним из показателей высокого уровня автоматизации, достигнутого в наше время, является создание космических кораблей, атомных электростанций.

Использование средств вычислительной техники дает возможность реализовать не только методы автоматического управления технологическими процессами, но и решить задачу создания современных автоматизированных технологических комплексов (АТК).

 

2 Цель и задачи предмета.

 

Важную роль в достижении намеченных рубежей по развитию экономики страны и. самому быстрому внедрению новых прогрессивных идей и методов ускорения развития промышленности строительных материалов, играет своевременная и качественная подготовка специалистов, которые разрабатывают ее и обеспечивают в сжатый срок внедрение в действие средств автоматизации.

В результате изучения дисциплины студенты должны при разработке и изучении конкретных систем управления для строительных агрегатов изучать объект управления, определять критерии (цели) управления, уметь разрабатывать алгоритмы (правила), по которых должна действовать система для достижения поставленной цели в данных производственных условиях; установить объем необходимой для управления информации и выбрать средству; для технической реализации синтезированной системы управления с учетом новейших достижений науки и техники.

Студенты, как будущие специалисты, должны быть способны на качественно новом уровне решать вопрос управления сложными технологическими процессами металлургических производств, что определяется современным состоянием теории и практики создания АСУ, АСУТП на базе средств вычислительной техники.

Поэтому при изучении АСУТП разных технологических процессов необходимо на первый план выдвигать материалы по программному обеспечению УВМ и по использованию микропроцессорной техники.

 

3 Связь с другими дисциплинами

 

Изучение предмета основывается на знаниях, полученных студентами на предметах "Математика", "Основы информатики", "Черчение", "Электротехника и электрические измерения", "Электроника, микроэлектроника и схемотехника", "Микропроцессорная техника", "Основы проектирования", "Основы метрологии и средства технологического контроля".

Предмет является базой для изучения предметов "Монтаж и наладка технических средств автоматизированных систем", "Эксплуатация и ремонт технических средств автоматизированных систем".

 

Контрольные вопросы

 

1 Когда было положено начало автоматизации?

2 Когда было положено начало промышленной автоматики?

3 Кто из отечественных ученых сделал вклад в развитие теории автоматического регулирования?

4 Зачем нужна автоматизация?

5 Какие основные задачи ставит перед собой предмет «Автоматизация технологических процессов»?

 

Литература

 

1 И.И. Гармаш Занимательная автоматика. - К.; «Радянська школа», 1982. [стр. 9 - 12]

2 Кочетов В.С. Автоматизация производственных процессов и АСУП промышленности строительных материалов.- Л.; Стройиздат, 1981. [стр. 7 - 10]


ОБЩИЕ ВОПРОСЫ АВТОМАТИЗАЦИИ

 

 

Основные ПОНЯТИЯ О ПРОИЗВОДСТВЕННОМ ПРОЦЕССЕ

 

План

 

1 Значение автоматизации. (СРС - Д/З)

2 Состав производственных процессов.

 

1 Значение автоматизации

 

Автоматизация технологического процесса и производства есть одной из важнейших черт применения достижений современной науки и техники в промышленности. Она обеспечивает интенсификацию производства, рост конечных результатов всестороннюю эффективность с минимальными расходами топлива, энергии, трудовых ресурсов.

Важное значение автоматизации в решении задач, стоящих перед экономикой страны, видно из приведенного ниже короткого анализа ее влияния на промышленное производство.

Во-первых, автоматизация базируется на четкой упорядоченности автоматизированных производственных процессов и вызывает необходимость их глубокого изучения и организации, как определенной системы взаимосвязанных элементов (машины и человека), а также механизма их взаимодействия, которые обеспечивают достижение выбранных целей. Тем самым работники производства получают возможность лучше понять технологические процессы как единственные целые, увидеть и оценить взнос разных элементов в результат производства. Это само по себе важно для повышения организации производства и управления им даже обычными средствами, не говоря уже о прямом эффекте автоматизации, за счет повышения качества функционирования управления процессами и оборудованием.

Во - вторых, автоматизация создает условия для неограниченного применения в производстве новой высокопродуктивной и сложной техники и многосвязных технологических процессов, за счет обеспечения быстродействующего и надежного управления всеми режимами работы, как правило традиционное регулирование хода процессов не в состоянии оценивать и учитывать многочисленные положения производственных ситуаций и возмущений, а потому мало пригодное для сложных технологий.

В-третьих, это возможность обеспечения оптимального управления. Автоматизация позволяет реализовать интуитивные стремления руководителя производства, обоснованно выбирать, принимать наиболее целесообразные в данной ситуации решения по бережливому расходу топлива, сырьевых и других ресурсов, и в то же время качественному и безопасному ведению процесса. Особенно большое значение автоматизации в освобождении работников современного производства от утомительной однообразной ручной работы, от непосредственного участия в процессе с вредными условиями труда.

В-четвертых, автоматизация способствует сокращению численности работников производства, делает труд людей более производительным и более эффективным в результате применения ЭВМ и специальных устройств для учета, запоминания и обработки многочисленных показателей, нормативов и характеристик производств, дистанционного управления и обслуживания комплексов машин, измерения и анализа качества продукции в труднодоступных и опасных для человека зонах.

В - пятых современная автоматизация производства прокладывает дорогу к полностью автоматизированным производствам, к заводам - автоматам будущего.

Преимущества автоматизированных производств не сразу были поняты и использованы даже самими разработчиками, а лишь постепенно в процессе многолетней работы по созданию внедрению и усовершенствованию автоматизации производства.

 

2 Состав производственных процессов.

 

Схема производственного процесса показана на рисунке 1.1. В процессе производства сырьевые материалы, или исходная продукция, под воздействием энергии в условиях заданной технологии подвергаются обработке и переработке с соблюдением экономических факторов, в результате чего обеспечивается получение готовой продукции или изделий с заданными свойствами. Производственные процессы состоят из ряда процессов: технологических, вспомогательных, контроля и управления.

 

 

Технологические процессы являются основными на промышленных предприятиях, в результате которых происходит механическая, тепловая, химическая и другие виды обработки материалов, т. е. физические или химические изменения продукции.

Каждый технологический процесс осуществляется, как правило, на определенном, наиболее эффективном для данного процесса, оборудовании, например обжиг сырьевой смеси в производстве цемента — во вращающейся печи, помол клинкера — в шаровой многокамерной мельнице и т. п.

Вспомогательные процессы могут быть самые разнообразные: транспортные, преобразование энергии и др. В зависимости от необходимости во вспомогательных процессах используются различное оборудование, насосы, транспортеры, дозаторы и др.

Контроль и управление производственными процессами обеспечивают своевременный выпуск продукции заданного качества.

Технологические процессы бывают непрерывными и периодическими.

Непрерывные процессы — это процессы, для которых характерны непрерывная подача и перемещение материалов (от начальной стадии — поступления материала или сырья в производство до выхода обработанной или готовой продукции), а также тепловая обработка материалов в потоке (помол сырья в шаровой мельнице, обжиг сырьевой смеси в обжиговой вращающейся печи в производстве цемента).

Периодические процессы — это процессы, при которых обработка материалов (изделий) осуществляется в аппаратах периодического действия (отдельные участки производства асбестоцементных труб).

 

Контрольные вопросы

 

1 Значение автоматизации в промышленности

2 Из каких процессов состоит производственный процесс?

 

Литература

 

1 Кочетов В.С. Автоматизация производственных процессов и АСУП промышленности строительных материалов.- Л.; Стройиздат, 1981. [стр. 11 - 14]


 

 









Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте:


©2015- 2018 zdamsam.ru Размещенные материалы защищены законодательством РФ.