Содержание к диссертации
Введение
1. О перспективах повышения эффективности работы устройств с несущей газовой прослойкой 9
1.1. Анализ конструкций существующих устройств с несущей газовой прослойкой, как объектов автоматизированного управления 10
1.2. Анализ существующего математического описания гидрогазодинамических процессов, протекающих в несущей газовой прослойке, как основ разработки алгоритма автоматизированного управления удерживающих и транспортирующих устройств повышенной эффективности 17
1.3. Об исключении влияния инерции газа в несущих прослойках 25
1.4. Цели и задачи 29
2. Математическая модель объекта "цилиндрическое сопло - дискретно запитываемая несущая прослойка -твердое тело" 33
2.1. Основные гипотезы и допущения 34
2.2. Математические преобразования исходных уравнений и их результаты 37
2.3. Экспериментальное моделирование объекта "цилиндрическое сопло- дискретно запитываемая несущая прослойка — твердое тело" 54
2.4. Анализ полученных результатов 62
2.5. Оптимизация выбора частоты дискретности запитывания несущей прослойки 71
3. Математическое моделирование гидрогазодинамических процессов, протекающих в несущей газовой прослойке при удержании и транспортировании нетвердого пищевого полуфабриката 77
3.1. Основные гипотезы и допущения 78
3.2. Математические преобразования и их результаты 80
3.3. Экспериментальное моделирование гидрогазодинамических процессов, протекающих в несущих и транспортирующих системах с дискретно запитываемой газовой прослойкой 84
3.4. Анализ полученных результатов 90
3.5. Некоторые рекомендации к практическому применению модели 96
4. Разработка автоматизированной системы с активной компенсацией инерции газа в тонкой несущей прослойке 101
4.1. Алгоритм управления 101
4.2. Техническая реализация результатов исследований 103
4.3. Программное обеспечение 112
4.4. Промышленные испытания системы автоматического управления работой устройств с дискретно запитываемой несущей прослойкой 114
Заключение 117
Библиографический список 119
Приложения
- Анализ конструкций существующих устройств с несущей газовой прослойкой, как объектов автоматизированного управления
- Основные гипотезы и допущения
- Основные гипотезы и допущения
- Алгоритм управления
Введение к работе
В ряде отраслей химических и пищевых производств возникает необходимость в исключении контакта обрабатываемых изделий с рабочими поверхностями технологического оборудования. Часто это вызвано особенностями реологии обрабатываемого объекта: повышенной адгезионной способностью, агрессивным характером химических или физико-химических взаимодействий и т.д. Зачастую данные обрабатываемые объекты легкодеформируемы и классифицируются как вязкопластичные или вязкоупругопластичные массы.
На сегодняшний день единственным способом устранения контакта с изделием в процессе его производства является создание под его опорной поверхностью несущей газовой прослойки, образующейся за счет струйного истечения газообразной среды через выпускные отверстия сопел рабочих поверхностей пневмоустановок. При этом с одной стороны, потоки газа создают отталкивающие усилия, с другой - притягивающие, связанные с особенностями динамики газа в ограниченных зазорах. Возникновение притягивающих усилий в несущей прослойке обусловлено возникновением зон отрицательного избыточного давления газа, само же явление получило название эффекта пневмозахвата. На указанном эффекте основан принцип действия целого спектра устройств, успешно работающих в случае, если обрабатываемые изделия - жесткие и имеют развитую поверхность фиксации.
При удержании и транспортировании легко деформируемых обрабатываемых изделий высока вероятность возникновения их контакта с рабочими поверхностями устройств с несущей газовой прослойкой.
В области гидрогазодинамики течений в ограниченном слое работали Л. Прандтль, Бай Ши-и, В. Константинеску, Г. Райхардт. В нашей стране научное направление успешно развивали и продолжают исследования К.С. Ахвердиев, А.К. Никитин, СВ. Пинегин и др. Вопросам практического применения устройств с тонкой воздушной прослойкой посвящены работы Маховера Ю.М., Резника В.Ю., а также сотрудников лаборатории механики сплошных сред Воронежской государственной технологической академии.
Анализ данных, приведенных в ряде известных печатных работ, показывает, что для повышения эффективности работы удерживающих и транспортирующих устройств с несущей газовой прослойкой необходимо "жестко" соблюдать газодинамические параметры с целью исключения возникновения названного эффекта. Предлагаемые ранее меры по повышению эффективности работы устройств с несущей газовой прослойкой не нашли применения в связи со сложностью технической реализации и, как следствие, невысокой рентабельностью при использовании в производстве.
Актуальность представленной работы заключается в том, что предлагается новый подход к решению вопроса о полном или частичном исключении эффекта пневмозахвата за счет дискретного запитывания несущей прослойки при отсутствии в настоящее время других сколько-нибудь приемлемых способов выравнивания избыточного давления газа в несущей прослойке.
Реализация данного способа, в связи с быстротечностью газодинамических процессов в устройствах с несущей газовой прослойкой и сложным характером распределения давления газа в несущей прослойке невозможна без создания системы, построенной на современных средствах автоматизации.
Цель работы: повышение эффективности работы устройств с несущей газовой прослойкой за счет использования автоматизированной системы с активной компенсацией инерции газа.
В соответствие с поставленной целью решались следующие задачи:
- анализ конструкций существующих устройств с несущей газовой прослойкой, как объектов автоматизированного управления.
- разработка математического описания гидрогазодинамических процессов, протекающих в дискретно запитываемой несущей газовой прослойке, как основы алгоритма управления удерживающих и транспортирующих устройств с высокой эффективностью работы;
- имитационное моделирование гидрогазодинамических процессов, протекающих в несущих и транспортирующих системах с дискретно запитываемои несущей газовой прослойкой с целью выявления основных факторов, влияющих на работоспособность устройств с дискретно запитываемои несущей газовой прослойкой;
- разработка способа повышения эффективности работы транспортирующих систем с несущей газовой прослойкой;
- разработка алгоритма управления;
- разработка и исследования устройства для бесконтактного удержания и транспортирования нетвердых тел с дискретным запитыванием несущей прослойки, создание методики инженерного расчета;
- разработка соответствующего программного обеспечения;
- разработка автоматизированной системы управления работой участка разделки тестовых заготовок с дискретно запитываемои прослойкой;;
- апробация полученных результатов исследования в условиях производства.
Методы исследования. В работе использованы основные положения теории автоматического управления, теоретической механики, теорий газовой смазки и колебаний. При проведении имитационных исследований применялись статистические методы планирования экспериментов, анализа и обработки экспериментальных данных.
Научная новизна. Предложен новый подход к решению вопроса об исключении эффекта пневмозахвата за счет дискретного запитывания несущей газовой прослойки. Разработано математическое описание гидрогазодинамических процессов, протекающих в дискретно запитываемои несущей газовой прослойке, как основа алгоритма управления удерживающих и транспортирующих устройств с высокой эффективностью работы. Проведенные имитационные исследования позволили выявить значимость факторов, влияющих на работоспособность устройств с дискретно запитываемои несущей газовой прослойкой. Разработан алгоритм управления работой устройств дискретно запитываемои несущей газовой прослойкой для удержания и транспортирования легкодеформируемых тел.
Практическая ценность работы. Проведенные теоретические и имитационные исследования легли в основу разработки автоматизированной системы для удержания и транспортирования легкодеформируемых тел с активной компенсацией инерции газа в несущей газовой прослойке. Разработан ряд конструкций устройств (патенты РФ №2232512, №2248274) для бесконтактного удержания и транспортирования нетвердых тел с дискретным запитыванием несущей прослойки, реализующих предложенный способ повышения эффективности работы, разработана методика инженерного расчета подобных устройств, создано соответствующее программное обеспечение.
Апробация работы. Основные результаты работы доложены и обсуждены на Третьей Международной научно-технической конференции "Авиакосмические технологии" (Воронеж 2002 г.), Ш-й Всероссийской научно-технической конференции "Теория конфликта и ее приложения" (Воронеж, 2004), Международной научно-практической конференции, посвященной 90-летию Воронежского государственного аграрного университета им. К.Д.Глинки и 10-летию технологического факультета ВГАУ (Воронеж, 2003 г), IV Всероссийской научной Internet - конференции (Тамбов, 2002 г.), XXXIX - XLII отчетных научных конференциях ВГТА (Воронеж, 2001 - 2004 гг.). Разработанная система автоматизированного управления работой участка разделки тестовых заготовок прошла промышленные испытания в условиях АО " Россошанский Элеватор". Социальный и научно-технический эффект выражался в улучшении и оздоровлении условий труда, снижении доли брака готовой продукции, снижении затрат на борьбу адгезии теста до 35%,ожидаемый экономический эффект составил 75 тыс. руб.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 17 печатных работ, в том числе, 6 статей, 2 патента РФ.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы из 98 наименований, 11 приложений. Работа изложена на 149 страницах основного текста, содержит 4 і рисунок, 5 таблиц.
За научные консультации п
Анализ конструкций существующих устройств с несущей газовой прослойкой, как объектов автоматизированного управления
Несмотря на разнообразие конструкций устройств с несущей газовой прослойкой (УНГП), все они имеют примерно одинаковую принципиальную схему [12, 16, 44-55, 66]. Основные части таких устройств - пневматическая питающая камера 1 (рисунок 1.1), соединяющаяся посредством подводящих штуцеров 6 с источником сжатого воздуха, и несущая поверхность 5 с расположенными на ней питающими элементами 3. Для придания изделию 4 в процессе транспортирования поперечной устойчивости, а также ориентирования его в направлении движения предусматриваются специальные устройства 2, представляющее собой механические ограждения типа направляющих планок.
Пневматическая питающая камера 1, как правило, имеет коробчатую конструкцию. Ее верхняя крышка одновременно выполняет роль несущей поверхности. Питающие элементы 3 запитываются сжатым воздухом одновременно и сообщаются между собой посредством пневматической камеры.
Роль питающих элементов в различных конструкциях конвейеров могут выполнять "сквозные" питающие отверстия - щелевые, типа жалюзи [73, 85], круговые [1, 73], различные типы клапанов [13, 88] и т.д., предназначеных для подвода сжатого воздуха из пневматической камеры под транспортируемый объект с целью создания под его опорной поверхностью воздушной прослойки. Питающие элементы размещаются на несущей поверхности в несколько параллельных рядов, наиболее часто располагающихся или в шахматном порядке или в виде одного центрального ряда вдоль осевой линии несущей поверхности [14, 14, 17].
Несмотря на явные различия в способах удержания изделия на воздушной прослойке, их объединяет, с одной стороны, собственно наличие воздушной прослойки и пленочное течение воздуха в ней, с другой стороны, равенство (или вполне определенное, заранее заданное соотношение) сил тяжести, и действующих на ОИ давления воздуха и трения со стороны прослойки. Поэтому параметрам и характеристикам движения ОИ, а также устройствам и системам подачи воздуха однозначно соответствуют параметры воздуха как в системе питания, так и непосредственно в самой прослойке. Это создало предпосылки разработки разнообразных по функциональному назначению механизированных систем с несущей газовой прослойкой.
В момент, когда все ОИ оказывается над несущей поверхностью, давление воздуха достигает величины, достаточной для образования воздушной прослойки между поверхностями корпуса и платформы - ротора. Толщина прослойки при этом пропорциональна максимальной величине давления [17]. Сохраняется также и прослойка под ОИ. В этот момент прекращается действие силы трения поверхностей платформы - ротора и корпуса, начинается вращательное движение грузонесущей части вокруг оси 0 под действием вращающего момента, величина которого пропорциональна диаметру конической поверхности Б, находящемуся в этот момент на высоте h центральных осей дросселей 5, а следовательно, и однозначно соответствует величине массы ОИ.
При этом массу ОИ можно оценивать по величине давления воздуха в измерительном отверстии 6. Сигнал, поступающий от датчика давления, усиливается и преобразуется в сигнал для индикатора массы и устройства поднастройки делительного оборудования.
Изменения сигнала возникают вследствие периодического перекрывания луча лопастями вращающейся вместе с платформой - ротором крыльчатки. Сигнал, поступающий от фотоэлемента, усиливается и преобразуется в сигнал для индикатора массы [17, 55].
Следует отметить, что аппаратурно - технологическая схема участка разделки теста комплексно - механизированной поточной линии по производству булочных изделий с использованием пневмоустановок позволяет: снизить долю брака готовой продукции, так как применение специальных устройств для бесконтактной сортировки позволяет вести контроль непрерывно и объективно; снизить долю ручного труда за счет автоматизации процессов взвешивания, отбраковки некондиционного полуфабриката и поднастройки делительного оборудования; исключить меры по борьбе с адгезией ТЗ к рабочим поверхностям оборудования в связи с полной или частичной бесконтактностью транспортирования ТЗ, экономя при этом до 1,7% от общих затрат муки; улучшить и оздоровить условия труда в цехе, так как применение пневмоустановок исключает распыл муки, снижает уровень шума и исключает опасность, связанную с работой движущихся частей механического транспорта; снизить интенсивность обдувки ТЗ на стадии округления или полностью исключить ее за счет эффекта подсушивания их поверхностей при пневмотранспортировании и сортировке; использовать в качестве рабочей среды для пневмоустановок сжатый воздух, вырабатываемый компрессорными станциями предприятий, без его специальной подготовки.
Основные гипотезы и допущения
Рассмотрим объект СПТ, схематически представленный на рисунке 2.1. Твердое тело 1 массой т имеет форму диска радиусом R и расположено на несущей прослойке, образованной при истечении воздуха через выпускное сопло радиуса г распределительной решетки 2. Входное сечение сопла непрерывно перекрывается вращающейся плоской перфорированной заслонкой 3 с радиусом отверстия г, что обусловливает непрерывное изменение расхода газа в прослойку
Здесь с точки зрения теории автоматического управления входными величинами U(t) являются масса т и радиус R тела, радиус питающего сопла г, давление в питающем тракте Рк. Выходным параметром y(t) является значение толщины прослойки h. Кроме того, на объект действует возмущающее воздействие - колебание расхода газа в прослойку Q(t), обусловленное перекрыванием сопла заслонкой по определенному закону.
При разработке математической модели выделим главную рабочую гипотезу, подтверждением или отрицанием которой является получение выражения распределения давления в прослойке объекта СПТ: дискретная подача газа через питающее сопло приводит к изменению характера распределения скоростей среды в прослойке. Это в свою очередь может привести к снижению или полному исключению вероятности появления эффекта пневмозахвата при определенных параметрах запитывания прослойки.
В качестве второй рабочей гипотезы можно предложить следующее. Так как расход газа в прослойку пропорционален площади сечения, то расход также будет изменяться по гармоническому закону.
В случае если возмущающее воздействие Q(t) не является постоянным во времени, то значение выходного параметра у (і) также будет изменяться во времени, пропорционально Q(t). В случае если возмущающее воздействие, которым является расход газа, подаваемого в прослойку, изменяется по гармоническому закону, то и значение выходной величины будет носить гармонический характер.
Другими словами можно сказать, что при дискретном запитывании несущей прослойки возникают колебания тела с определенной амплитудой.
Очевидно, что величина амплитуды колебаний значений выходного параметра будет зависеть от значений U(t) и Q(t). При этом возможно соотношение величин, при котором отклонение выходного параметра будет принимать максимальные значения, то есть объект будет находиться в состоянии резонанса.
При описании процессов течения газа в прослойке в качестве исходных уравнений можно принять уравнения Навье-Стокса, неразрывности, состояния газа и закон Пуазейля.
Рассмотрим звено "круглое отверстие - плоская заслонка" (рисунок 2.3) объекта СПТ. Можно разделить входные: радиус питающего сопла, радиус отверстия перфорации заслонки, угловая скорость вращения заслонки и выходную величины этого звена: площадь открытого сечения сопла от времени. Круглое отверстие радиусом Rj перекрывается плоской круглой заслонкой радиусом R2, при этом центр заслонки равномерно движется по радиусу R3 около неподвижной точки О с некоторой постоянной угловой скоростью со.
Определим изменение площади открытой части сопла SomKp за один период перекрытия отверстия заслонкой. В начале движения и по истечении времени одного периода перекрытия отверстие полностью открыто. Площадь открытой части отверстия при движении заслонки можно определить из выражения: Из рисунка 2.2 видно, что SomKp определяется суммой двух круговых сегментов окружностей сопла и заслонки. Очевидно, что: Рисунок 2.2 - Система "сопло - заслонка": 1 - сопло; 2 - заслонка; 3 - центр вращения заслонки где Ri и i?2 - соответственно радиусы отверстия и заслонки, м; aj и aj — углы, образованные радиусами R] и R2, соответственно, опущенными в точку пересечения окружностей, и линией, соединяющей центры окружностей, рад, которые можно определить из выражения: R3 sin cot + R2 cos\a + a2J=L — Ri cosyxj — a ), R3 cos cot - R2 sin\a + 0:2 )= H - Rj sin\a.i - a ) (2.3) где a = arcsin (2.4) R3 cos cot-H (L-R3sincot) + (Н - R3 cos cot) Решая совместно выражения (2.2), (2.3), (2.4) и (2.5) можно определить открытую площадь сечения отверстия в любой момент времени. Для того чтобы изменение площади открытого сечения сопла подчинялось закону (2.2), необходимо выполнение следующего равенства: То=Т3=0, где Г0 и Т3- соответственно, время; в течении которого отверстие полностью открыто или закрыто, с. Это возможно в следующих случаях: - если R2 R], ai (X2, тогда в момент полного перекрытия центры отверстия, заслонки и вращения заслонки лежат на одной линии, а точки наиболее удаленные от центра вращения заслонки, лежащие на окружностях, ограничивающих отверстие и заслонку, совпадают и принадлежат линии, проходящей через центры этих окружностей; - если Ri=R2z=R; 0.1=0.2, тогда траектория движения центра заслонки должна проходить через центр отверстия. Площадь открытого сечения можно определить по следующей зависимости, полученной из выражения для определения площади кругового сегмента: ( co-Ri-Л Л{2К 3х R (2.5) опгкр co-R3i\R Подставив зависимости (2.3)-(2.4) в уравнение (2.2) получим выражение для определения площади открытой части отверстия. Вычислительные операции, направленные на получение ряда значений площади открытого сечения сопла, легко реализовать с помощью пакета математических программ "Maple". Однако использование зависимостей (2.2)-(2.4) или (2.5) в дальнейших преобразованиях весьма затруднительно, так как это однозначно приведет к чрезвычайному усложнению решения. В этом случае . единственно правильным решением видится" аппроксимация численных значений, полученных при решении зависимостей (2.2)-(2.4) или (2.5) с помощью одного из методов интерполирования. Полученные зависимости аппроксимировались методом интерполяционных тригонометрических многочленов, так как зависимости полученные с помощью других методов, например с помощью полиномов, дают хорошее схождение с расчетными значениями лишь в узлах интерполирования, кроме того, они также достаточно сложны при использовании в математических преобразованиях. В результате обработки расчетных данных с помощью метода тригонометрических интерполяционных многочленов получена общая зависимость вида: иоткр иСр т 0Cp Sin(COt), (2-Оу Адекватность аппроксимированной зависимости оценивалось с помощью коэффициента корреляции, который составил к=0.98. Данное уравнение оценено как адекватное, что позволяет применять его при решении широкого спектра подобных задач. Численные результаты решения уравнений (2.2)-(2.4) и (2.6) приведены в пункте 2.3. При разработке математической модели течения воздуха в прослойке, образованной за счёт его истечения через сопло переменного сечения необходимо учитывать, что высота прослойки будет не постоянной во времени и, вероятно, должна изменяться пропорционально расходу воздуха в прослойку. Кроме того, давление в прослойке будет являться функцией не только координаты, но и времени.
Основные гипотезы и допущения
Рассмотрим объект СПЛТ изображенный на рисунке 3.1. Легкодеформируемое тело 1 расположено на несущей прослойке, образованной при истечении воздуха через выпускное сопло распределительной решетки 2 с одним питающим соплом, при этом входное сечение сопла непрерывно перекрывается плоской заслонкой 3, что обусловливает непрерывное изменение расхода газа в прослойку, вследствие чего в объекте СПЛТ возникают колебания с частотой равной частоте перекрытия сопла заслонкой.
Так как перекрывание проходного сечения сопла происходит по гармоническому закону, то колебания нетвердого тела, аналогично твердому, также должны носить гармонический характер, т.е:
Очевидно, что при колебании легкодеформируемого тела на прослойке будут происходить движение отдельных фрагментов тела относительно друг друга, характеристики колебаний обусловлены реологическими свойствами нетвердого тела.
Таким образом, в общем, задачу можно свести к определению скорости заслонки, при которой будет выполняться условие бесконтактного удержания.
При создании математической модели течения воздуха между распределительной решеткой и опорной поверхностью нетвердого тела необходимо применить основные допущения известные из теории газовой смазки [10, 13, 39, 42], а также допущения, которые использовались при моделировании течения воздуха под опорной поверхностью твердого тела, и были приведены в главе 2.
Недостатки устройств с несущей газовой прослойкой (см. Гл 1), связанные с возникновением в прослойке зон отрицательного избыточного давления, особенно проявляются в случаях, когда прослойка образована под опорной поверхностью нетвердого тела. В этом случае высока вероятность возникновения контакта тела с распределительной решеткой, вследствие влияния эффекта пневмозахвата, связанного как характерным распределением скорости газа в прослойке, так и с реологическими особенностями нетвердого тела, что может привести к нарушению работоспособности УНГП [17, 56, 89].
Дискретное запитывание прослойки позволяет снизить или полностью исключить влияние эффекта пневмозахвата при удержании твердого тела, что было показано во второй главе работы. При этом возникает возможность регулирования работы устройств с несущей прослойкой, основанная на поддержании оптимальных параметров дискретизации запитывания прослойки. Однако применить полученные выше результаты для объекта "цилиндрическое сопло - дискретно запитываемая несущая газовая прослойка - легкодеформируемое тело" (СПЛТ) нельзя, так как они не учитываю реологические свойства удерживаемого тела. Это выдвигает на передний план необходимость создания математической системы объекта "цилиндрическое сопло - дискретно запитываемая несущая газовая прослойка - нетвердое тело".
Разработка математической модели объекта СПНТ позволит определить основные факторы, влияющие на работоспособность УНГП при удержании и транспортировании легкодеформируемых тел.
Математическое моделирование гидрогазодинамических процессов, протекающих в объекте СПЛТ связано с рядом трудностей, обусловленных сложностями, возникающими при описании течения нетвердого тела, обладающего сложным сочетанием реологических свойств. Поэтому при построении математической модели системы СПЛТ необходимо учитывать результаты, полученные при моделировании объекта " цилиндрическое сопло -дискретно запитываемая несущая газовая прослойка - твердое тело " такие как: практически полное исключение эффекта пневмозахвата при определенных режимах дискретного запитывания несущей газовой прослойки, перекрывание сопла заслонкой происходит по гармоническому закону, колебания тела также имеют гармонический характер, при колебаниях возможно возникновение резонанса и антирезонанса, кроме того, распределение давления в прослойке при ее дискретном запитывании носит экспоненциальный характер, что следует из рисунков 2.10 и 2.11. 3.2 Математическое моделирование и результаты. В общем случае движение воздуха в зазоре переменной величины между двумя поверхностями можно описать системой Навье-Стокса и уравнением неразрывности (1.4).
Алгоритм управления
Транспортирующие устройства с дискретно запитываемой несущей газовой прослойкой являются основой создания автоматизированных систем с применением бесконтактного удержания, транспортирования взвешивания, сортировки и других операций. В основе регулирования работы таких устройств лежит возможность изменения параметров дискретности запитывания прослойки в зависимости от свойств удерживаемых или транспортируемых тел. На рисунке 4.1 представлен алгоритм управления работой устройств с дискретно запитываемой несущей газовой прослойкой.
Объектом управления является устройство, обеспечивающее поддержание заданной частоты дискретности запитывания. На него в зависимости от первоначально заданных значений реологических свойств транспортируемого изделия, подается сигнал U(f), в соответствие с которым вырабатывается первоначальное значение частоты дискретности запитывания y(t). В процессе обработки свойства изделия могут меняться (например, влажность), это требует коррекции частоты запитывания прослойки. Для этой цели установлен датчик, фиксирующий изменения свойств транспортируемых изделий. В зависимости от величины изменяемого параметра с помощью выражений (2.81) или (3.36) определяется значение оптимальной частоты дискретности запитывания прослойки. При сравнении этого значения с начальным вырабатывается сигнал рассогласования, в соответствие с которым происходит корректирование частоты дискретности запитывания.
В соответствие с предложенным алгоритмом управления разработана схема автоматизированного управления работой УНГП, представленная на рисунке 4.2. Для стабильной работы объекта регулирования служит локальная система управления, подробно описываемая в пункте 4.2. Входными значениями служат характеристики обрабатываемого изделия (масса т, геометрические размеры R и Н, реологические характеристики: индекс течения п, коэффициент консистенции К, влажность W) и параметры запитывания прослойки (средний расход газа Qcp, частота дискретности запитывания со). Для коррекции работы локальной системы управления, в случае изменения исходного сырья обрабатываемого изделия, служит блок коррекции, который выполняет следующие задачи: решение о необходимости коррекции математической модели; проведение идентификации параметров объекта; решение уравнений математической модели; расчет оптимальных параметров работы УНГП.
Для осуществления дискретного режима запитывания несущей газовой прослойки было предложено устройство для удержания и транспортирования легкодеформируемых тел. Предлагаемое устройство для удержания и транспортирования легкодеформируемых тел представляет собой пневматическую камеру 1 с отверстиями 2 перфорированной рабочей поверхности 3, конвейер 4 с перфорированной лентой 5, приводным 6 и Принцип действия устройства основан на обеспечении относительно равномерного давления в несущей прослойке при равномерном движении ленты конвейера внутри пневмокамеры. Устройство работает следующим образом.
Сжатый газ поступает из пневмосистемы (на рисунке 4.3 не показана) в пневматическую камеру 1, проходит через отверстия перфорации ленты 5 и выходит через отверстия 2 перфорированной рабочей поверхности 3 пневмокамеры 1 в несущую газовую прослойку, образованную под опорной поверхностью легкодеформируемого тела 8. При движении перфорированной ленты относительно внутренней поверхности распределительной решетки размеры проходных сечений выпускных сопел непрерывно изменяются, за счет чего в несущей прослойке обеспечивается относительно равномерное распределение давления. При этом отдельные фрагменты легкодеформируемого тела 8 совершают колебательные движения с частотой равной частоте перекрытия выпускных сопел 2 распределительной решетки 3 перфорированной лентой 5. Изменяя скорость движения ленты 5, можно задавать такой режим запитывания прослойки, при котором нетвердое тело на прослойке будет удерживаться без контакта.
Предлагаемое устройство для удержания и транспортирования легкодеформируемых тел на несущей газовой прослойке позволяет регулировать процессы удержания и транспортирования тел с различными реологическими характеристиками, повысить надежность оборудования для удержания и транспортирования легкодеформируемых тел; улучшить эксплуатационные характеристики оборудования, что выражено в снижении требований к точности соблюдения режимов подачи газа.
Применительно к хлебопекарному производству и в соответствие с предложенным алгоритмом разработана локальная система автоматического управления работой автоматизированного участка разделки теста поточной линии по производству булочных изделий с использованием устройств с несущей газовой прослойкой, представленная на рисунке 4.4. Данная система должна позволить решить следующие задачи: - регулирование режима дискретного запитывания несущей прослойки, за счет изменения скорости движения перфорированной ленты ленточных конвейеров; поддержание стабильного давления в питающих камерах пневмотранспортеров, обеспечивающего полную бесконтактность транспортирования тестовых заготовок; - поддержание стабильного давления в питающем тракте устройства для бесконтактной сортировки тестовых заготовок 3; 107 - поддержание стабильного давления в тракте боковых дросселей устройства для бесконтактной сортировки тестовых заготовок 5; - автоматическое включение и выключение привода шнека для подачи брака; - обеспечение процесса индикации текущего показания массы полуфабриката в потоке; - автоматическое подрегулирование делительного оборудования по результатам анализа тенденции возрастания или убывания текущего показания массы тестовой заготовки. При этом поддержание стабильного давления обеспечивается следующим образом. Сжатый воздух из заводской пневмосети поступает в ресивер 10, давление в котором регистрируется датчиком 15, сигнал от которого поступает на вторичный прибор 16, задатчиком которого устанавливается заданная величина давления. При отклонении регистрируемого параметра от последней поступает сигнал на регулятор 17, который вырабатывает управляющее воздействие на исполнительный механизм (МИМ). Таким образом, в ресивере 10 поддерживается постоянное давление независимо от колебаний в пневмосети.
