Применение специализированного программного обеспечения для разработки электронных устройств при проектировании пневматических приводов

Игорь [Igor] Александрович [A.] Зюбин [Zyubin]; Нил [Nil] Александрович [A.] Старостенков [Starostenkov]

doi:10.24160/1993-6982-2019-4-110-118

Игорь [Igor] Александрович [A.] Зюбин [Zyubin]
Нил [Nil] Александрович [A.] Старостенков [Starostenkov]

DOI: https://doi.org/10.24160/1993-6982-2019-4-110-118

Ключевые слова: промышленный пневматический привод, струйные элемент и автоматика, автоматизированное проектирование, моделирование струйных элементов, симулятор электронных схем

Аннотация

Показано направление возможного преодоления технологической сложности проектирования и изготовления управляющих блоков струйной автоматики. Представлены сведения о потенциале расширения возможности применения струйных логических элементов для промышленной пневмоавтоматики. В частности, приведены результаты сравнения быстродействия и уровней потребления энергии струйной системы управления и аналогичных систем на базе мембранно-золотниковой логики, которые позволяют сделать вывод о перспективности применения струйных элементов. Даны сведения о сравнительном ресурсе электромагнитных реле и мембранных усилителей. Описан способ применения симулятора электронных схем общего назначения с открытым исходным кодом для проектирования и проверки функционирования принципиальных схем систем пневмоавтоматики, в составе которых применены струйные логические элементы. В качестве симулятора взята система LTSpice. На примере пневматического привода с двумя силовыми цилиндрами продемонстрирована возможность применения струйных логических элементов как альтернативы традиционным релейно-контактным и мембранно-золотниковым устройствам. Описан процесс разработки логико-управляющего устройства на струйных элементах, включая процесс формирования эквивалентных моделей логических элементов и разработку полной принципиальной схемы. Процесс формирования эквивалентных моделей показан на примере силового цилиндра и одного из логических элементов. Выбраны и обоснованы определенные упрощения эквивалентных моделей по сравнению с физическими прототипами. Для сравнения приведены схемы пневматического привода, реализованные на традиционных пневматических устройствах и эквивалентных моделях струйных элементов. Исследована особенность построения циклограммы в выбранном симуляторе. Рассмотрены особенности струйной техники, ограничивающие область её применения в промышленной пневматике, и показаны направления преодоления этих особенностей. Предложены возможные направления дальнейшего совершенствования метода автоматизированного проектирования систем управления и развития элементной базы струйной автоматики с точки зрения её применения в промышленном пневматическом приводе.

Сведения об авторах

Игорь [Igor] Александрович [A.] Зюбин [Zyubin]

кандидат технических наук, доцент кафедры гидромеханики и гидравлических машин НИУ «МЭИ», e-mail: ZiubinIA@mpei.ru

Нил [Nil] Александрович [A.] Старостенков [Starostenkov]

магистрант по направлению 13.04.03 «Энергетическое машиностроение» кафедры гидромеханики и гидравлических машин НИУ «МЭИ», e-mail: starostenkov-nil@mail.ru

Литература

1. Касимов А.М., Балабанов А.В., Долгов И.В. Методика расчета конструктивных параметров коммутационных и дроссельных каналов микроструйных систем // Датчики и системы. 2018. № 5. С. 39—44.
2. Корзин В.В., Толоков Е.М. Струйные элементы как объект исследования и оптимизации // Материалы XVII науч.-практ. конф. профессорско-преподавательского состава ВПИ. Волгоград: ВолгГТУ, 2018. С. 19—21.
3. Кулешова Н.А., Власов Ю.Д., Леладзе И.С. Атлас конструкций элементов систем пневмоавтоматики. Ч. 2. Элементы струйной системы «ВОЛГА». М.: Ротапринт, 1995.
4. Давыдов А.И., Зюбин И.А. Оценка перспективных направлений производства систем струйной автоматики // Справочник. Инженерный журнал с приложением. 2018. № 1 (250). С. 3—7.
5. Корзин В.В., Бойцов Е.П. Применение 3D-принтера для создания элементов струйной автоматики // Взаимодействие предприятий и вузов — наука, кадры, новые технологии: Материалы XI Межрегион. науч.-практ. конф. Волжский: ВПИ (филиал) ВолгГТУ, 2015. С. 110—112.
6. Гаврюшина О.С., Ефремова К.Д., Наземцев А.С. Применение тактовых цепей в циклических пневмосистемах управления. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2010.
7. Бойко В.Д. К вопросу о тактовых цепях // Молодежный научно-технический вестник. 2015. № 8. С. 7—8.
8. Балабанов А.В. и др. Разработка специализированной компьютерной системы 3D-моделирования для автоматизированного анализа рабочих характеристик интегральных струйных устройств // Системы проектирования, технологической подготовки производства и управления этапами жизненного цикла промышленного продукта: Труды Междунар. конф. М.: ООО «Аналитик», 2014. С. 57—60.
9. Володин В.Я. LTspice: компьютерное моделирование электронных схем. СПб.: БХВ-Петербург, 2010.
--
Для цитирования: Зюбин И.А., Старостенков Н.А. Применение специализированного программного обеспечения для разработки электронных устройств при проектировании пневматических приводов // Вестник МЭИ. 2019. № 4. С. 110—118. DOI: 10.24160/1993-6982-2019-4-110-118.
#
1. Kasimov A.M., Balabanov A.V., Dolgov I.V. Metodika Rascheta Konstruktivnykh Parametrov Kommutatsionnykh i Drossel'nykh Kanalov Mikrostruynykh Sistem. Datchiki i Sistemy. 2018;5:39—44. (in Russian).
2. Korzin V.V., Tolokov E.M. Struynye Elementy kak Ob′ekt Issledovaniya i Optimizatsii. Materialy XVII Nauch.- Prakt. Konf. Professorsko-prepodavatel'skogo Sostava VPI. Volgograd: VolgGTU, 2018:19—21. (in Russian).
3. Kuleshova N.A., Vlasov Yu.D., Leladze I.S. Atlas Konstruktsiy Elementov Sistem Pnevmoavtomatiki. Ch. 2. Elementy Struynoy Sistemy «VOLGA». M.: Rotaprint, 1995. (in Russian).
4. Davydov A.I., Zyubin I.A. Otsenka Perspektivnykh Napravleniy Proizvodstva Sistem Struynoy Avtomatiki. Spravochnik. Inzhenernyy Zhurnal s Prilozheniem. 2018;1 (250):3—7. (in Russian).
5. Korzin V.V., Boytsov E.P. Primenenie 3D-printera dlya Sozdaniya Elementov Struynoy Avtomatiki. Vzaimodeystvie Predpriyatiy i Vuzov — Nauka, Kadry, Novye Tekhnologii: Materialy XI Mezhregion. Nauch.-prakt. Konf. Volzhskiy: VPI (filial) VolgGTU, 2015:110—112. (in Russian).
6. Gavryushina O.S., Efremova K.D., Nazemtsev A.S. Primenenie Taktovykh Tsepey v Tsiklicheskikh Pnevmosistemakh Upravleniya. M.: Izd-vo MGTU im. N.E. Baumana, 2010. (in Russian).
7. Boyko V.D. K Voprosu o Taktovykh Tsepyakh. Molodezhnyy Nauchno-tekhnicheskiy Vestnik. 2015;8:7—8. (in Russian).
8. Balabanov A.V. i dr. Razrabotka Spetsializirovannoy Komp'yuternoy Sistemy 3D-modelirovaniya dlya Avtomatizirovannogo Analiza Rabochikh Kharakteristik In tegral'nykh Struynykh Ustroystv. Sistemy Proektirovaniya, Tekhnologicheskoy Podgotovki Proizvodstva i Upravleniya Etapami Zhiznennogo Tsikla Promyshlennogo Produkta: Trudy Mezhdunar. Konf. M.: OOO «Analitik», 2014: 57—60. (in Russian).
9. Volodin V.Ya. LTspice: Komp'yuternoe Modelirovanie Elektronnykh Skhem. SPb.: BKHV-Peterburg, 2010. (in Russian).
--
For citation: Zyubin I.A., Starostenkov N.A. Using Dedicated Software for Developing Electronic Devices in Designing Pneumatic Drives. Bulletin of MPEI. 2019;4:110—118. (in Russian). DOI: 10.24160/1993-6982-2019-4-110-118.