Кафедра наземного транспорта и механики
Выпускающая кафедра
И.о. заведующего кафедрой
Литвинов Артем Евгеньевич
Профессор кафедры. Доктор технических наук, доцент
- Член регионального экспертного совета Российского фонда фундаментальных исследований
- Член экспертного совета Кубанского научного фонда
- Член экспертного совета по грантам Президента Российской Федерации
- Руководитель исследований в рамках реализации ФЦП «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» по направлению «Станкостроение»
- Руководитель гранта Президента Российской Федерации (МК-6201.2018.8) для молодых (до 35 лет) ученых, осуществляющих перспективные научные исследования и разработки по приоритетным направлениям модернизации российской экономики.
- Получатель стипендии Президента Российской Федерации (СП-5806.2013.1) для молодых (до 35 лет) ученых и аспирантов, осуществляющих перспективные научные исследования и разработки по приоритетным направлениям модернизации российской экономики.
- Член диссертационного совета по защите диссертаций на соискание учёной степени кандидата наук, доктора технических наук
- Председатель комиссии ученого совета университета по научной деятельности, член ученого совета университета, член ученого совета института
- Автор свыше 150 научных трудов, из них 4 монографии, 3 учебных пособия, более 30 статей в журналах, рекомендованных ВАК РФ, более 20 статей, входящих в базы WoS Scopus, более 20 патентов РФ.
Адрес: 350006, г. Краснодар, ул. Красная, д. 135, каб. 271.
Телефон: (861) 255-97-43
Эл. почта: [email protected]
Направления подготовки
Кафедра ведет подготовку по специальности 23.05.01 — Наземные транспортно-технологические средства, специализация — Подъемно-транспортные, строительные дорожные средства и оборудование. В аспирантуре — по направлению 15.06.01 «Машиностроение» профили: Машиноведение, системы приводов и детали машин; Теория механизмов и машин. По направлению 01.
Персональный состав педагогических работников
Бережной Сергей Борисович
Профессор кафедры. Доктор технических наук, профессор
- Детали машин и основы конструирования
- Прикладная механика
- Сопротивление материалов
Повышение квалификации: ФГБОУ ВО «КубГТУ», 2018
Общий стаж работы 44 года, в том числе научно-педагогический — 41 год.
Смелягин Анатолий Игоревич
Профессор кафедры. Доктор технических наук, профессор
- Теоретическая механика
- Кинематическое и динамическое исследование компрессоров и насосов
Повышение квалификации: АНО ДПО «МИРО», 2020, ФГБОУ ВО «КубГТУ», 2018
Стаж работы (общий)/(педагогический): 43 / 43 года.
Литвинов Артем Евгеньевич
Профессор кафедры. Доктор технических наук, доцент
- Автоматизация управления жизненными циклами продукции
- Методы организации конструкторского обеспечения систем управления
- Оборудование машиностроительных производств
- Организация конструкторского обеспечения станкостроительных производств
- Ресурсосберегающие технологии эксплуатации и ремонта наземных транспортно-технологических средств
- Управление качеством
- Эксплуатационные материалы
- История развития транспортной техники
- Календарное планирование технического обслуживания и ремонта транспортно-технологических средств
- Основы научных исследований
- Расчет и конструирование технологического оборудовани
Повышение квалификации: Профессиональная переподготовка ФГБОУ ВО «КубГТУ», 2020, ФГБОУ ВО «КубГТУ», 2019
Стаж работы (общий)/(педагогический): 15 / 10 лет.
Балаев Этибар Юсиф Оглы
Старший преподаватель кафедры
- Детали машин и основы конструирования
- Механика. Детали машин
- Основы компьютерной графики
- Основы САПР
- Прикладная механика
- САПР технологических процессов ремонта наземных транспортно-технологических средств
Стаж работы (общий)/(педагогический): 5 / 4 год.
Повышение квалификации: ФГБОУ ВО КубГТУ, 2020 г.
Белина Наталия Николаевна
Доцент кафедры. Кандидат технических наук
- Теоретическая механика
- Детали машин и основы конструирования
- Механика
- Основы проектирования
- Теория механизмов и машин
- Прикладная механика
Повышение квалификации: Профессиональная переподготовка ФГБОУ ВО «КубГТУ» 2019 г.
Стаж работы (общий)/(педагогический): 14/8 лет.
Война Андрей Александрович
Доцент кафедры. Кандидат технических наук, доцент
- Техническая механика
- Теория механизмов и машин
- Прикладная механика
- Детали машин и основы конструирования
Повышение квалификации: Профессиональная переподготовка ФГБОУ ВО КубГТУ, 2019 г.
Общий стаж работы, как и научно-педагогический, составляет 18 лет.
Журавлева Светлана Николаевна
Доцент кафедры. Кандидат технических наук, доцент
- Техническая механика
- Прикладная механика
- Механика
Повышение квалификации: стажировка в ФГБОУ ВО КубГТУ, 2019 г, АНО ДПО «Академия ГлавСпец» 2019 г.
Общий стаж работы 32 года, в том числе научно-педагогический — 26 лет.
Иосифов Валерий Викторович
Доцент кафедры. Кандидат технических наук, доцент
Аккредитованный эксперт Рособрнадзора
- Организация технологической подготовки ремонта наземных транспортно-технологических средств
- Математическое моделирование процессов и систем
- Технология восстановления деталей и узлов наземных транспортно-технологических средств
- Технология производства подъемно-транспортных, строительных, дорожных средств и оборудования
- Научно-исследовательская работа
Направление подготовки или специальности: 23. 05.01.
Повышение квалификации: стажировка в 2019 г., МОАО «Седин». Стажировка в ООО «Региональный учебно-инженерный центр «Лифтгрузмаш», 2018 г. ФГБОУ ВО «КубГТУ», 2019 г.
Педагогический стаж — 46 лет.
Кегелес Валерий Леонидович
Доцент кафедры. Кандидат технических наук, доцент
- Теоретическая механика.
Повышение квалификации: ФГБОУ ВО «КубГТУ» 2020 г.
Стаж работы (общий)/(педагогический): 55 / 44 года.
Кичкарь Илья Юрьевич
Доцент кафедры. Кандидат технических наук
- Конструкции подъемно-транспортных, строительных, дорожных средств и оборудования
- Нормирование работ по эксплуатации и ремонту наземных транспортно-технологических средств
- Детали машин и основы конструирования
- Проектирование подъемно-транспортных, строительных, дорожных средств и оборудования
- Ремонт и утилизация подъемно-транспортных, строительных, дорожных средств и оборудования
Стаж работы (общий)/(педагогический): 17/8 лет.
Повышение квалификации: ФГБОУ ВО КубГТУ, 2020 г.
Круглая Оксана Сергеевна
Старший преподаватель кафедры
- Конструкционные и защитно-отделочные материалы
- Прикладная механика
- Детали машин и основы конструирования
- Теоретические основы нанотехнологий
Повышение квалификации: ФГБОУ ВО КубГТУ 2020 г.,
Общий стаж работы 10 лет, в том числе научно-педагогический — 9 лет.
Курапов Георгий Владимирович
Доцент кафедры. Кандидат технических наук
- Детали машин и основы конструирования
- Механика
- Прикладная механика
Стаж работы (общий)/(педагогический): 3/1 год.
Повышение квалификации: ФГБОУ ВО КубГТУ, 2020 г.
Куюков Вадим Вадимович
Доцент кафедры. Кандидат технических наук, доцент
Преподаваемые дисциплины:
- Диагностика состояния наземных транспортно-технологических средств
- Испытания наземных подъемно-транспортных, строительных, дорожных средств и оборудования
- Проектирование производственных структур для ремонта наземных транспортно-технологических средств
- Теория подъемно-транспортных, строительных, дорожных средств и оборудования
- Тепловые процессы в технических системах
- Технологическая оснастка для ремонта и обслуживания наземных транспортно-технологических средств
- Технологическое оборудование для ремонта наземных транспортно-технологических средств
- Эксплуатация подъемно-транспортных, строительных, дорожных средств и оборудования
- Энергетические установки подъемно-транспортных, строительных, дорожных средств и оборудования
Повышение квалификации: ФГБОУ ВО «КубГТУ», 2020 г.
Общий стаж работы, как и научно-педагогический — 46 лет.
Мевша Николай Витальевич
Доцент кафедры. Кандидат технических наук, доцент
- Теория механизмов и машин
- Техническая механика
- Прикладная механика
- Механика. Детали машин
- Надежность технических систем
Повышение квалификации: Профессиональная переподготовка ФГБОУ ВО КубГТУ 2019 г.
Общий стаж работы 14 лет, в том числе научно-педагогический — 11 лет.
Мхитарьянц Георгий Арамович
Доцент кафедры. Кандидат технических наук, доцент
- Теоретическая механика
- Аналитическая механика
Повышение квалификации: АНО ДПО «Строительный учебный центр «Основа»«2018 г.
Стаж работы (общий)/(педагогический): 55 / 49 лет.
Приходько Александр Александрович
Доцент кафедры. Кандидат технических наук
- Механизация и автоматизация процессов ремонта и обслуживания наземных транспортно-технологических средств
- Надежность механических систем
- Теоретическая механика
Стаж работы (общий)/(педагогический): 4/3 года.
Повышение квалификации: ФГБОУ ВО КубГТУ, 2020 г.
Сутокский Виталий Геннадьевич
Доцент кафедры. Кандидат технических наук, доцент
- Прикладная механика
- Детали машин и основы конструирования
Повышение квалификации: ФГБОУ ВО КубГТУ, 2017 г.
Общий стаж работы 38 лет, в том числе научно-педагогический — 36 лет.
Хомутов Максим Павлович
Доцент кафедры. Кандидат технических наук
Аккредитованный эксперт Рособрнадзора
- Теоретическая механика
- Механика. Теоретическая механика.
Повышение квалификации: ФГБОУ ВО КубГТУ, 2018 г. ООО Компания IPR Media, 2020 г., Академия Русского Регистра, 2018 г.
Стаж работы (общий)/(педагогический): 18/18 лет.
Чумак Павел Васильевич
Доцент кафедры. Кандидат технических наук
- Детали машин и основы конструирования
- Лазерные технологии обработки материалов
Повышение квалификации: ФГБОУ ВО КубГТУ, 2020 г. ФГБОУ ВО «КубГАУ» 2018 г.
Общий стаж работы 9 лет, в том числе научно-педагогический — 5 лет.
Юнин Владимир Владимирович
Старший преподаватель кафедры
- Прикладная механика
- Теория механизмов и машин
- Детали машин и основы конструирования
- Основы проектирования
Повышение квалификации: Профессиональная переподготовка ФГБОУ ВО КубГТУ 2019 г.
Общий стаж работы, как и научно-педагогический, — 20 лет.
Материально-техническая база
В распоряжении коллектива кафедры имеются учебные и научно-исследовательские лаборатории, оснащенные оригинальными стендами для испытания механических передач и приводов, современным лабораторно-технологическим оборудованием, станочным парком, а также современный вычислительный центр.
Научно-исследовательская работа
На кафедре работает научная школа по исследованию цепных передач, транспортирующих машин и приводов, получившая признание в нашей стране и за рубежом. Известностью среди специалистов пользуются монографии: И.П. Глущенко — «Основы проектирования цепных передач с втулочно-роликовыми цепями»; «Цепные передачи», написанная И.П. Глущенко и профессором А.А. Петриком; «Проектирование открытых цепных передач», изданная коллективом авторов: А.А. Петриком, С.А. Метильковым, А.В. Пунтусом, С.Б. Бережным; «Надежность цепных передач машин» С.А. Метилькова; «Роликовые цепные передачи общемашиностроительного применения» С.Б. Бережного.
Экспериментальные исследования и производственные испытания
Разработана принципиально новая классификация цепных передач и выполнены работы в соответствии с координационным планом научно-исследовательских работ НИИ, КБ и вузов по унификации и стандартизации методов расчета нагрузочной способности и геометрии деталей и узлов машин, утвержденным Госстандартом СССР. В результате разработано четыре государственных стандарта.
В нефтяной компании «Роснефть-Туапсинский нефтеперерабатывающий завод» внедрены специальные скребковые транспортеры на нефтеловушках и применен специальный способ очистки сточных вод.
На кафедре в разные годы проводились научные исследования центрифуг (М.И. Ильин, С.В. Данилин, Г.М. Чудаков), прессового оборудования для пищевой промышленности (В.П. Бородянский, Н.Н. Довгаль), подвесных канатных дорог (В.В. Скобей, Н.А. Журавлев, В.Н. Сухинин, И.С. Щука), гидроциклонов для очистки масел (В.А. Лебедев), приводов систем азимутальной ориентации груза при монтаже оборудования вертолетами (В.Н. Сухинин, С.Б. Бережной и др.).
За последние 10 лет кафедрой выиграно 10 грантов в том числе: Министерства образования и науки РФ, Российского фонда фундаментальных исследований (рук. Иосифов В.В., Приходько А.А.), грант Президента РФ (рук. Литвинов А.Е.), 3 стипендии Президента РФ (Балаев Э.Ю.О., Приходько А.А., Литвинов А.Е.)
В 2012-2017 годах научная работа под руководством профессора С.Б. Бережного проводилась по комплексной теме «Исследование, расчёт и проектирование приводов и деталей машин с целью повышения технического уровня механического оборудования и подъёмно-транспортных устройств». В период 2016-2020 годы научная работа ведется по комплексной теме «Исследование машин, станочных комплексов, сельскохозяйственной техники и приводов», которую выполняют доценты А.А. Война, В.В. Китаин, Н.В. Мевша, А.В. Пунтус, В.Г. Сутокский, С.Н. Журавлева, старшие преподаватели В.В. Юнин, П.В. Чумак.
- На современном научном уровне разработана методика проектирования открытых цепных передач по критерию износостойкости приводных роликовых цепей. Методика учитывает нагрузочные и скоростные режимы, конструктивные особенности передач, эксплуатационные условия, достигнутый отечественный уровень качества изготовления цепей и позволяет прогнозировать надежность цепных передач.
- Создана методика проектирования специальных оригинальных передач с гибкой связью, защищенных патентами Российской Федерации.
- Разработаны конструкции высокопроизводительных (до 500 т /ч) цепных конвейеров с погруженными скребками, позволяющие транспортировать сыпучие грузы на значительные расстояния.
- Спроектированы различные варианты конструкций приводных и натяжных станций двухконтурных цепных конвейеров, обеспечивающих повышение их долговечности и надежности.
- Выполнена конструкторская разработка проекта дорна для гибки толстостенных нефтяных и газовых труб диаметром 500 и 700 мм.
- Разработаны покрытия из коррозионностойких, износостойких и высокотвердых материалов и сплавов в зависимости от эксплуатационных особенностей работы деталей с возможным изменением их конструкции с целью повышения эксплуатационных характеристик и срока службы деталей и ресурса узлов, изделий и машин.
- Разработаны способы и конструкции повышения производительности и работоспособности технологического оборудования и способы снижения шума и вибрации станочного оборудования
- серебряная медаль за разработку изобретения, XVΙ Московский международный Салон изобретений и инновационных технологий «АРХИМЕД-2013, Бережной С.Б., Пунтус А.В., Скорюнов А.А.
- Золотая медаль за разработку изобретения, CONCOURS LEPINE LE´ALON IN TERNATIONAL de L´INVENTION DE PARIS, Бережной С.Б., Пунтус А.В., Скорюнов А.А.
- золотая медаль международного салона изобретений и инноваций «Гран-при Эйфель» (Франция, г. Париж, 2018 г.) Приходько А.А., Смелягин А.И.
- золотая медаль и диплом «АРХИМЕД», XVIII Московский международный салон изобретений и инновационных технологий, Война А.А., Бережной С.Б., Тарасенко Н.Н.
- золотая медаль и диплом CONCOURS LEPINE, Международный конкурс молодых изобретателей во Франции CONCOURS LEPINE DE PARIS, Война А.А., Бережной С.Б., Тарасенко Н.Н.
- бронзовая медаль и дипломом за разработку «Мукомольный валец», XXI Московский международный Салон изобретений и инновационных технологий «Архимед-2018», г. Москва;
- золотая медаль и диплом Международного салона изобретений «INVETICA-2017», г. Яссы, Румыния. За разработку «Рекуператор транспортного средства, оснащенный маховиком и упругими элементами» А.А. Война, С.Б. Бережной, А.Э. Каплюхин, 2017 г
- серебряная медаль и диплом за разработку: «Рекуператор транспортного средства, оснащенный упругими элементами», на XXII Московском международном Салоне изобретений и инновационных технологий «Архимед» Война А.А., Бережной С.Б., Козловский М.Д., Писарев А.А. (Россия, г. Москва, 2019 г.)
- Серебряная медаль и диплом за разработку «Центробежная муфта с клещевым захватом» на XVI Международном салоне изобретений и новых технологий «Новое время» Война А.А., Бережной С.Б., Юнин В.В., Козловский М.Д., Лавренков В.А. (Россия, г. Севастополь, 24-26 сентября 2020 года).
- диплом третьей степени за разработку «Способ нанесения покрытий на рабочие детали грунтового насоса» на губернаторском конкурсе молодежных инновационных проектов «Премия IQ-года 2018» Балаев Э.Ю.О., г. Краснодар;
- диплом первой степени за разработку «Способ нанесения износостойких наноструктурированных покрытий на режущий инструмент ленточно-отрезного станка и повышение вибростойкости ленточно-отрезного станка» на губернаторском конкурсе молодежных инновационных проектов «Премия IQ-года 2019» Балаев Э.Ю.О., г. Краснодар;
- золотая медаль и диплом за разработку «Ленточно-отрезной станок» на XXII Московском международном Салоне изобретений и инновационных технологий «Архимед-2019», Балаев Э.Ю.О., Литвинов А.Е., Чукарин А.Н. г. Москва.
- серебряная медаль и диплом. на международном салоне изобретений и новых технологий «Global Invention Forum in Cyprus» г. Лимассол (Кипр) награжден проект «Бурильный замок» Балаев Э.Ю.О., в 2019 г.
- золотая медаль и диплом на выставке инновационных технологий INVENTICA в г. Ясы (Румыния), разработка «Способ нанесения износостойкого покрытия на поверхности рабочего колеса грунтового насоса», Балаев Э.Ю.О., 2019 г.;
- золотая медаль и диплом на XV международном Салоне изобретений и новых технологий «Новое время» г. Севастополь за разработку «Способ получения керамической пластины для режущего инструмента», Балаев Э.Ю.О., Корниенко В.Г. 2019 г.;
- золотая медаль и диплом на XV международном Салоне изобретений и новых технологий «Новое время» г. Севастополь за разработку «Возвратно-псотупательное перемешивающее устройство», Приходько А.А., Смелягин А.И. 2019 г.;
- золотая медаль и диплом на XXIII Московском международном Салоне изобретений и инновационных технологий «Архимед-2020» награжден проект «Способ получения наноструктурированного износостойкого покрытия»; Балаев Э.Ю.О., Лимтвинов А.Е., Бузько В.Ю., Горячко А.И.
- золотая медаль и диплом на XVI международном Салоне изобретений и новых технологий «Новое время» г. Севастополь, 2020 г. награжден за разработку «Аддитивная технология (технология 3D-печати).
- Балаев Эътибар Юсиф Оглы стал лауреатом XXI Всероссийского конкурса «Инженер года — 2020» и конкурса молодых ученых и специалистов на соискание молодежной премии в области науки и техники «Надежда России» по версии «Инженерное искусство молодых».
- Приходько Александр Александрович стал лауреатом XX Всероссийского конкурса «Инженер года — 2019» и конкурса молодых ученых и специалистов на соискание молодежной премии в области науки и техники «Надежда России» по версии «Инженерное искусство молодых».
- Приходько Александр Александрович награждён дипломом лауреата молодежной премии Всероссийского общества изобретателей и рационализаторов (ВОИР) в 2019 г.
- диплом «Лучший научно-исследовательский проект» по направлению «Производственные технологии», XIV Всероссийская выставка научно-технического творчества молодежи НТТМ-2014, ВВЦ, г. Москва, асп. Курапов Г.В.
- дипломы 1, 2 и 3-ей степеней, IV Конкурс молодежных и инновационных проектов InnoTech 2014, асп. Скорюнов А.А., Курапов Г.В., Чумак П.В.
- премия «IQ года» 2016, диплом III степени, Департамент молодежной политики Краснодарского края, «Лучший инновационный проект в сфере транспорта, строительства, и жилищно-коммунального хозяйства», Чумак П.В
Цикл теоретической механики ведет научную деятельность по структурному анализу, динамике и прочности машин и механизмов; разработке и исследованию виброударных и импульсных машин и механизмов.
За последние пять лет коллектив выпустил 4 учебных пособия с грифом учебно-методического объединения, 9 методических указаний, 68 статей и тезисов, получил 14 патентов РФ на изобретения, 3 свидетельства о регистрации программ для ЭВМ, представил 15 докладов на научных, всероссийских и международных конференциях и съездах. Учебное пособие А.И. Смелягина «Структура механизмов и машин» награждено дипломом «300 лучших учебников для высшей школы в честь 300-летия Санкт-Петербурга». А.И. Смелягин является членом Российского Национального Комитета Международной Организации IFToMM (Теория машин и механизмов), и постоянным членом организационных комитетов всероссийских конференций «Проблемы механики современных машин» и «Проблемы динамики и прочности исполнительных механизмов и машин».
Преподаватели осуществляют руководство научной деятельностью студентов. В 2011 году команда Кубанского государственного технологического университета в составе Приходько А.А., Тарана Д.А., Ерохина Е.В. заняла 2 место среди технологических вузов во Всероссийской студенческой олимпиаде по теоретической механике. В 2015 году аспирант Приходько А.А. стал победителем Всероссийской программы «УМНИК». В 2016 году научная работа студента Цыбина А.Д. «Планетарные передачи с эллиптическими колесами» награждена дипломом за лучшую научную работу по направлению «Робототехника и комплексная автоматизация» на Всероссийской конференции молодых ученых и специалистов «Будущее машиностроения России», проходившей в МГТУ имени Н.Э. Баумана. Совместно с лабораторией 3D моделирования и быстрого прототипирования КубГТУ разработаны и изготовлены модели оригинальных планетарных механизмов с некруглыми зубчатыми
Сотрудничество
Совместно с кафедрами института машиностроения и автосервиса на базе ФГБОУ ВО КубГТУ была проведена Международная конференция по теории механизмов и механике машин, посвященная 100-летию со дня рождения академика И.И. Артоболевского.
Кафедра многие годы поддерживает творческие связи с МГТУ им. Н.Э. Баумана, Донским государственным техническим университетом, Ростовским государсвтенным университетом путей сообщения, Институтом машиноведения им. А. А. Благонравова Российской академии наук; Южно-Российским государственным политехническим университетом (НПИ) имени М. И. Платова; Волгоградским государственным техническим университетом; Сибирским федеральным университетом; Научно-исследовательским и технологическим институтом угольного машиностроения (Москва), Научно-исследовательским институтом применения авиации в народном хозяйстве, другими ведущими вузами страны, АО «Седин» ООО «Южный завод тяжелого станкостроения» (Краснодар), Туапсинским нефтеперерабатывающим заводом, Туапсинским морским портом, ООО «Кавжелтранс». ООО «Прогресс» АО «Нефтемаш», ЗАО «Элеватор стройдеталь» , и др.
Кафедра располагает современным оборудованием и вычислительной техникой в своих лабораториях и на представительствах кафедры, которые находятся на таких предприятиях, как: МАО «Седин», АО «КАСКАД», АО «КЛААС», АО Краснодарский компрессорный завод «КОСМА», АО «Краснодар газстрой» АО «Майкопский редукторный завод», ООО «Ильский НПЗ», АО«Сатурн», АО «СКБ АЛМС», и др., что позволяет широко привлекать студентов и аспирантов к выполнению реальных научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ в области новейших технологий. Научное направление кафедры — совершенствование технологических процессов производства, ремонта и модернизации машин. Профессорско-преподавательским составом выполнено более 30 хоздоговорных научно-исследовательских тем, защищенных авторскими свидетельствами и патентами, которые были внедрены в народное хозяйство. За эти разработки шестеро преподавателей кафедры награждены нагрудным знаком «Изобретатель России». Выпускники занимают руководящие должности на ведущих предприятиях и организациях г.Краснодара, Краснодарского края и России.
С 2014 года кафедра на конкурсной основе участвует в реализации программ развития системы подготовки кадров для оборонно-промышленного комплекса «Новые кадры для Оборонно-промышленного комплекса».
Электронные учебники и электронные учебные пособия
1. А.А. Война «Проектирование привода транспортера» — электронное учебное пособие.
2. А.А. Война «Построение эвольвентных профилей зубьев методом обкатки» (виртуальная лабораторная работа) — электронное учебное пособие.
3. А.А. Война «Расчет балок на прочность при изгибе» — электронное учебное пособие.
4. А.А. Война «Кинематическое и силовое исследование кривошипно-ползунного механизма» — электронное учебное пособие.
5. А.А. Война «Кинематический и силовой расчет механического привода общего назначения» — электронное учебное пособие.
6. А.А. Война «Проектирование зубчатой цилиндрической передачи с проработкой эскизной компоновки» — электронное учебное пособие.
7. А.А. Война «Курсовое проектирование двухступенчатого механического привода общего назначения» (Грант Ученого совета КубГТУ, 2011 г.) — электронное учебное пособие.
8. А.А. Война «Техническая механика» — электронный учебник (Грант Ученого совета КубГТУ, 2013 г.)
9. А.А. Война «Структурное, кинематическое и силовое исследование механизма поршневого компрессора»: электронное учебное пособие (грант ученого совета КубГТУ 2014 г.)
10. А.А. Война «Выбор электродвигателя, кинематический и силовой расчет двухступенчатого механического привода общего назначения» — электронное учебное пособие.
11. А.А. Война «Проектирование механизмов прерывистого движения» — электронное учебное пособие.
12. В.В. Китаин «Механика. Часть 1 — Теоретическая механика» — электронное учебное пособие (грант ученого совета КубГТУ 2014 г.)
Повышение квалификации «Проектирование в САПР Компас»
На кафедре с 2013 года организованы курсы повышения квалификации по программе «Проектирование в системе автоматизированного проектирования (САПР) Компас».
Цель: приобретение навыков проектирования с применением системы автоматизированного проектирования Компас.
Компьютерный класс (ауд. К-370)
Система автоматизированного проектирования Компас является отечественной разработкой, обладающей мощным функционалом, простотой освоения и работы, поддержкой российских стандартов, широчайшим набором отраслевых приложений.
Слушатели курсов по окончании обучения:- знают основные возможности САПР Компас,
- умеют применять функционал САПР Компас при разработке технических проектов для различных отраслей промышленности,
- владеют навыками проектирования изделий с использованием САПР Компас.
Категория слушателей — студенты КубГТУ, руководители и специалисты предприятий.
Срок обучения 32 часа (1 месяц).
Форма обучения — очная, без отрыва от работы.
По окончании курсов слушателям выдается удостоверение государственного образца о повышении квалификации.
Занятия проводятся в компьютерном классе Кафедры наземного транспорта и механики (ауд. 372, ул. Красная, 135), оснащенном современным мультимедийным проекционным оборудованием и 10-ю компьютерами с лицензионным программным обеспечением.
История кафедры
Кафедра наземного транспорта и механики образована 01.09.2017 года в результате объединения кафедр: Технической механики и гидравлики, Теоретической механики и кафедры Машиностроения и автомобильного транспорта.
Кафедра технической механики и гидравлики (до 09.2013 — кафедра технической механики) — одна из старейших в университете — была основана в 1930 году при образовании Северо-Кавказского института пищевой промышленности.
Ее организатором и первым заведующим был профессор А. А. Серебренников, один из родоначальников отечественного самолётостроения, под руководством И.И. Сикорского принимавший участие в создании знаменитых российских самолетов «Русский витязь» и «Илья Муромец». В период работы на кафедре Серебренников А.А. был удостоен высшей правительственной награды — ордена Ленина.
В разное время коллективом кафедры руководили доцент А. И. Хрипунов — специалист в области сопротивления материалов; доцент Ю. Н. Будыка — защитивший диссертацию в МВТУ им. Баумана, занимавшийся вопросами систематизации и структурного синтеза траекторно-программных механизмов; доцент В. Г. Кораблин — исследовавший гидроприводы универсальных испытательных машин. В 1963 году из состава кафедры выделилась кафедра сопротивления материалов (с 2002 года Динамики и прочности машин).
В 1967 году заведующим кафедрой был избран профессор, доктор технических наук И. П. Глущенко — ведущий ученый в области цепных передач, в это время формируется коллектив исследователей в области цепных передач и открывается новое научное направление в работе кафедры — исследование и совершенствование механических передач и систем с гибкими связями.
С 1987 года по сентябрь 2010 г. кафедрой руководил ректор, а с 2007 года первый президент университета А.А. Петрик, доктор технических наук, профессор, Герой труда Кубани, заслуженный работник высшей школы Российской Федерации, почетный гражданин города Краснодара.
С сентября 2010 г. кафедру возглавил доктор технических наук, профессор С. Б. Бережной.
С сентября 2013 года кафедра технической механики и кафедра гидравлики и гидравлических машин объединены в кафедру технической механики и гидравлики.
Кафедра гидравлики и гидравлических машин была организована в 1963 году, путём выделения из кафедры процессов и аппаратов пищевых производств при реорганизации Краснодарского института пищевой промышленности в Краснодарский политехнический институт.
В момент образования кафедры гидравлики и гидравлических машин штат кафедры был представлен: зав. кафедрой, к.т.н., доцент С. А. Гросс, к.т.н., доценты — Г. В. Польский, М. Т. Терещенко, ассистенты — М. Т. Еремин и Ю. И. Кочубей. Под руководством С.А. Гросса разработаны оптимальные режимы работы магистральных нефтепроводов, конденсатопроводов и крупных перевалочных нефтебаз. Результаты научных исследований были внедрены на объектах Комигазпром, Кубаньгазпром, Черноморского управления «Главтранснефти».
С 1978 по 1988 г. кафедрой гидравлики и гидравлических машин руководил профессор М. И. Ильин. При нем получило развитие научное направление — исследование и разработка центробежных разделительных устройств (центрифуг).
Ответственным исполнителем этих работ был кандидат технических наук, доцент С.В. Данилин. В результате получено 35 авторских свидетельств и пять патентов за рубежом: в США, Великобритании, Германии, Франции, Японии. В 1978-1992 годах на кафедре было сформировано межкафедральное научное направление по исследованию и разработке методов, критериев и средств обеспечения длительной работоспособности замкнутых гидравлических систем, действующих в сложных условиях эксплуатации, в том числе и в космосе. Исследованиями, связанными с разработкой эжектирующих устройств при очистке сточных вод с системой аэрации «затопленной струей», занимался доцент А.П. Сальников. Полученные им устройства рекомендованы для использования в винодельческой промышленности.
С 1989 по 1993 г. кафедрой гидравлики и гидравлических машин руководил к.т.н., доцент В. С. Терещенко, который возглавил научное направление — «Разработка блочных фильтров для рисовых чеков». Разработку фильтров для водозаборных скважин и дренажных сооружений рисовых систем возглавлял доцент B.C. Терещенко.
С 1993 года кафедрой гидравлики и гидравлических машин заведовал д.т.н., профессор В. И. Рябченко, возглавивший научное направление по исследованию и разработке буровых растворов для нефтегазовой отрасли.
С 2007 года до 2013 года кафедрой гидравлики и гидравлических машин руководила к.т.н., доцент Л. Л. Ганижева, которая возглавила научное направление по разработке технологий очистки промышленных сточных вод машиностроительных предприятий от ионов тяжелых металлов и очистки природной воды подземных источников водоснабжения от радионуклидов, в частности радона.
По результатам исследований сотрудниками кафедры технической механики защищены 22 кандидатские и семь докторских диссертаций. В числе докторов наук — В.П. Бородянский, С.Б. Бережной, С.В. Данилин, М.И. Ильин, С.А. Метильков, А.А. Петрик, Г.М. Чудаков.
С 1970 года кафедра проводила научно-исследовательские работы по ряду государственных программ: «Стандартизация по надежности, прочности и износостойкости», «Система стандартов по надежности в технике», по научно-технической программе Министерства образования и науки России «Научные исследования высшей школы по приоритетным направлениям науки и техники», по темам «Проблема обеспечения работоспособности и повышение показателей надежности цепных передач машин» и «Разработка научных основ проектирования и технологии изготовления специальных передач в машиностроении». За последние годы подготовлено десять монографий по цепным передачам и приводам и четыре учебных пособия с грифами учебно-методического объединения.
Преподавателями и сотрудниками кафедры по результатам научных исследований получено более 100 патентов и авторских свидетельств на изобретения,
Возглавляемая кандидатом технических наук В.В. Скобеем, группа сотрудников кафедры (старший преподаватель В.Н. Сухинин, старшие научные сотрудники И.С. Щука и Н.А. Журавлёв) занималась разработкой и внедрением подвесных канатных дорог и установок. Эта группа создала и внедрила девять типов канатных дорог и установок, в том числе для горной трелёвки леса в Леселидзевском лесопромышленном хозяйстве Грузии, для механизации выемки скального грунта в ущелье при строительстве Ингурской гидроэлектростанции, на строительстве лавинозащитных сооружений высокогорного стадиона Медео (г. Алма-Ата), для механизации погрузочно-разгрузочных, штабелёвочных и транспортных работ на стройдворах, складах и предприятиях животноводческого комплекса Краснодарского края. Всего было внедрено более тридцати канатных дорог и установок, благодаря надёжности конструкций многие из них работают и по настоящее время.
Все научные разработки по канатным системам выполнены на уровне изобретений и защищены авторскими свидетельствами.
В производство приняты новые типы приводных и тяговых звездочек, натяжные устройства для цепных скребковых конвейеров, оригинальные приводы к цепным конвейерам и ковшовым элеваторам, приводы к механизмам ориентации груза для вертолетов.
Кафедра теоретической механики образована в 1963 году. Первым ее руководителем был доцент П.М. Данилюк (1963-1974). Затем кафедру возглавляли кандидаты технических наук, доценты В.П. Бородянский (1974-1977), В.С. Сескутов (1977-1987), Л.И. Драйко (1987-1998), В.Л. Кегелес (1998-2005). В 2005-2017 гг. кафедру возглавлял доктор технических наук, профессор А.И. Смелягин. Область его научных интересов — структурный анализ, синтез, динамика и кинематика машин и механизмов различного технологического назначения.
Значительный вклад в работу кафедры внесли ее ветераны кандидаты технических наук, доценты Мельников В.Ф., Иосифова Л.В., Двадненко В.И., Пелькин А.В., Суруханов Б.Б., Забудский В.Г., доцент, кандидат физико-математических наук Мартынова Т.Н., ст. преподаватели Красильников Г.Н., Трембач Б.В. и др.
Кафедра машиностроения и автомобильного транспорта основана в 1967 году как кафедра лауреатом премии имени С.И. Мосина доктором технических наук, профессором В.И. Гомозовым. К преподавательской работе им были привлечены доценты Л.Ф. Мелехин, Т.А. Сильницкий, Н.Н. Черня, а также старшие преподаватели В.В. Иосифов, Ю.И. Кривченко, Ю.А. Козьмин, Б.В. Крупнов, Б.Е. Науменко, которые впоследствии стали доцентами, ведущими преподавателями специальных дисциплин. С 1979 по1985 год кафедру возглавлял доцент Ю.С. Звягольский. С 1986-го по 1998-й ею руководил доцент В.Н. Очагов, с 1999 по 2017 г. кафедрой заведовал профессор В.В. Иосифов. Кафедрой выпущено более 3800 инженеров-механиков по специальности «Технология машиностроения, металлорежущие станки и инструменты» и более 1500 инженеров по специальности «Технология машиностроения» со специализациями: «Компьютерное проектирование», «Технология ремонта и эксплуатации автотракторной техники», «Технология автоматизированного сборочно-сварочного производства». С 2000 года кафедра подготовила более 500 инженеров по специальности «Автомобили и автомобильное хозяйство» со специализацией «Ремонт автомобилей».
С 2020 г. и.о. заведующего кафедрой назначен профессор кафедры, доктор технических наук, доцент А.Е. Литвинов, выпускник Кубанского государственного технологического университета. Лауреат конкурса «100 лучших товаров России», победитель конкурса УМНИК, стипендиат Президента РФ», руководитель НИОКР в рамках реализации ФЦП «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» по направлению «Станкостроение», руководитель НИОКР в рамках реализации гранта президента РФ, лауреат конкурса «Архимед».
Контакты кафедры
350072, г. Краснодар, ул. Красная, 135, ауд. 277.
Телефон: (861) 255-97-43.
Эл. почта: [email protected]
Кафедра «Строительство инженерных сооружений и механика»
За последние десять лет были подготовлены и защищены: одна докторская диссертация Борычевым С.Н., десять кандидатских диссертаций: Любченко В.Б., Шапошниковым А.Н., Суздалевой Г.Ф., Ткач Т.С., Улюшевым А.Е., Корниловичем Р.А., Паршковым А.В., Роговым С.С., Бышовым Д.Н., Колошеиным Д.М.
На кафедре ведется научная работа, посвященная актуальной проблеме формирования профессиональной компетентности будущих специалистов на этапе модернизации образования современного российского общества. Созданные условия обучения, моделируют реальную профессиональную деятельность будущих строителей, за счет усиления практико-ориентированной направленности деятельности, использования вычислительных, информационных и телекоммуникационных технологий и систем; эффективного целенаправленного руководства учебной, научной и профессиональной деятельностью студентов.
Кафедра располагает специализированным новейшим оборудованием (тахеометр ES-55, Нивелир SDL50-34 (цифровой) и др.) лабораториями и лицензионным программным обеспечением (Topocad, КРЕДО, AutoCAD, ARCHICAD и др.)
Ведется большая научная работа по проектированию и строительству автомобильных дорог, транспортных сооружений на автомобильных дорогах.
Проектированию и строительству автомобильных дорог в сложных условиях.
Сотрудники кафедры выполняют прочностные расчеты и проводят анализ строительных конструкций в вычислительном комплексе SCAD, программном комплексе автоматизированного проектирования МОНОМАХ; в системе общестроительных расчетов «BASE».
Сотрудники кафедры регулярно публикуют результаты научно-исследовательской работы в ведущих научных журналах и участвуют во всероссийских и международных научных и научно-практических конференциях, таких как: «PeriodicoTcheQuimica» (Scopus), «Интеграционные процессы в науке, образовании и аграрном производстве – залог успешного развития АПК» Волгоградская ГСХА, Волгоград, «Наука и образование XXI века», «Фундаментальные основы научно-технической и технологической модернизации АПК», Уфа; «Научно-практические аспекты инновационного развития транспортных систем и инженерных сооружений», «Актуальные вопросы применения инженерной науки», «Актуальные проблемы и их инновационные решения в АПК», «Инновационные направления и методы реализации научных исследований в АПК» , «Современные направления и подходы к проектированию и строительству транспортных систем и инженерных сооружений» Рязань: Рязанский ГАТУ. По результатам научных исследований преподавателями кафедры с 1964 по 2020 г. было опубликовано в печати более 230 работ, получено более 80 патентов на изобретения и полезные модели.
Научные достижения сотрудников кафедры
В научной работе кафедры участвуют и студенты. По результатам научных исследований студенты ежегодно выступают с докладами на научных конференциях.
В 2019-2020 учебном году на международном смотре-конкурсе ВКР бакалавров по направлению подготовки 08.03.01 – Строительство (профиль подготовки Автомобильные дороги) проходящем в г. Иваново, студенты кафедры под руководством доцента, к.т.н. А.И. Бойко заняли 3 место. Принимают участие в олимпиаде «Я профессионал» по направлениям «Строительство» и «Автомобилестроение».
Фото | ФИО, должность, ученая степень, ученое звание | Направление подготовки специальность по образованию, общий стаж работы, в т.ч. научно-педагогический | Преподаваемые дисциплины | Сведения о повышении квалификации |
Барышников Сергей Олегович, Ректор, заведующий кафедрой Основ инженерного проектирования, д.т.н., ученое звание профессор | Судостроение и судоремонт 40 лет / 40 лет | 1. Теория механизмов и машин | Курсы повышения квалификации по программе «Практическое использование компонентов электронной информационно-образовательной среды в образовательном процессе», 2017 год, ГУМРФ имени адмирала С.О. Макарова | |
Ширунов Гурий Николаевич, доцент кафедры Основ инженерного проектирования, к.т.н., ученое звание отсутствует | 23 года / 23 года | |||
Чистов Валентин Борисович, профессор кафедры Основ инженерного проектирования, д.т.н., ученое звание профессор | Инженер-кораблестроитель/судостроение и судоремонт 46 лет / 46 лет | 1. Техническая механика 2. Сопротивление материалов | Курсы повышения квалификации по программе «Практическое использование компонентов электронной информационно-образовательной среды в образовательном процессе», 2017 год, ГУМРФ имени адмирала С.О. Макарова | |
Михайлов Владимир Евгеньевич, профессор кафедры Основ инженерного проектирования, д.т.н., ученое звание профессор | Эксплуатация водного транспорта 42 года / 42 года | 1. Детали машин и основы конструирования 2. Прикладная механика | Курсы повышения квалификации по программе «Практическое использование компонентов электронной информационно-образовательной среды в образовательном процессе», 2017 год, ГУМРФ имени адмирала С.О. Макарова | |
Бакасов Александр Иванович, доцент кафедры Основ инженерного проектирования, к.т.н., ученое звание отсутствует | Приборостроение 34 года / 32 года | 1. Теоретическая механика 2. Аналитическая механика | Курсы повышения квалификации по программе «Практическое использование компонентов электронной информационно-образовательной среды в образовательном процессе», 2017 год, ГУМРФ имени адмирала С.О. Макарова | |
Юганов Владимир Сергеевич, доцент кафедры Основ инженерного проектирования, к.т.н., доцент | 1 год / 1 год | 1. Теоретическая механика 2. Детали машин и основы конструирования | ||
Гукъямухов Петр Михайлович, доцент кафедры Основ инженерного проектирования, к.т.н., ученое звание доцент | Технология машиностроения, металлорежущие станки и инструменты, инженер-механик 40 лет / 40 лет | 1. Теоретическая механика 2. Механика (теоретическая) | Курсы повышения квалификации по программе «Практическое использование компонентов электронной информационно-образовательной среды в образовательном процессе», 2017 год, ГУМРФ имени адмирала С.О. Макарова | |
Темерев Вадим Валентинович, доцент кафедры Основ инженерного проектирования, к.т.н., ученое звание доцент | Эксплуатация водного транспорта. Судовождение на морских путях 22 года / 20 лет | 1. Прикладная механика 2. Начертательная геометрия и инженерная графика 3. Теория механизмов и машин | Курсы повышения квалификации по программе «Практическое использование компонентов электронной информационно-образовательной среды в образовательном процессе», 2017 год, ГУМРФ имени адмирала С.О. Макарова | |
Федотов Сергей Николаевич, доцент кафедры Основ инженерного проектирования, к.т.н., ученое звание доцент | Производство корпусов/инженер механик 35 лет / 32 года | 1. Сопротивление материалов 2. Строительная механика | Курсы повышения квалификации по программе «Практическое использование компонентов электронной информационно-образовательной среды в образовательном процессе», 2017 год, ГУМРФ имени адмирала С.О. Макарова | |
Завгородний Сергей Александрович, доцент кафедры Основ инженерного проектирования, к.т.н., ученое звание доцент | Гидроаэродинамика/инженер-исследователь–механик 36 лет / 36 лет | 1. Теоретическая механика | Курсы повышения квалификации по программе «Практическое использование компонентов электронной информационно-образовательной среды в образовательном процессе», 2017 год, ГУМРФ имени адмирала С.О. Макарова | |
Иванов Анатолий Николаевич, доцент кафедры Основ инженерного проектирования, к.т.н., ученое звание доцент | Технология машиностроения, металлорежущие станки и инструменты 49 лет / 49 лет | 1. Детали машин и основы конструирования | Курсы повышения квалификации по программе «Практическое использование компонентов электронной информационно-образовательной среды в образовательном процессе», 2017 год, ГУМРФ имени адмирала С.О. Макарова | |
Матвеева Елена Владимировна, Доцент кафедры ОИП, к.т.н., учёное звание отсутствует | Механизация перегрузочных работ, инженер-механик 36 лет / 29 лет | 1. Теоретическая механика 2. Прикладная механика | Курсы повышения квалификации по дополнительной профессиональной программе «Управление деятельностью вузов. Организация целевого обучения и приема на целевое обучение» 2019г.Москва. «Национальный исследовательский университет «МИС и С» | |
Ольховик Евгений Олегович, кафедра Основ инженерного проектирования, к.т.н., ученое звание доцент | Магистр экономики 19 лет / 14 лет | 1. Строительная механика | — | |
Тарасенко Елена Александровна, доцент кафедры Основ инженерного проектирования, к.т.н., ученое звание доцент | Горные машины и комплексы (инженер-механик) 36 лет / 36 лет | 1. Детали машин и основы конструирования 2. Теория механизмов и машин | Курсы повышения квалификации по программе «Практическое использование компонентов электронной информационно-образовательной среды в образовательном процессе», 2017 год, ГУМРФ имени адмирала С.О. Макарова | |
Потехина Екатерина Вадимовна, доцент кафедры Основ инженерного проектирования, ученая степень отсутствует, ученое звание отсутствуют | Электронные вычислительные машины, инженер-системотехник 25 лет / 25 лет | 1. Теоретическая механика 2. Механика (теоретическая) | Курсы повышения квалификации по программе «Практическое использование компонентов электронной информационно-образовательной среды в образовательном процессе», 2017 год, ГУМРФ имени адмирала С.О. Макарова | |
Иванов Николай Юрьевич, доцент кафедры Основ инженерного проектирования, ученая степень отсутствует, ученое звание отсутствуют | Машины и механизмы леснов промышленности 30 лет / 30 лет | 1. Метрология, стандартизация и сертификация 2. Механика | Курсы повышения квалификации по программе «Практическое использование компонентов электронной информационно-образовательной среды в образовательном процессе», 2017 год, ГУМРФ имени адмирала С.О. Макарова | |
Моцар Светлана Михайловна, доцент кафедры Основ инженерного проектирования, ученая степень отсутствует, ученое звание отсутствуют | Электроэнергетика, преподаватель электроэнергетичес-ких дисциплин 24 года / 24 года | 1. Начертательная геометрия и инженерная графика | Курсы повышения квалификации по программе «Практическое использование компонентов электронной информационно-образовательной среды в образовательном процессе», 2017 год, ГУМРФ имени адмирала С.О. Макарова | |
Новосельцева Людмила Викторовна , старший преподаватель кафедры ОИП, ученая степень отсутствует, учёное звание отсутствует | Автоматизация теплоэнергетических процессов, инженер-теплоэнергетик по автоматизации 38 лет / 4 года | 1. Начертательная геометрия и инженерная графика | Сертификат о повышении квалификации №0176 от 06.12.17 по программам «Практическое использование компонентов электронной информационно-образовательной среды в образовательном процессе», 16 ч., ФГБОУ ВО «ГУМРФ им. адм. С.О. Макарова» |
принцип работы, плюсы и минусы
22.06.2017
Наряду со всеми современными типами двигателя и коробки передач, все еще выгодно выделяется простота механики. Она обладает определенным набором как преимуществ, так и недостатков, а также заслуживает особого внимания наряду как с давно привычным автоматом, так и более современными — бесступенчатой и роботизированной КПП.
Механическая коробка передач: простота и надежность
Устройство механической коробки передач весьма простое, поэтому авто с МКПП имеют цену ниже, чем другие. Она состоит из:
- Картера, содержащего основные части КПП, и прикреплен к другому картеру — сцепления, который непосредственно крепится непосредственно к двигателю. Для правильной работы картер на половину заливают трансмиссионным маслом. Периодичность замены масла в МКПП зависит от частоты эксплуатации автомобиля, а также от его состояния.
- Вращающихся валов КП.
- Синхронизаторов, обеспечивающие плавное и комфортное переключение передач.
- Механизма переключения передач, управляемый рычагом в салоне автомобиля.
Все части механической коробки передач должны быть исправными, и обеспечивать удобное, плавное и комфортное переключение скоростей.
Разница между АКПП и МКПП
Основным отличием АКПП и МКПП является управление, его принципы, достоинства и недостатки. Кроме того, у этих двух вариантов коробок есть и другие различия, касающиеся технических характеристик и удобства эксплуатации авто.
Основные отличия:
- Механическая КПП имеет легкий вес, простую конструкцию, за счет чего обеспечивается простота в обслуживании и ремонте. АКПП напротив — отличается внушительным весом, а также сложностью сервиса.
- Принцип работы механической коробки передач и собственно самого «автомата».
- Механическая коробка передач заводится без аккумулятора. Данный способ непрост, но в экстренных ситуациях может выручить водителя. «Автомат» же полностью зависит от электричества.
- Сложность управления машин с механическими коробками передач часто отпугивают начинающих водителей, поэтому они отдают предпочтение АКПП.
- Авто с механической коробкой переключения передач экономнее «автоматов». Они в среднем расходуют на 10% меньше топлива.
Как показывает практика, принцип работы механической коробки передач, а также сложность управления заставляют отказываться от МКПП не только новичков, но и опытных водителей.
МКПП: преимущества и недостатки
Как и все устройства, механическая коробка передач отличается достоинствами и недостатками.
К достоинствам относятся:
- простота устройства, обслуживания и ремонта как всей коробки, так и ее деталей;
- длительный срок эксплуатации;
- экономия топлива;
- высокий кпд;
- быстрое увеличение оборотов двигателя;
- легкий вес;
- возможность запуска двигателя без аккумулятора;
- буксировка авто на любые расстояния.
Автомобили с «механикой» имеют ряд преимуществ, которые ценятся многими опытными водителями.
К недостаткам механической коробки передач относятся:
- сам принцип работы и управления представляет особую сложность для новичков, а также является фактором риска повреждения сцепления;
- угроза перегрузки мотора при неправильном использовании КПП и некорректном переключении передач;
- большой промежуток времени, необходимый для переключения с одной передачи на другую;
- дискомфорт и усталость от частого использования.
В большинстве случаев автомобили с «механикой» выбирают опытные водители, которые знают принципы управления данным вариантом коробки передач. Они отлично знают, на каком пробеге менять масло в МКПП, а также с легкостью справляются с регулярным переключением передач в режиме сложного городского движения.
Автомобили с МКПП
Для многих водителей, которые хотят привычную «механику» часто встает вопрос — можно ли поменять АКПП на МКПП? Ответ здесь неоднозначен, так как многие автоконцерны не выпускают модели с МКПП уже достаточно давно. Поэтому заменить комплектацию вряд ли получится, так как найти нужные детали будет попросту невозможно из-за отсутствия их производства. Именно поэтому всем любителям привычной «механики» лучше заранее позаботиться о покупке авто с МКПП.
Автосалон ДОЛАВТО предлагает широкий выбор авто с механической КПП. У нас можно найти китайские автомобили с МКПП, причем это будут не только устаревшие модели. Многие современные «китайцы» в комплектации Basic и Comfort имеют именно МКПП. Мы предлагаем выгодную покупку современного авто, которое будет полностью соответствовать всем пожеланиям водителя.
МК6 «Колесные машины и прикладная механика»
Обучение
Кафедра является выпускающей и осуществляет подготовку высококвалифицированных кадров по следующим уровням высшего образования:
Специалитет
-
23.05.01 — Наземные транспортно-технологические средства
по специализации «Автомобили и тракторы»
Нормативный срок освоения: 5 лет 10 месяцев
Присваиваемая квалификация: инженер.
Подготовка кадров высшей квалификации (аспирантура)
-
05.05.03 — Колесные и гусеничные машины.
Нормативный срок освоения: 4 года
Присваиваемая квалификация: Исследователь. Преподаватель-исследователь -
35.06.04 – Технологии, средства механизации и энергетическое оборудование в сельском, лесном и рыбном хозяйстве
Нормативный срок освоения: 4 года
Присваиваемая квалификация: Исследователь. Преподаватель-исследователь -
01.02.06 — Динамика, прочность машин приборов и аппаратуры
Нормативный срок освоения: 4 года
Присваиваемая квалификация: Исследователь. Преподаватель-исследователь
Выпускники кафедры подготовлены к профессиональной научно-исследовательской, проектно-конструкторской, производственно-технологической, организационно-управленческой деятельности в области автомобиле- и тракторостроения.
Кафедра проводит также занятия для студентов других специальностей по разделам теоретической механики и сопротивления материалов. Студентам даются конкретные знания, навыки и умения в области кинематики различных механизмов, прочностных расчетов, прогнозирования напряженно-деформированного состояния машиностроительных конструкций в процессе их эксплуатации.
Кафедра проводит обучение по специальным дисциплинам:
- Конструкция автомобилей и тракторов,
- Электрооборудование автомобилей и тракторов,
- Теория движения автомобиля и трактора,
- Математическое моделирование динамических систем и процессов,
- Прикладная теория трения, износа и смазки транспортных средств,
- Строительная механика транспортных средств,
- Основы научных исследований и испытаний автомобиля,
- Проектирование предприятий сервиса транспортных и технологических машин,
- Восстановление и испытание автотракторных двигателей,
- Энергетические установки наземных транспортно-технологических средств,
- Системы автоматизированного проектирования транспортных средств,
- Проектирование специальных движителей,
- Методы расчёта и проектирования наземных транспортно-технологических средств,
- Виброакустическая безопасность автомобиля и трактора,
- Эксплуатация и ремонт автомобиля и трактора,
- Технология производства наземных транспортно-технологических средств,
- Техническая эксплуатация автомобиля и трактора,
- Эксплуатационные материалы,
- Проектирование элементов автомобиля из композиционных материалов.
Кафедра проводит занятия по общеобразовательным дисциплинам:
- Теоретическая механика,
- Прикладная механика,
- Теория механизмов и машин,
- Сопротивление материалов
Штатные преподаватели:
- Заведующий кафедрой:
Булычев Всеволод Валериевич — доктор технических наук, доцент, профессор - Сидоров Владимир Николаевич — доктор технических наук, профессор
- Астахов Михаил Владимирович — доктор технических наук, профессор
- Алакин Виктор Михайлович — кандидат технических наук, доцент
- Винокуров Виктор Николаевич — кандидат физико-математических наук, доцент
- Галемин Евгений Константинович — кандидат технических наук, доцент
- Емельянов Илья Александрович — кандидат технических наук
- Зезюля Валерий Владимирович — кандидат технических наук
- Голубина Светлана Александровна кандидат технических наук
- Плахов Сергей Александрович — кандидат технических наук
- Пономарев Алексей Иванович — кандидат технических наук
- Царев Олег Александрович — старший преподаватель
- Никишкина Алевтина Борисовна — старший преподаватель
Совместители:
- Сорокина Ирина Игоревна — кандидат технических наук
- Никитин Геннадий Сергеевич — кандидат технических наук
В 1984 году в Калужском филиале МВТУ им. Н.Э. Баумана был произведен первый набор студентов в количестве 75 человек на специализацию «Механизация сельского хозяйства» кафедры «Детали машин и подъемно-транспортное оборудование».
В 1987 году в составе кафедры была создана сельскохозяйственная секция, в которую вошли доцент Корнилов Е.И. и ассистент Уджуху Ш.Ш., были разработан и утвержден учебный план специализации.
В 1993 году секция была выделена в самостоятельную кафедру «Агропромышленная инженерия» и открыта специальность «Механизация сельского хозяйства».
С 1999/2000 учебного года наряду с основной специальностью введена специализация «Техническая эксплуатация автомобилей». Цель специализации — подготовка инженеров, способных организовать работу, обслуживание и ремонт автомобильного транспорта сельскохозяйственных предприятий.
С 2007/2008 учебного года введена специализация «Автотракторный сервис». Цель специализации – подготовка инженеров, способных организовать работу по сервисному обслуживанию автомобильного транспорта и современных тракторов.
В 2008 году был произведен первый набор на второе высшее образование по образовательной программе бакалавр техники и технологии по направлению подготовки 190100.62 «Наземные транспортные системы» (специализация: Автомобиле- и тракторостроение).
В 2009 году был произведен первый набор по направлению подготовки бакалавров 190100.62 Наземные транспортные системы по специализации Автомобиле- и тракторостроение.
В 2010 году был произведен первый набор на специальность 190201 Автомобиле- и тракторостроение по специализации Автомобилестроение.
В 2011 году был произведен первый набор на специальность 190109 Наземные транспортно-технологические средства по специализации Автомобили и тракторы.
В марте 2010 года кафедра «Агропромышленная инженерия» была переименована в «Автомобиле- и тракторостроение».
С 2008/2009 учебного года на кафедре организован факультативный курс по программе учебного центра Volvo с выдачей его сертификата (обучение бесплатное).
С 2018 учебного года в связи с реорганизацией структуры филиала кафедры «Автомобиле- и тракторостроение», «Теоретическая механика» и «Сопротивление материалов» объединены в кафедру «Колесные машины и прикладная механика».
Общее количество выпускников кафедры превышает 500 человек, в том числе 47 выпускников по специализации в составе кафедры «Детали машин и ПТМ». Выпускники кафедры работают на промышленных, дилерских и сельскохозяйственных предприятиях, в учебных заведениях, служат в рядах российской армии и МВД.
Уважаемые абитуриенты!
На этой страничке вы можете прочитать о специальности
«Автомобиле- и тракторостроение»,
реализуемой кафедрой М6-КФ
В настоящее время кафедра осуществляет подготовку дипломированных специалистов и магистров по следующим направлениям:
-
По специальности подготовки дипломированных специалистов 23.05.01 Наземные транспортно-технологические средства по специализации Автомобили и тракторы c присвоением квалификации ИНЖЕНЕР.
-
При кафедре имеется аспирантура по научной специальности 05.20.01 — Технология и средства механизации сельского хозяйства, 01.02.06 — Динамика, прочность машин приборов и аппаратуры и 05.05.03 Колесные и гусеничные машины.
Обучение в Калужском филиале построено на принципах университетского образования, принятого в МГТУ им. Н.Э. Баумана. Общеобразовательные, общеинженерные и гуманитарные дисциплины изучаются, в основном, в течение первых трех лет обучения. В процессе обучения, наряду с лекционными и лабораторными занятиями, студенты проводят научные исследования, результаты которых докладываются на научных конференциях, опубликовываются в технических журналах. Большое внимание уделяется освоению специальных программных пакетов, необходимых в современной инженерной деятельности. При курсовом проектировании и подготовки выпускных квалификационных работ студентами используется патентная документация. Фундаментальная инженерная подготовка выпускников кафедры дает широкие возможности последующего трудоустройства на промышленных предприятиях различного профиля.
Выпускники кафедры работают на различных предприятиях: Горбенко С.А. – генеральный директор ООО «Альтернатива — Авто», Попов С.В. – директор агротехцентра «Агрит», Волков А.C. – первый заместитель Городского Головы г. Калуги, Голубев М. В. — начальник конструкторского бюро подготовки производства, нестандартного оборудования и технологической тары АО КЭМЗ. Головкин Е.А. и Хотев П.И. инженеры завода Volvo, Стрекалов И.В. сотрудник завода ООО «ПСМА РУС».
Ждем Вас на нашей кафедре!
Кафедра механики материалов и деталей машин
В 1971 году окончил гидромелиоративный факультет Белорусской сельскохозяйственной академии с присвоением квалификации «инженер-гидротехник». С 1972 по 2006 г. работал в Белорусской государственной сельскохозяйственной академии. С 2006 г. работает в Белорусском государственном аграрном техническом университете, с января 2007 г. – заведующий кафедрой «Механика материалов и детали машин». Кандидат технических наук (1987 г.), доцент (1992 г.).
Автор 227 учебно-методических и научных работ, в том числе 16 учебных пособий, из них 10 – с грифом Министерства образования Республики Беларусь, 2 образовательных стандартов по специальностям, 3 справочников и 1 монографии, 32 патентов на полезную модель и изобретения.
1. Читаемые дисциплины
«Прикладная механика» (очная и заочная формы обучения) для специальностей:
1-54 01 01-06» Метрология, стандартизация и сертификация (агропромышленный комплекс)»;
1-74 06 06 «Материально-техническое обеспечение агропромышленного комплекса»;
1-74 06 07 «Управление охраной труда в сельском хозяйстве»
«Механика материалов» (заочная формы обучения) для специальности 1-74 06 01 «Техническое обеспечение процессов сельскохозяйственного производства»
2. Область научных исследований
1. Направление: Формирование высокой общей и профессиональной культуры агроинженеров и совершенствование организации и содержания образовательного процесса
Тема: Научно-методическое обеспечение и организационные основы преподавания общетехнических дисциплин при подготовке специалистов по направлению «Агроинженерия».
2. Направление: Технология и технические средства обеспечения работоспособности сельскохозяйственной техники
Тема: Совершенствование организации технического сервиса кормоуборочной техники на основе рационального размещения и состава дилерских центров в условиях Республики Беларусь.
3. Основные публикации
3.1 Учебно-методические пособия
1. Общие требования к организации проектирования и правила оформления дипломных и курсовых проектов (работ) : учебно-методическое пособие / Н. Н. Романюк, В. П. Миклуш, Г. И. Анискович, Л. М. Акулович, В. Н. Основин. – Минск : БГАТУ, 2015. – 136 с.
2. Совершенствование конструкции машин с использованием теории решения изобретательских задач / И. Н. Шило, Н. Н. Романюк, В. А. Агейчик, В. Н. Основин. – Минск : ИВЦ Минфина, 2016 – 542 с.
3. Практика целевого изобретательства в агроинженерии / И. Н. Шило, Н. Н. Романюк, В. А. Агейчик, В. Н. Основин, С. О. Нукешев. – Минск : БГАТУ, 2017. – 520 с.
4. Прикладная механика. Механика материалов: учебно-методическое пособие / сост. : В. Н. Основин [и др.]. – Минск : БГАТУ, 2018. – 356 с.
5. Методы расчета элементов инженерных конструкций с основами теории упругости пластин и оболочек. Учебник / Е. В. Афанасенко, М. В. Нестеров, В. Н. Основин, Ю. А. Можайский [и др.]. – М. : ООО «СамПолиграфист», ООО «СамПолиграфист», 2019 – 456 с.
3.2 Научные статьи
1. Основина, Л. Г. Активация инновационных процессов в агропромышленном комплексе / Л. Г. Основина, В. Н. Основин // Аграрная экономика. – 2016. – № 11. – С. 122–125.
2. Основин, С. В. Мониторинг системы менеджмента качества / С. В. Основин, Н. В. Мальцевич, В. Н. Основин // Аграрная экономика.– 2017. – № 5. – С. 24–30.
3. Романюк, Н. Н. Мультимедийная лекция – опыт исследования при практико-ориентированной подготовке специалистов Агроинженерного профиля / Н. Н. Романюк, В. Н. Основин, В. Г. Кушнир, В. В. Клавсуть // Совершенствование инженерно-технического обеспечения технологических процессов в АПК : Мат-лы Межд. научн.-практ. конф. – Оренбург. – Издательский центр ОГАУ, 2017. – С. 316–403.
4. Клавсуть, П. В. Прикладные аспекты применения информационно-коммуникационных технологий в подготовке инженеров для АПК / П. В. Клавсуть, В. Н. Основин // Высшая школа : проблемы и перспективы. Мат-лы VIII научн.-метод. конф., Минск, 20 февраля 2018 г. – Мин-во образования РБ. – С. 191–195.
5. Основин, В. Н. Основные принципы безопасности технических систем / В. Н. Основин [и др.]. // Вестник университета гражданской защиты МЧС Беларуси. – 2018. – № 3. – С. 418–429.
6. Основин, В. Н. Определение дисперсности смазочно-охлаждающих жидкостей с использованием программы по автоматизированной идентификации объектов / В .Н. Основин, К. Л. Сергеев, А. В. Шаткевич // Содружество наук. Барановичи-2018 : материалы XIV Международной научно-практической конференции молодых исследователей, Барановичи, 17 мая 2018 г. / редкол.: В.В. Климук [и др.]. – Барановичи : БарГУ, 2018. – Кн. 3. – C. 97–99.
7. Исследование смазочно-охлаждающих жидкостей, полеченных на основе рецилинга отходов производства, для механической обработке поверхностей деталей / В. Н. Основин, К. Л. Сергеев, С. К. Дубновицкий // Вестник БрГТУ. – 2018. – №4. – С. 72–75.
8. Основин, В. Н. Методические основы обоснования оптимального количества и размещения дилерских центров / В. Н. Основин, П. В. Клавсуть, С. Н. Драгун // Современные проблемы освоения новой техники, технологий, организации технического сервиса в АПК : Матер. Междунар. научн.-практ. конф. «Белагро-2019». – Минск : БГАТУ, 2019. – С. 217–221.
9. Романюк, Н. Н. Особенности логистических потоков в АПК / Н. Н. Романюк, В. Н. Основин, П. В. Клавсуть, А. Л. Вольский // Исследования, результаты. – Казанский национальный аграрный университет. – Алматы, 2019. – №2. – С. 384–387.
10. Основин, В. Н. Применение СОЖ на основе отходов масложирового производства для лезвийной обработки поверхностей деталей сельскохозяйственного назначения / В. Н. Основин, К. Л. Сергеев // Импортозамещающие технологии и оборудование для глубокой комплексной переработки сельскохозяйственного сырья : материалы I Всерос. конф. с междунар. участием / под общ. ред. Ю. В. Родионова ; ФГБОУ ВО «ТГТУ». – Тамбов : Издательский центр ФГБОУ ВО «ТГТУ», 2019. – C. 292–298.
11. Шершнева, Т. В. Оценка эффективности модели смешанного обучения при организации самостоятельной работы над курсовым проектом по учебной дисциплине «Прикладная механика» / Т. В. Шершнева, В. Н. Основин, К. Л. Сергеев// Актуальные проблемы преподавания естественнонаучных и специальных дисциплин в учреждениях высшего и среднего специального образования сельскохозяйственного профиля: сборник статей по материалам Междунар. научн.-практич. конф., посвященной 100-летию кафедры высшей математики и физики. – Горки : БГСХА, 2020. – С.87–91.
3.3 Результаты научно-исследовательской работы студентов
Республиканский конкурс научных работ студентов вузов Республики Беларусь:
2018 г. II категория. «Выявление оптимальных условий воздействия ультразвуковой обработки на агрегативную устойчивость дисперсной фазы водомасляной эмульсионной смазочно-охлаждающей жидкости». Студенты: Лиора А. А., Шаткевич А. В.
3.4 Наиболее значимые научные публикации студентов
1. Основин, В. Н. Развитие системы технического сервиса в АПК / В. Н. Основин, С. Н. Драгун, Д. А. Ющенко, Е. Н. Кабанович // Техсервис-2019 : мат. научн.-практ. конф студ. и магистр. (Минск, 22–24 мая 2019 года). – Минск : БГАТУ, 2019. – С.172–175.
2. Основин, В. Н. Дилерская система технического сервиса / В. Н. Основин, С. Н. Драгун, Д. А. Ющенко Е. Н. Кабанович // Техсервис-2019 : мат. научн.-практ. конф. студ. и магистр. (Минск, 22-24 мая 2019 года). – Минск : БГАТУ, 2019. – С.175–180.
3. Основин, В. Н. Особенности планирования потребности сельских товаропроизводителей в условиях технического сервиса тракторов «Беларус» // В. Н. Основин, С. Н. Драгун, Д. А. Ющенко Е. Н. Кабанович // Техсервис-2019 : мат. научн.-практ. конф. студ. и магистр. (Минск, 22–24 мая 2019 года). – Минск : БГАТУ, 2019. – С.180–183.
Шехурин Валерий Евгеньевич |
старший преподаватель кафедры инжиниринга транспортно-технологических средств и оборудования, |
| нет |
Чуркин Сергей Владимирович |
ассистент кафедры инженерной геологии, оснований и фундаментов, |
| нет |
Цехмистрова Татьяна Евгеньевна |
старший преподаватель кафедры инжиниринга транспортно-технологических средств и оборудования, |
| нет |
Хювяринен Юха Олави |
старший преподаватель кафедры автомобильных дорог и строительного производства, |
| нет |
Стуков Валерий Павлович |
доцент кафедры автомобильных дорог и строительного производства, |
| к.т.н. |
Серов Максим Владимирович |
доцент кафедры техносферной безопасности, |
| нет |
Попова Ольга Николаевна |
заведующая кафедрой автомобильных дорог и строительного производства, |
| к.т.н. |
Попов Егор Вячеславович |
доцент кафедры инженерных конструкций, архитектуры и графики, |
| к.т.н. |
Пономарева Наталья Геннадьевна |
доцент кафедры инженерных конструкций, архитектуры и графики, |
| к.т.н. |
Макурина Ксения Александровна |
старший преподаватель кафедры техносферной безопасности, |
| нет |
Лоренц Анатолий Сергеевич |
доцент кафедры инжиниринга транспортно-технологических средств и оборудования, |
| к.т.н. |
Бардин Игорь Николаевич |
ассистент кафедры инженерных конструкций, архитектуры и графики, |
| нет |
Гонтарь Елена Владимировна |
доцент кафедры объектов культурного наследия северных и арктических территорий, |
| нет |
Калинин Алексей Генрихович | профессор кафедры техносферной безопасности | д.м.н. | |
Сухопарова Елена Владимировна | старший преподаватель кафедры лесопромышленных производств и обработки материалов | нет | |
Рудная Наталья Сергеевна | старший преподаватель кафедры лесопромышленных производств и обработки материалов | нет | |
Раковская Дамира Азатовна | доцент кафедры лесопромышленных производств и обработки материалов | к.т.н. | |
Мелехов Владимир Иванович |
профессор кафедры лесопромышленных производств и обработки материалов, |
| д.т.н. |
Земцовский Алексей Екимович |
доцент кафедры лесопромышленных производств и обработки материалов, |
| к.т.н. |
Гузенко Наталья Владимировна |
доцент кафедры лесопромышленных производств и обработки материалов, |
| к.пед.н. |
Главатских Наталья Сергеевна |
доцент кафедры лесопромышленных производств и обработки материалов, |
| к.т.н. |
Тюрикова Татьяна Витальевна | доцент кафедры лесопромышленных производств и обработки материалов | к.т.н. | |
Братилов Дмитрий Александрович |
доцент кафедры лесопромышленных производств и обработки материалов, |
| к.т.н. |
Шпилевая Дарья Владимировна |
– доцент кафедры геологии и горных работ, | к.г.-м.н. | |
Дорошенко Сергей Петрович |
ассистент кафедры инженерной геологии, оснований и фундаментов, |
| нет |
Авдушева Мария Алексеевна |
ассистент кафедры инженерной геологии, оснований и фундаментов, |
| нет |
Саенко Юрий Викторович | доцент кафедры инженерной геологии, оснований и фундаментов | Основания и фундаменты Геомеханика Механика грунтов Международные стандарты геотехнического проектирования Компьютерные методы расчета оснований и фундаментов | к.т.н. |
Шинкарук Анна Александровна |
– доцент кафедры композиционных материалов и строительной экологии; |
| к.х.н. |
Мурашова Ольга Валерьевна |
— доцент кафедры бурения скважин, разработки нефтяных и газовых месторождений, |
| к.т.н. |
Глебова Юлия Михайловна |
старший преподаватель кафедры автомобильных дорог и строительного производства, |
| нет |
Игнатьева Алла Петровна |
доцент кафедры автомобильных дорог и строительного производства, |
| к.т.н. |
Кабакова Мария Юрьевна |
доцент кафедры инжиниринга транспортно-технологических средств и оборудования, |
| к.т.н. |
Коровкина Наталья Владимировна |
доцент кафедры техносферной безопасности, |
| к.т.н. |
Коробовский Андрей Анатольевич |
заведующий кафедрой техносферной безопасности, |
| к.т.н. |
Платонов Михаил Юрьевич | старший преподаватель кафедры техносферная безопасность высшей инженерной школы | 1.Государственный пожарный надзор 2.Автоматизированные системы управления и связь 3.Локализация и ликвидация аварийных ситуаций на объектах добычи, транспортировки, хранения нефти 4.Управление техносферной безопасностью 5.Спасательная техника и базовые машины 6.Правовое регулирование в области пожарной безопасности 7.Пожарная безопасность электроустановок 8.Физико-химические основы развития и тушения пожаров 9.Экономика пожарной безопасности 10.Пожарная тактика 11.Производственная и пожарная автоматика | нет |
Посыпанов Сергей Валентинович | профессор кафедры лесопромышленных производств и обработки материалов | Водоснабжение и водоотведение, Гидравлика, Механика жидкости и газа, Геоинформационные системы, Технологии и оборудование лесных складов и деревообрабатывающих цехов | д.т.н. |
Задраускайте Наталья Олеговна |
— доцент кафедры лесопромышленных производств и обработки материалов, |
| к.т.н. |
Кудрявцев Геннадий Владимирович |
старший преподаватель кафедры инженерных конструкций, архитектуры и графики, |
| нет |
Пустовалова Марина Александровна | доцент кафедры строительной механики и сопротивления материалов Высшая инженерная школа САФУ имени М.В. Ломоносова | Сопротивление материалов Техническая механика Теоретическая механика Основы теории упругости и пластичности Вероятностные методы строительной механики и теория надежности строительных конструкций Международная нормативная база проектирования (Еврокоды) | к.т.н. |
Соколова Юлия Васильевна | ассистент кафедры |
| нет |
Морозова Марина Владимировна |
доцент кафедры композиционных материалов и строительной экологии, |
| к.т.н. |
Перфильев Павел Николаевич | заведующий кафедрой лесопромышленных производств и обработки материалов | Моделирование и оптимизация процессов лесопромышленных производств, информационные технологии, гидравлика, гидропривод и пневмопривод, транспорт лесопродукции, логистика, методология и методы научного исследования, обработка экспериментальных исследований в программных средах. | к.т.н. |
Меньшиков Александр Михайлович |
— доцент кафедры автомобильных дорог и строительного производства, |
| к.т.н. |
Лебедев Виктор Дмитриевич |
доцент кафедры транспортно-технологических машин, оборудования и логистики, |
| к.т.н. |
Маковский Максим Владимирович |
старший преподаватель кафедры техносферной безопасности, |
| нет |
Дроздюк Татьяна Анатольевна |
— старший преподаватель кафедры композиционных материалов и строительной экологии, |
| нет |
Тюрин Дмитрий Алексеевич | ассистент кафедры инженерной геологии, оснований и фундаментов | Строительные материалы Современные материалы в строительстве Местные строительные материалы Современные дорожно-строительные материалы | нет |
Шостенко Денис Николаевич |
доцент кафедры инжиниринга транспортно-технологических средств и оборудования, | 1. Организация государственного учета и контроля АТС 2. Технология и организация восстановления деталей при сервисном сопровождении 3. Технология и организация ремонта при сервисном сопровождении 4. Техническая эксплуатация машин и оборудования отрасли | к.т.н. |
Думанский Сергей Игоревич |
доцент кафедры инжиниринга транспортно-технологических средств и оборудования, |
| к.т.н. |
Северова Галина Витальевна | доцент кафедры автомобильных дорог и строительного производства |
| к.т.н. |
Раковский Виктор Иванович | Доцент кафедры автомобильных дорог и строительного производства САФУ | Экономика строительства, Ценообразование и сметное дело в строительстве | к.т.н. |
Думанский Игорь Олегович |
доцент кафедры инжиниринга транспортно-технологических средств и оборудования, |
| к.т.н. |
Шепелев Александр Львович | Доцент кафедры автомобильных дорог и строительного производства | Основы организации и управления в строительстве; Организация, планирование и управление в строительстве; Организация, управление и планирование в строительстве; Основы территориально-пространственного развития городов; Организация и планирование строительного производства при реконструкции зданий и сооружений, Основы научных исследований; Организация строительного производства и др. | к.т.н. |
Челышева Татьяна Валерьевна | доцент кафедры лесопромышленных производств и обработки материалов | Транспорт лесопродукции, Строительство и эксплуатация дорог лесного комплекса, Введение в проектную деятельность, Управление качеством продукции лесозаготовительных производств, Лесотранспортная логистика, Введение в профессию | к.т.н. |
Орленко Людмила Владимировна |
доцент кафедры технического инжиниринга, |
| к.т.н. |
Никитина Татьяна Александровна |
старший преподаватель кафедры инженерных конструкций, архитектуры и графики, |
| нет |
Никитин Андрей Викторович |
доцент кафедры инженерной геологии, оснований и фундаментов, |
| к.т.н. |
Невзоров Александр Леонидович |
заведующий кафедрой инженерной геологии, оснований и фундаментов, |
| д.т.н. |
Мясищев Дмитрий Геннадьевич |
профессор кафедры транспортно-технологических машин, оборудования и логистики, |
| д.т.н. |
Лукин Алексей Юрьевич |
доцент кафедры автомобильных дорог и строительного производства, |
| к.т.н. |
Коптяев Виктор Викторович |
— доцент кафедры инженерной геологии, оснований и фундаментов, |
| к.т.н. |
Коновалов Анатолий Юрьевич |
заведующий кафедрой строительной механики и сопротивления материалов, |
| к.т.н. |
Коваленко Олег Леонидович |
— старший преподаватель кафедры инжиниринга транспортно-технологических средств и оборудования, |
| нет |
Карельский Александр Викторович |
заведующий кафедрой инженерных конструкций, архитектуры и графики, |
| к.т.н. |
Заручевных Ирина Юрьевна |
— доцент кафедры инженерной геологии, оснований и фундаментов, |
| к.т.н. |
Заборская Ольга Михайловна |
старший преподаватель кафедры строительной механики и сопротивления материалов, |
| нет |
Елисеев Анатолий Аркадьевич |
доцент кафедры техносферной безопасности, |
| к.с.-х.н. |
Губенко Людмила Александровна |
доцент кафедры инженерных конструкций, архитектуры и графики, |
| к.т.н. |
Витязев Михаил Владиславович |
— старший преподаватель кафедры инжиниринга транспортно-технологических средств и оборудования, |
| нет |
Аксенов Сергей Евгеньевич |
— доцент кафедры инженерной геологии, оснований и фундаментов, |
| к.т.н. |
Желудков Виталий Борисович | Заведующий межкафедральной лаборатории Гидропневмоавтоматики высшей инженерной школы САФУ | Проектирование самоходных лесных машин, Технология и оборудование лесопромышленных производств, Проектирование роботов и робототехнических систем | нет |
Елепов Александр Алексеевич |
доцент кафедры инжиниринга транспортно-технологических средств и оборудования, |
| к.т.н. |
Семенова Светлана Юрьевна | Старший преподаватель кафедры инженерных конструкций, архитектуры и графики Старший преподаватель кафедры транспорта, хранения нефти, газа и нефтегазопромыслового оборудования | Начертательная геометрия Инженерная графика Компьютерная графика Компьютерное моделирование Архитектурная графика САПР в инженерных расчетах Технический рисунок Основы строительного черчения | нет |
Яковлева Наталья Анатольевна | Старший преподаватель кафедры инженерных конструкций, архитектуры и графики высшей инженерной школы | Начертательная геометрия. Инженерная и компьютерная графика | нет |
Румянцев Михаил Владимирович | доцент кафедра строительной механики и сопротивления материалов ИСиА САФУ имени М.В. Ломоносова | теоретическая механика; сопротивление материалов; нелинейные задачи строительной механики | к.т.н. |
Вешняков Виктор Александрович |
— ассистент кафедры инженерной геологии, оснований и фундаментов, |
| нет |
Прохоров Алексей Владимирович | старший преподаватель кафедры инжиниринга транспортно-технологических средств и оборудования | Основы взаимозаменяемости Материаловедение Технология конструкционных материалов Технология и оборудование сварки конструкций и сооружений | нет |
Оруджова Ольга Низамиевна |
— доцент кафедры автомобильных дорог и строительного производства, |
| к.т.н. |
Данилов Виктор Евгеньевич |
— доцент кафедры композиционных материалов и строительной экологии, |
| к. т. н. |
Коновалов Денис Юрьевич |
доцент кафедры техносферной безопасности, |
| к.с.-х.н. |
Гермидер Оксана Владимировна |
доцент кафедры строительной механики и сопротивления материалов, |
| к.ф.-м.н. |
Махова Татьяна Анатольевна |
— доцент кафедры композиционных материалов и строительной экологии, |
| к.х.н. |
Коршунов Алексей Анатольевич |
доцент кафедры инженерной геологии, оснований и фундаментов, |
| к.т.н. |
Фролова Мария Аркадьевна | — доцент кафедры композиционных материалов и строительной экологии Высшей инженерной школы САФУ — заведующий кафедрой объектов культурного наследия северных и арктических территорий |
| к.х.н. |
Айзенштадт Аркадий Михайлович |
— заведующий кафедрой композиционных материалов и строительной экологии, |
| д.х.н. |
Основы управления движением | Конструкция машины
Любая электронная или электрическая панель управления может потребовать подключения проводов. Независимо от того, предназначено ли приложение для потребительского устройства, коммерческого оборудования или промышленной системы, проектировщикам необходимо выбирать надежные продукты, которые легко установить и будут надежно работать в течение многих лет. Клеммные колодки соответствуют этим требованиям и являются наиболее распространенным способом сопряжения электрических полевых проводов с монтируемыми на панели электронными и силовыми системами.
Наиболее распространенные — и традиционные — одноуровневые клеммные блоки винтового типа — простое решение, но не всегда наиболее эффективное использование пространства или рабочей силы. Особенно если учесть, что многие провода проложены функциональными парами или тройками, становится очевидным, что многоуровневые клеммные колодки имеют конструктивные преимущества. Также более новые пружинные механизмы надежнее и проще в установке, чем изделия винтового типа. При выборе клеммных колодок для любого приложения разработчики должны учитывать варианты форм-фактора и другие характеристики продукта, чтобы получить наилучшую производительность.
Основные сведения о клеммной колодке
Базовая клеммная колодка состоит из изолированного корпуса, обычно из пластика, который может быть установлен на стандартную DIN-рейку или прикручен болтами непосредственно к задней панели корпуса. Для компактных клеммных колодок в стиле DIN корпус часто открыт с одной стороны. Блоки предназначены для штабелирования для максимальной экономии места, а торцевая крышка требуется только на одном конце стопки (рис. 1).
1. Штабелируемые клеммные колодки в стиле DIN — это компактный и надежный способ выполнения монтажных соединений промышленного уровня.Dinkle International
«Проходные» клеммные блоки обычно имеют точки подключения проводов на каждой стороне и токопроводящую шину, соединяющую эти две точки. Традиционные клеммные колодки обрабатывают только одну цепь каждая, но более новые конструкции могут иметь несколько уровней и могут также включать удобные заземляющие устройства для экранов кабелей.
Классические точки соединения проводов представляют собой винты, иногда с использованием шайб. На провод должен быть обжат до конца кольцевой или U-образный наконечник, который затем устанавливается и затягивается под винт.В альтернативных конструкциях винтовой зажим клеммной колодки встроен в зажим клетки, так что оголенные провода или провода с простым наконечником в виде штыря, обжатым до конца, могут быть установлены непосредственно в зажим клетки и закреплены.
Более поздняя разработка — подпружиненные точки соединения, в которых полностью устранен винт. Ранние конструкции требовали использования инструмента для нажатия пружины, который открывал бы точку соединения, чтобы можно было вставить провод. Пружинные конструкции можно подключить не только быстрее, чем стандартные винтовые компоненты, но и постоянное давление пружины лучше противостоит вибрации, чем винтовые клеммы.
Усовершенствование этой конструкции пружинного кожуха называется конструкцией push-in (PID), которая устроена таким образом, что сплошные провода или провода с обжимными наконечниками можно вставлять непосредственно в клеммную колодку без использования инструмента. Для клеммных колодок PID используется простой инструмент для отсоединения провода или для установки оголенных многожильных проводов. Пружинные конструкции позволяют сократить затраты на электромонтаж как минимум на 50%.
Есть также некоторые общие и полезные аксессуары для клеммных колодок. Съемные перемычки можно быстро вставить для одновременного перекрестного соединения нескольких клеммных колодок, обеспечивая компактный метод распределения энергии.Маркировка важна для обеспечения четкой идентификации каждого проводника клеммной колодки, а разделительные пластины позволяют разработчикам обеспечить заметные средства отделения одной или нескольких клеммных колодок друг от друга. Некоторые клеммные колодки содержат предохранители или средства отключения прямо внутри блока, поэтому дополнительные компоненты не требуются для выполнения этой функции.
Группирование цепей
Для панелей управления и автоматизации для цепей распределения питания — 24 В постоянного или до 240 В переменного тока — обычно требуется два провода.Приложения сигнализации, такие как подключение к датчикам, обычно являются 2-проводными или 3-проводными и могут потребовать дополнительного подключения экрана для аналоговых сигналов.
Конечно, все эти проводные соединения можно установить через множество одноуровневых клеммных колодок. Однако есть много первоначальных и текущих преимуществ объединения всех соединений для данной схемы в одну многоуровневую клеммную колодку (рис. 2) .
2. Семейство клеммных колодок Dinkle DP предлагает одно-, двух- и трехслойные форм-факторы различных размеров.Dinkle International
Несколько проводников, составляющих цепь, особенно для аналоговых сигналов, часто прокладываются в одном многожильном кабеле, а не как отдельные проводники. Поскольку они уже сгруппированы в одном кабеле, просто имеет смысл подключить все эти связанные проводники к одной многоуровневой клеммной колодке вместо нескольких одноуровневых клеммных колодок. Многоуровневые клеммные блоки ускоряют установку и облегчают персоналу поиск и устранение неисправностей, поскольку все проводники расположены близко друг к другу (рис.3) .
3. Разработчики могут выбрать лучшие клеммные колодки для каждого аспекта своего применения, а многоуровневые клеммные колодки могут значительно сэкономить место на панели управления, делая установку и устранение неисправностей более удобными. Dinkle International
Один из возможных недостатков многоуровневого клеммные колодки уровня, если они настолько малы, что сложно работать с несколькими задействованными проводниками. Пока физические размеры сбалансированы, а маркировка ясна, преимущество более высокой плотности проводки имеет приоритет.Для типичной соединительной клеммной колодки размером 2,5 мм 2 общая толщина трехуровневой клеммной колодки может составлять всего 5,1 мм, но при этом можно подключить шесть проводников, что экономит 66% ценного пространства панели управления по сравнению с использованием одноуровневой клеммные колодки.
Заземление или соединения «потенциал-земля» (PE) — еще одно соображение. При использовании с экранированными двухжильными сигнальными кабелями трехуровневая клеммная колодка с проходными проводниками для двух верхних уровней и PE-соединение для нижнего уровня удобна для заземления кабеля и обеспечения заземления экрана по DIN. рейка и шкаф.Там, где требуется высокая плотность заземляющих соединений, двухуровневая клеммная колодка со всеми точками, обеспечивающими соединение PE, обеспечивает наибольшее количество заземляющих соединений в минимальном пространстве.
— прохождение теста
Разработчики, работающие над спецификацией клеммных колодок, сочтут, что лучше всего выбирать из семейства продуктов, предлагающих полный диапазон размеров и конфигураций, отвечающих их потребностям. Клеммные блоки для промышленного использования, как правило, должны быть рассчитаны на напряжение до 600 В и 82 А, допускающие размеры проводов от 20 AWG до 4 AWG.Клеммные колодки должны иметь допуски UL, если они предназначены для использования в панелях управления, внесенных в список UL.
Изолированные кожухи должны быть огнестойкими в соответствии с UL 94 V0 и обеспечивать термостойкость в широком диапазоне от -40 ° C до 120 ° C (рис. 4) . Токопроводящие элементы должны быть изготовлены из красной меди (с содержанием меди 99,99%) для лучшей проводимости и минимального повышения температуры.
4. Проверка клеммных блоков на соответствие отраслевым стандартам гарантирует высокую производительность и качество.Dinkle International
Качество продукции клеммных колодок гарантируется поставщиками, которые проводят испытания в лабораторных условиях, сертифицированных UL и VDE. Электропроводка и оконечные устройства должны быть тщательно протестированы в соответствии со стандартами UL 1059 и IEC 60947-7. Эти испытания могут включать помещение продуктов в печи при температуре от 70 ° C до 105 ° C на срок от семи часов до семи дней в зависимости от теста и подтверждение того, что нагревание не вызывает растрескивания, размягчения, деформации или плавления.Необходимо поддерживать не только внешний вид, но и электрические свойства. В другом критическом семействе тестов используются солевые брызги различных типов и продолжительности для определения долговременной коррозионной стойкости продукта.
Некоторые производители выходят даже за рамки отраслевых стандартов, проводя испытания на ускоренное старение для моделирования суровых условий и подтверждения длительного срока службы продукта. Они выбирают высокоэффективные материалы, такие как пластик PA66, и обладают богатым опытом в области высокоточных процессов литья под давлением, чтобы контролировать все переменные и удовлетворять потребности конечных пользователей в миниатюрных продуктах, которые соответствуют всем требованиям.
Электрические клеммные колодки являются основным компонентом, но заслуживают некоторого внимания, поскольку они образуют первичный интерфейс установки для электрических устройств и проводов. Также хорошо известны традиционные клеммные колодки с винтовыми зажимами. Такие усовершенствования, как PID и многоуровневые клеммные блоки, ускоряют и упрощают проектирование, изготовление и обслуживание оборудования, при этом значительно экономя ценное пространство на панели управления.
Мэтт Хоу (Matt Hou) — инженер по продажам в Dinkle International и с 2018 года является неотъемлемой частью развития дочерней компании Dinkle Corporation, США.Он имеет степень бакалавра наук в области электротехники Университета Ватерлоо в Канаде.
Управление машиной 101 | Строительное оборудование
Для тех читателей, которые еще не используют систему управления машинами или были слишком заняты, чтобы следить за развитием событий, я подумал, что может помочь сделать общий обзор того, что это такое и почему вы должны об этом думать.
В своей простейшей форме управление машиной представляет собой использование различных датчиков положения и дисплея, позволяющих оператору ориентироваться между положением ковша или отвала и заданным уклоном.Целевой уклон может быть таким же сложным, как трехмерная расчетная модель, или таким простым, как вертикальное смещение от известного уровня. В зависимости от конфигурации системы управления машиной могут просто предоставить оператору простое визуальное руководство по расположению ковша или отвала, или они могут автоматически перемещать отвал для выравнивания, напрямую «разговаривая» с гидравликой машины.
Датчик, который позиционирует машину относительно уклона, обычно является ротационным лазером, тахеометром, акустическим трассером или усовершенствованным GPS.В большинстве систем также используются датчики наклона, угла и вращения для измерения перемещений отвала или ковша относительно корпуса машины, обеспечивая точность до миллиметра, чтобы направлять оператора. Дисплей оператора может быть таким простым, как большая стрелка вверх / вниз на лазерном приемнике, или столь же продвинутым, как графический дисплей в кабине, показывающий различные виды положения отвала или ковша машины в реальном времени по сравнению с конструкцией.
Установка системы на вашу машину может быть очень быстрой и простой для более простых систем или немного сложнее для установок, которые подключаются к гидравлике машины.Чтобы помочь, многие производители машин предлагают машины, которые поставляются «с предварительной установкой» для установки систем управления машинами. Поговорите со своим дистрибьютором технологий и дилером оборудования, чтобы узнать больше о конкретных опциях.
Существуют системы управления практически для любой вашей машины: грейдеры, бульдозеры, экскаваторы, грунтовые и асфальтовые катки, скреперы, триммеры, фрезерные машины и асфальтоукладчики. Причина быстрого расширения как приложений, так и отрасли связана с мощными преимуществами технологии, в том числе:
• Повышение производительности и эффективности станка
• Более низкие эксплуатационные расходы (топливо, обслуживание, ремонт, лезвия, зубья, шины)
• Меньшие затраты на геодезию — меньше разбивки
• Снижение материальных затрат
• Повышение общей эффективности работы
• Высочайшая точность работы
• Уменьшенная переделка
По отдельности каждый из них может обеспечить значительные затраты и конкурентные преимущества, но в совокупности они создают такой убедительный аргумент, что полностью меняют способ работы строительной отрасли.
Очевидно, что управление машиной — это нечто большее, чем мой простой обзор. Но сделать это не так уж и сложно. Тысячи компаний, подобных вашей, отправляются в ту же поездку. Наилучший способ начать работу — обратиться к вашему региональному дилеру. Обычно их можно найти на веб-сайте производителя технологий.
Для дилеров Trimble или SITECH перейдите на сайт www.trimble-productivity.com и щелкните SITECH Locator.
Вы можете прочитать много историй о том, почему и как клиенты приняли решение о внедрении технологии, и о своем опыте на сайте www.trimble-productivity.com
Основы системы управления| Ledin Engineering, Inc.
Выдержка из встроенных систем управления на C / C ++
Система управления (также называемая контроллером) управляет работой системы таким образом, чтобы реакция системы приблизительно соответствовала заданному поведению. Типичным примером системы управления является круиз-контроль в автомобиле: круиз-контроль управляет настройкой дроссельной заслонки таким образом, чтобы скорость автомобиля соответствовала заданной скорости, предоставленной водителем.
В прошлом механические или электрические компоненты оборудования выполняли большинство функций управления в технологических системах. Когда аппаратных решений было недостаточно, требовалось постоянное участие человека в контуре управления.
В современных конструкциях систем встроенные процессоры взяли на себя многие функции управления. Хорошо спроектированный встроенный контроллер может обеспечить отличную производительность системы в самых разных условиях эксплуатации. Чтобы гарантировать неизменно высокий уровень производительности и надежности, встроенная система управления должна быть тщательно спроектирована и тщательно протестирована.
В этой книге поэтапно представлен ряд методов проектирования систем управления и определены ситуации, в которых применение каждого из них целесообразно. Он также охватывает процесс реализации проекта системы управления на C или C ++ во встроенной системе с ограниченными ресурсами. Также описаны некоторые полезные подходы для тщательного тестирования проектов систем управления.
Нет никаких предположений о предыдущем опыте разработки систем управления. Использование математики будет сведено к минимуму, и объяснения математически сложных вопросов появятся в разделах, заключенных в рамку.Рекомендуется изучить эти разделы, но это не требуется для понимания оставшейся части книги. Основное внимание уделяется представлению процедур проектирования и тестирования систем управления в формате, позволяющем сразу же использовать их.
В этой главе вводятся фундаментальные концепции проектирования систем управления и описываются этапы проектирования и тестирования контроллера. В нем вводится терминология проектирования систем управления и показано, как интерпретировать представления систем на блок-схемах.
Многие методы проектирования систем управления основаны на математических манипуляциях с моделями систем. Самый простой способ применить эти методы — использовать хороший программный пакет для проектирования систем управления, такой как MATLAB® Control System Toolbox. MATLAB и связанные продукты, такие как Simulink® и Control System Toolbox, используются в последующих главах для разработки моделей системы и применения методов проектирования систем управления.
На протяжении всей книги слова и фразы, встречающиеся в Глоссарии, при первом появлении выделяются курсивом.
Прочитав эту главу, вы сможете:
- Опишите основные принципы работы систем управления с обратной связью.
- Признать важные характеристики предприятия (системы, подлежащей управлению), поскольку они связаны с проектированием системы управления.
- Опишите два основных шага в проектировании системы управления: выбор структуры контроллера и спецификация параметров.
- Разработать технические характеристики системы управления.
- Разберитесь в концепции стабильности системы.
- Опишите основные этапы тестирования проекта системы управления.
Цель контроллера — перевести систему из исходного состояния в желаемое и, оказавшись там, поддерживать желаемое состояние. Для круиз-контроля, упомянутого ранее, начальным условием является скорость автомобиля в момент включения круиз-контроля. Желаемое состояние — это установка скорости, предоставляемая водителем. Разница между желаемым и фактическим состоянием называется сигналом ошибки.Также возможно, что желаемое состояние со временем изменится. Когда это происходит, контроллер должен настроить состояние системы, чтобы отслеживать изменения в желаемом состоянии.
Система управления, которая пытается поддерживать выходной сигнал на постоянном уровне в течение длительных периодов времени, называется регулятором. В регуляторе желаемое выходное значение называется уставкой. Система управления, которая пытается отслеживать часто изменяющийся (возможно, непрерывно) входной сигнал, называется сервомеханизмом.
Некоторые примеры помогут прояснить элементы системы управления в знакомых системах. Системы управления обычно имеют датчик, который измеряет выходной сигнал, подлежащий управлению, и исполнительный механизм, который изменяет состояние системы таким образом, чтобы это влияло на выходной сигнал. Как показано в Таблице 1.1, многие системы управления реализованы с использованием простого измерительного оборудования, которое включает и выключает исполнительный механизм, например, клапан.
Система | Датчик | Привод |
Система отопления дома | Датчик температуры | Выключатель печи |
Контроль температуры автомобильного двигателя | Термостат | Термостат |
Контроль уровня воды в бачке унитаза | Поплавок | Клапан с поплавком |
Таблица 1.1 Некоторые общие системы управления
Системы, показанные в таблице 1.1, являются одними из самых простых приложений систем управления. Более сложные системы управления появляются в автомобильной, аэрокосмической, химической промышленности и во многих других областях. Эта книга посвящена разработке и внедрению систем управления в сложных приложениях.
Сравнение управления разомкнутым контуром и управлением с обратной связью
Во многих конструкциях систем управления можно использовать либо управление разомкнутым контуром, либо управление с обратной связью.Системы управления с обратной связью измеряют контролируемый системный параметр и используют эту информацию для определения управляющего сигнала исполнительного механизма. Системы с открытым контуром не используют обратную связь. Все системы, описанные в таблице 1.1, используют управление с обратной связью. Пример ниже демонстрирует, почему управление с обратной связью является почти универсальным выбором для приложений систем управления.
Рассмотрим систему отопления дома, состоящую из печи и контроллера, который включает и выключает печь, чтобы поддерживать желаемую температуру в помещении.Давайте посмотрим, как этот тип контроллера может быть реализован с использованием управления разомкнутым контуром и управления с обратной связью.
Управление разомкнутым контуром: Для данной комбинации температуры наружного воздуха и желаемой температуры в помещении можно экспериментально определить отношение времени включения печи к времени выключения, которое поддерживает желаемую температуру в помещении. Предположим, что повторяющийся цикл, состоящий из 5 минут включения печи и 10 минут выключения печи, обеспечивает желаемую внутреннюю температуру для определенной наружной температуры.Контроллер разомкнутого цикла, реализующий этот алгоритм, будет давать желаемые результаты только до тех пор, пока система и среда остаются неизменными. Если температура наружного воздуха изменится или поток воздуха в печи изменится из-за замены воздушного фильтра, желаемая температура в помещении больше не будет поддерживаться. Это явно неудовлетворительный дизайн.
Управление с обратной связью: Контроллер с обратной связью для этой системы измеряет температуру в помещении и включает печь, когда температура падает ниже порога включения.Контроллер отключает печь, когда температура достигает более высокого порога отключения. Пороговые температуры устанавливаются немного выше и ниже желаемой температуры, чтобы печь не включалась и выключалась быстро. Этот контроллер автоматически адаптируется к изменениям наружной температуры и к изменениям параметров системы, таких как воздушный поток.
Эта книга посвящена системам управления, использующим обратную связь. Это связано с тем, что контроллеры с обратной связью, как правило, обеспечивают более высокую производительность системы по сравнению с контроллерами разомкнутого контура.
Хотя можно разработать очень простые системы управления с обратной связью методом проб и ошибок, для более сложных приложений единственный возможный подход — это применение методов проектирования, которые были проверены временем. В этой книге рассматривается ряд методов проектирования систем управления и показано, как их применять напрямую. Акцент делается на понимании входных данных и результатов каждого метода, не требуя глубокого понимания математической основы метода.
По мере расширения приложений встроенных вычислений все большее количество функций контроллера перемещается в программную реализацию.Для работы в качестве контроллера обратной связи встроенный процессор использует один или несколько датчиков для измерения состояния системы и управляет одним или несколькими исполнительными механизмами, которые изменяют состояние системы. Измерения датчика являются входными данными для алгоритма управления, который вычисляет команды исполнительного механизма. Процесс проектирования системы управления включает в себя разработку алгоритма управления и его реализацию в программном обеспечении, а также связанные с этим вопросы, такие как выбор датчиков, исполнительных механизмов и частоты дискретизации.
Методы проектирования, описанные в этой книге, могут быть использованы для разработки контроллеров механического и электрического оборудования, а также программных реализаций контроллеров.Этот подход позволяет отложить решение о том, реализовывать ли алгоритм управления в аппаратном или программном обеспечении, до тех пор, пока не будет завершена его первоначальная разработка.
В контексте систем управления завод — это управляемая система. С точки зрения контроллера, объект имеет один или несколько выходов и один или несколько входов. Датчики измеряют производительность установки, а исполнительные механизмы управляют вводом. Поведение самого растения может варьироваться от тривиально простого до чрезвычайно сложного.В начале проекта разработки системы управления полезно определить ряд характеристик установки, имеющих отношение к процессу проектирования.
Линейные и нелинейные системы
Линейная модель объекта требуется для некоторых методов проектирования систем управления, описанных в следующих главах. Проще говоря, линейная система производит выход, пропорциональный ее входу. Небольшие изменения входного сигнала приводят к небольшим изменениям выходного. Большие изменения на входе вызывают большие изменения на выходе.По-настоящему линейная система должна пропорционально реагировать на любой входной сигнал, независимо от его величины. Обратите внимание, что эта пропорциональность также может быть отрицательной: положительный входной сигнал может давать пропорциональный отрицательный выход.
Определение линейной системы
Рассмотрим объект с одним входом и одним выходом. Предположим, вы запускаете систему в течение некоторого времени при записи входных и выходных сигналов. Вызовите входной сигнал u 1 (t) и выходной сигнал y 1 (t) .Проведите этот эксперимент еще раз с другим входным сигналом. Назовите входной и выходной сигналы из этого прогона u 2 (t) и y 2 (t) соответственно. Теперь выполните третий запуск эксперимента с входным сигналом u 3 (t) = u 1 (t) + u 2 (t) .
Объект является линейным, если выходной сигнал y 3 (t) = y 1 (t) + y 2 (t) для любых произвольно выбранных входных сигналов u 1 (t) и у 2 (т) .
Реальные системы никогда не бывают точно линейными. Всегда существуют различные факторы, которые вносят нелинейность в реакцию системы. Например, некоторые нелинейности автомобильного круиз-контроля, о которых говорилось ранее, следующие:
- Сила сопротивления воздуха транспортному средству пропорциональна квадрату его скорости в воздухе.
- Трение (нелинейный эффект) существует внутри трансмиссии, а также между шинами и дорогой.
- Скорость автомобиля ограничена диапазоном между минимальным и максимальным значениями.
Однако линейная идеализация чрезвычайно полезна как инструмент для системного анализа и проектирования систем управления. Некоторые методы проектирования, описанные в следующих главах, требуют линейной модели объекта. Сразу возникает вопрос: если у вас нет линейной модели вашего завода, как ее получить?
Подход, который обычно преподается на инженерных курсах, заключается в разработке набора математических уравнений, основанных на законах физики, применительно к работе установки.Эти уравнения часто являются нелинейными, и в этом случае необходимо выполнить дополнительные шаги для их линеаризации. Эта процедура требует глубоких знаний о поведении растений, а также сильной математической подготовки.
В этой книге мы не используем такой фон. Наше внимание сосредоточено на более простых методах получения линейной модели объекта. Например, если вам нужна линейная модель завода, но вы не хотите ее разрабатывать, вы всегда можете позволить кому-то другому сделать это за вас. Линейные модели предприятия иногда можно получить из технических паспортов системы или по запросу экспертов, знакомых с математикой конкретного типа установки.Другой подход заключается в поиске в литературе линейных моделей растений, подобных интересующей.
Идентификация системы является альтернативой, если ни один из вышеперечисленных подходов не подходит. Идентификация системы — это метод для выполнения полуавтоматической разработки линейной модели предприятия. В этом подходе используются записанные входные сигналы предприятия и данные выходных сигналов для разработки линейной модели системы, которая наилучшим образом соответствует входным и выходным данным. Идентификация системы обсуждается далее в главе 3.
Моделирование — это еще один метод разработки линейной модели объекта. Вы можете разработать нелинейное моделирование вашего предприятия с помощью такого инструмента, как Simulink, и вывести линейную модель объекта на основе моделирования. Мы применим этот подход в некоторых примерах, представленных в следующих главах.
Возможно, вы просто не хотите тратить усилия на разработку линейной модели завода. При отсутствии модели объекта необходимо использовать итеративную процедуру для определения подходящей структуры контроллера и значений параметров.В главе 2 обсуждаются процедуры применения и настройки ПИД-регуляторов. Настройка ПИД-регулятора осуществляется по результатам экспериментов, проведенных на системе «установка плюс регулятор».
Время задержки
Иногда линейная модель точно представляет поведение объекта, но существует временная задержка между входом исполнительного механизма и началом реакции объекта на вход. Это не относится к медлительности реакции растения. Временная задержка существует только тогда, когда в течение некоторого интервала времени после изменения входного сигнала установки нет абсолютно никакой реакции.
Например, временная задержка возникает при регулировании температуры душа. Изменение положения клапана горячей или холодной воды не дает немедленных результатов. Имеется задержка, пока вода с заданной температурой течет вверх к душевой лейке, а затем вниз на душевую насадку. Только в этом случае существует обратная связь, указывающая на необходимость дальнейшей регулировки температуры.
Многие промышленные процессы имеют временные задержки. Методы проектирования систем управления, основанные на линейных моделях объекта, не могут работать напрямую с временными задержками, но можно расширить линейную модель объекта для моделирования эффектов временной задержки.Результирующая модель также является линейной и отражает приблизительные эффекты временной задержки. Методы проектирования линейных систем управления применимы к расширенной модели объекта. Временные задержки будут рассмотрены далее в главе 3.
Системы непрерывного и дискретного времени
Система непрерывного времени имеет выходы со значениями, определенными во все моменты времени. Выходы системы с дискретным временем обновляются или используются только в дискретные моменты времени. Растения реального мира обычно лучше всего представлены как системы непрерывного времени.Другими словами, эти системы имеют измеряемые параметры, такие как скорость, температура, вес и т. Д., Определенные во все моменты времени.
Системы с дискретным временем, представляющие интерес в этой книге, — это встроенные процессоры и связанные с ними устройства ввода / вывода (I / O). Встроенная вычислительная система измеряет свои входные данные и производит выходные данные в дискретные моменты времени. Встроенное программное обеспечение обычно работает с фиксированной частотой дискретизации, что приводит к обновлению устройств ввода и вывода через равные промежутки времени.
Ввод-вывод между системами с дискретным временем и системами с непрерывным временем
Класс устройств ввода-вывода обеспечивает взаимодействие встроенных контроллеров дискретного времени с объектами непрерывного действия путем выполнения прямого преобразования между аналоговыми напряжениями и значениями цифровых данных, используемых в процессоре. Аналого-цифровой преобразователь (АЦП) выполняет ввод от аналогового датчика объекта во встроенный компьютер с дискретным временем. После получения команды преобразования АЦП производит выборку своего аналогового входного напряжения и преобразует его в квантованное цифровое значение.Поведение аналогового входного сигнала между выборками неизвестно встроенному процессору.
Цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП) преобразует квантованное цифровое значение в аналоговое напряжение, которое приводит в действие аналоговый исполнительный механизм установки. Выходной сигнал ЦАП остается постоянным до тех пор, пока он не будет обновлен на следующей итерации алгоритма управления.
Существует два основных подхода к разработке алгоритмов управления, которые работают как системы с дискретным временем. Первый — выполнить проектирование полностью в дискретной временной области.Для методов проектирования, требующих линейной модели объекта, этот метод требует преобразования модели объекта с непрерывным временем в эквивалент с дискретным временем. Одним из недостатков этого подхода является то, что необходимо указывать частоту дискретизации контроллера дискретного времени в самом начале процесса проектирования. Если частота дискретизации изменяется, все шаги в процессе разработки алгоритма управления должны быть повторены, чтобы компенсировать это изменение.
Альтернативная процедура — выполнить проектирование системы управления в области непрерывного времени с последующим заключительным этапом преобразования алгоритма управления в представление дискретного времени.При использовании этого метода изменения частоты дискретизации требуют повторения только последнего шага. Еще одно преимущество этого подхода состоит в том, что алгоритм непрерывного управления может быть реализован непосредственно в аналоговом оборудовании, если это окажется лучшим решением для конкретной конструкции. Последним преимуществом этого подхода является то, что методы проектирования систем управления имеют тенденцию быть более интуитивными в области непрерывного времени, чем в области дискретного времени.
По этим причинам методы проектирования, описанные в этой книге, будут основаны на непрерывном временном интервале.В главе 8 будет обсуждаться преобразование алгоритма управления с непрерывным временем в реализацию во встроенном процессоре с дискретным временем с использованием языков программирования C / C ++.
Количество входов и выходов
Простейшая система управления с обратной связью имеет один вход и один выход и называется системой «один вход — один выход» (SISO). В системе SISO датчик измеряет один сигнал, а контроллер выдает один сигнал для управления исполнительным механизмом. Все процедуры проектирования в этой книге применимы к системам SISO.
Системы управления с более чем одним входом или выходом называются системами MIMO, что означает системы с несколькими входами и несколькими выходами. Из-за дополнительной сложности доступно меньше процедур проектирования систем MIMO. Только размещение полюсов и оптимальные методы проектирования управления (описанные в главах 5 и 6) непосредственно подходят для систем MIMO. В главе 7 рассматриваются вопросы, относящиеся к проектированию системы управления MIMO.
Во многих случаях системы MIMO можно разделить на несколько приблизительно эквивалентных систем SISO.Например, управление самолетом требует одновременной работы нескольких независимых поверхностей управления, включая руль направления, элероны и руль высоты. Очевидно, что это система MIMO, но сосредоточение внимания на конкретном аспекте поведения может привести к созданию системы SISO для целей проектирования системы управления. Например, предположим, что самолет летит прямо и горизонтально и должен поддерживать желаемую высоту. Система SISO для контроля высоты использует измеренную высоту в качестве входных данных и заданное положение лифта в качестве выходных данных.В этой ситуации измеряемый параметр и контролируемый параметр напрямую связаны и практически не взаимодействуют с другими аспектами управления системой.
Критическим фактором, определяющим, подходит ли система MIMO для разложения на несколько систем SISO, является степень связи между входами и выходами. Если изменения на входе конкретного объекта приводят к значительным изменениям только одного из его выходов, вероятно, разумно представить поведение этой пары входных-выходных сигналов как систему SISO.Когда использование этого метода уместно, все подходы к проектированию системы управления SISO становятся доступными для использования с системой.
Однако, когда существует слишком большая связь между входом объекта и множеством выходов, нет альтернативы, кроме как выполнить проектирование системы управления с использованием метода MIMO. Даже в системах со слабой перекрестной связью использование процедуры проектирования MIMO обычно дает лучший дизайн по сравнению с множеством разработанных проектов SISO, предполагающих отсутствие перекрестной связи между парами входных и выходных сигналов.
Два основных шага в разработке контроллера:
- Укажите структуру контроллера.
- Определите значение проектных параметров в этой конструкции.
Структура контроллера определяет входы, выходы и математическую форму алгоритма управления. Каждая структура контроллера содержит один или несколько регулируемых проектных параметров. Учитывая структуру контроллера, разработчик системы управления должен выбрать значение для каждого параметра, чтобы вся система (состоящая из установки и контроллера) удовлетворяла требованиям к производительности.
Например, в методе корневого годографа, описанном в главе 4, структура контроллера может генерировать сигнал исполнительного механизма, вычисленный как константа (называемая усилением), умноженная на сигнал ошибки. Регулируемым параметром в этом случае является значение усиления.
Как и инженерное проектирование в других областях, проектирование систем управления обычно является итеративным процессом. Во время начальной итерации дизайна контроллера лучше всего начать с простейшей структуры контроллера, которая могла бы обеспечить адекватную производительность.Затем, используя один или несколько методов проектирования, описанных в следующих главах, разработчик пытается определить значения параметров контроллера, которые приводят к приемлемой производительности системы.
Может оказаться, что никакая комбинация значений параметров для данной структуры контроллера не приводит к удовлетворительной работе. Когда это происходит, необходимо каким-то образом изменить структуру контроллера, чтобы обеспечить достижение целей производительности. Затем проектировщик определяет значения регулируемых параметров новой конструкции.Цикл модификации структуры контроллера и выбора проектных параметров повторяется до тех пор, пока не будет получен окончательный проект с приемлемыми характеристиками системы.
Следующие главы содержат несколько примеров, демонстрирующих применение этой двухэтапной процедуры с использованием различных методов проектирования систем управления. Примеры взяты из инженерных областей, где регулярно применяются системы управления. Изучение шагов в каждом примере поможет вам понять, как выбрать подходящую структуру контроллера.Для некоторых методов проектирования определение значений проектных параметров представляет собой автоматизированный процесс с использованием программного обеспечения для проектирования систем управления. Для других методов проектирования необходимо выполнить соответствующие шаги, чтобы выбрать значения для параметров проекта.
После каждой итерации двухэтапной процедуры проектирования необходимо оценить получившийся контроллер, чтобы убедиться, что он соответствует требованиям к производительности. В главе 9 рассматриваются методы тестирования проектов систем управления, включая тестирование с помощью моделирования и тесты контроллера, работающего в сочетании с реальной установкой.
Блок-схема установки и контроллера — это графическое средство для представления структуры конструкции контроллера и его взаимодействия с установкой. На рисунке 1.1 представлена блок-схема элементарной системы управления с обратной связью. Каждый блок на рисунке представляет собой компонент системы. Сплошные линии со стрелками указывают поток сигналов между компонентами.
Рисунок 1.1 Структурная схема системы управления с обратной связью
На блок-схемах систем SISO сплошная линия представляет один скалярный сигнал.В системах MIMO одна линия может представлять несколько сигналов. Круг на рисунке представляет собой суммирующее соединение, которое объединяет свои входные данные путем сложения или вычитания в зависимости от знаков + и — рядом с каждым входом.
Пунктирная рамка на рис. 1.1 — это компоненты системы управления. Входы контроллера — это опорный вход (также называемый уставкой) и выходной сигнал установки (измеренный датчиком), который используется в качестве обратной связи. Выход контроллера — это сигнал исполнительного механизма, который приводит в действие установку.
Блок на диаграмме может представлять что-то столь же простое, как постоянное значение, умножающее вход блока, или такое сложное, как нелинейная система без известного математического представления. Методы проектирования в главе 2 не требуют модели блока завода на рис. 1.1, но методы, описанные в последующих главах, потребуют линейной модели завода.
Блок-схема линейной системы Алгебра
Можно манипулировать блок-схемами, содержащими только линейные компоненты, для получения компактных математических выражений, представляющих поведение системы.Цель этой манипуляции — определить выход системы как функцию ее входа. Выражение, полученное в результате этого упражнения, полезно в различных процедурах анализа и проектирования систем управления.
Каждый блок на схеме должен представлять линейную систему, выраженную в форме передаточной функции. Передаточные функции представлены в главе 3. Знание деталей передаточных функций не требуется для выполнения алгебры блок-схем.
На рис. 1.2 представлена блок-схема простой системы управления с линейной обратной связью.Символы нижнего регистра обозначают сигналы в этой системе.
- r — это вход задания, также называемый уставкой.
- e — сигнал ошибки, вычисляемый путем вычитания измерения датчика из опорного входа.
- y — это выходной сигнал системы, который измеряется и используется в качестве сигнала обратной связи.
Блоки на схеме представляют компоненты линейной системы. Каждый блок может представлять динамическое поведение любой степени сложности, если выполняется требование линейности.
- G c — алгоритм линейного регулятора.
- G p — это линейная модель объекта (включая динамику привода).
- H — это линейная модель датчика, которую можно смоделировать как константу, например 1, если динамикой датчика можно пренебречь.
Рисунок 1.2 Система управления с линейной обратной связью.
Основное правило алгебры блок-схем гласит, что выход блока равен входу блока, умноженному на передаточную функцию блока.Применение этого правила дважды приводит к формуле. 1.1. Проще говоря, уравнение. 1.1 говорит, что выходной сигнал системы y является сигналом ошибки e , умноженным на передаточную функцию контроллера G c , а затем снова умноженным на передаточную функцию объекта G p .
(1,1)
Алгебра блок-схем подчиняется обычным правилам алгебры. Умножение и сложение коммутативны, поэтому скобки в формуле. 1.1 не нужны.Это также означает, что положения блоков G c и G p на рис. 1.2 можно менять местами без изменения внешнего поведения системы.
Сигнал ошибки e является выходом суммирующего соединения, вычитающего измерение датчика из опорного входа r . Измерение датчика — это выходной сигнал системы y , умноженный на передаточную функцию датчика H . Это соотношение появляется в формуле.1.2.
(1,2)
Подставляя уравнение. 1.2 в уравнение. 1.1 и перестановка алгебраически приводит к формуле. 1.3.
(1,3)
Уравнение 1.3 — это передаточная функция, определяющая отношение выходного сигнала системы к ее опорному входу. Эта форма модели системы подходит для использования в многочисленных задачах анализа и проектирования систем управления.
Используя соотношение уравнения. 1.3, вся система на рис. 1.2 может быть заменена эквивалентной системой, показанной на рис.1.3. Помните, что эти манипуляции допустимы только тогда, когда все компоненты блок-схемы являются линейными.
Рис. 1.3 Система, эквивалентная системе, показанной на Рис. 1.2.
Одним из первых шагов в процессе разработки системы управления является определение подходящего набора технических характеристик системы. Технические характеристики определяют процесс проектирования и позволяют определить, является ли конструкция контроллера удовлетворительной. Технические характеристики контроллера могут быть указаны как во временной области, так и в частотной области.
Спецификации во временной области обычно относятся к производительности в ответ на скачкообразное изменение входного опорного сигнала. Примером такого пошагового входа является мгновенное изменение входного задания с 0 на 1. Спецификации временной области включают, помимо прочего, следующие параметры [1]:
- Время нарастания от 10% до 90% от заданного значения, t r .
- Время до максимальной величины, т р .
- Пиковая звездная величина, M p .Это часто выражается как процент пика, на который выходной сигнал превышает команду ступенчатого входа.
- Время установления с точностью до некоторой доли (например, 1%) значения команды пошагового ввода, t с .
Примеры этих параметров показаны на рис. 1.4. На этом рисунке показан отклик гипотетического объекта плюс контроллер на команду ступенчатого ввода с амплитудой, равной единице. Нулевое положение оси времени — это момент применения пошагового входа.
Рисунок 1.4 Рабочие параметры системы управления временной областью.
Переходная характеристика на рис. 1.4 представляет систему с изрядной долей перерегулирования (в терминах M p ) и колебания перед переходом к опорному входу. Иногда ступенчатая характеристика вообще не имеет перерегулирования. Когда не происходит перерегулирования, параметр t p становится бессмысленным и M p равен нулю.
Ошибка отслеживания — это ошибка на выходе, которая остается после того, как функция ввода была применена в течение длительного времени и все переходные процессы прекратились.Обычно характеристики ошибки отслеживания установившегося контроллера задаются в ответ на различные управляемые входные функции, такие как шаги, линейные изменения и параболы.
Вот несколько примеров спецификаций ошибки отслеживания в ответ на различные входные функции:
- Ошибка отслеживания нуля в ответ на пошаговый ввод.
- Величина ошибки отслеживания меньше X в ответ на ввод линейного изменения, где X — некоторое ненулевое значение.
В дополнение к спецификациям временной области, обсужденным выше, технические характеристики могут быть указаны в частотной области.Опорный вход контроллера обычно представляет собой низкочастотный сигнал, в то время как шум в измерениях датчика, используемых контроллером, часто содержит высокочастотные компоненты. Обычно желательно, чтобы система управления подавляла высокочастотные составляющие, связанные с шумом датчика, одновременно реагируя на изменения входного опорного сигнала. Технические характеристики, учитывающие эти требования к низкой и высокой частоте, будут выглядеть примерно так:
- Для синусоидальных опорных входных сигналов с частотами ниже точки отсечки амплитуда отклика замкнутого контура (установка плюс контроллер) должна быть в пределах X % от заданной амплитуды.
- Для синусоидальных опорных входных сигналов с частотами выше верхней точки отсечки амплитуда отклика замкнутого контура должна быть уменьшена как минимум на Y %.
Другими словами, приведенные выше требования к характеристикам в частотной области говорят, что реакция системы на ожидаемые изменения в опорном входе должна быть приемлемой при одновременном ослаблении влияния шума при измерении датчика. С этой точки зрения замкнутая система демонстрирует характеристики фильтра нижних частот.
Технические характеристикив частотной области будут рассмотрены более подробно в главе 4.
Стабильность — критический вопрос на протяжении всего процесса проектирования системы управления. Стабильный контроллер обеспечивает соответствующую реакцию на изменения входного опорного сигнала. Если система перестает правильно реагировать на изменения входного эталонного сигнала и вместо этого делает что-то еще, она становится нестабильной.
На рис. 1.5 показан пример нестабильного поведения системы. Первоначальная реакция на пошаговый ввод значительно превышает заданное значение.Реакцией на это превышение будет еще большее превышение в другом направлении. Эта картина продолжается с увеличением амплитуды выходного сигнала с течением времени. В реальной системе такие нестабильные колебания нарастают по амплитуде до тех пор, пока некоторая нелинейность, такая как насыщение исполнительного механизма (или поломка системы!), Не ограничивает отклик.
Рис. 1.5 Система с нестабильным колебательным откликом.
Нестабильность системы представляет собой риск при использовании управления с обратной связью. Предотвращение нестабильности — важная часть процесса проектирования системы управления.
В дополнение к достижению минимальной степени устойчивости система управления должна обладать степенью устойчивости. Надежный контроллер может допускать ограниченные изменения параметров предприятия и его рабочей среды, продолжая обеспечивать удовлетворительную стабильную работу. Например, автомобильный круиз-контроль должен поддерживать желаемую скорость автомобиля, регулируя положение дроссельной заслонки в ответ на изменение уклона дороги (изменение окружающей среды). Круиз-контроль также должен работать должным образом независимо от того, тянет ли автомобиль с прицепом (изменение в параметрах системы.)
Определение допустимых диапазонов изменений параметров системы и окружающей среды является частью спецификации контроллера и процесса проектирования. Чтобы продемонстрировать надежность, разработчик должен оценить стабильность контроллера при наихудших комбинациях ожидаемых изменений параметров установки и окружающей среды. Для каждой комбинации значений параметров надежный контроллер должен удовлетворять всем своим требованиям к производительности.
При работе с линейными моделями объектов и контроллеров можно точно определить, образуют ли конкретный объект и контроллер стабильную систему.В главе 3 описывается, как определить устойчивость линейной системы.
Если математической модели для установки не существует, стабильность можно оценить только путем тестирования установки и контроллера в различных рабочих условиях. В главе 2 рассматриваются методы разработки устойчивых систем управления без использования модели объекта. В главе 9 описаны методы проведения тщательного тестирования системы управления.
Тестирование является неотъемлемой частью процесса проектирования системы управления. Многие методы проектирования в этой книге основаны на использовании линейной модели объекта.Создание линейной модели всегда включает приближение и упрощение истинного поведения растения. Реализация контроллера с использованием встроенного процессора привносит нелинейные эффекты, такие как квантование. В результате как объект, так и контроллер содержат нелинейные эффекты, которые не учитываются при проектировании линейной системы управления.
Идеальный способ продемонстрировать правильную работу нелинейного объекта и контроллера во всем диапазоне поведения системы — это провести тщательное тестирование на реальном объекте.Этот тип тестирования на уровне системы обычно проводится на поздних этапах процесса разработки продукта, когда становится доступным прототип оборудования. Проблемы, обнаруженные на этом этапе цикла разработки, как правило, очень дорого исправить.
По этой причине очень желательно проводить тщательное тестирование на гораздо более ранней стадии цикла разработки. Раннее тестирование позволяет обнаруживать и устранять проблемы, когда их исправить относительно легко и недорого. Однако тестирование контроллера на ранних этапах процесса разработки продукта может оказаться непростым, если не существует прототипа завода, на котором можно было бы проводить тесты.
Системное моделирование позволяет решить эту проблему [2]. Симуляция, содержащая подробные модели установки и контроллера, чрезвычайно важна для выполнения тестирования системы управления на ранней стадии. Это моделирование должно включать все соответствующие нелинейные эффекты, присутствующие в реальных реализациях объекта и контроллера. Хотя имитационная модель объекта обязательно должна быть упрощенной аппроксимацией реальной системы, она должна быть гораздо более достоверным представлением, чем линейная модель объекта, используемая в конструкции контроллера.
При использовании моделирования в процессе разработки продукта обязательно выполнить тщательную верификацию и валидацию моделирования.
- Проверка демонстрирует, что моделирование было выполнено правильно в соответствии с проектными спецификациями.
- Валидация демонстрирует, что моделирование точно представляет поведение моделируемой системы и ее среды для предполагаемых целей моделирования.
Этап проверки актуален для любого процесса разработки программного обеспечения и просто показывает, что программное обеспечение работает так, как задумано его разработчиками.При моделировании проверка может происходить на ранних этапах проекта разработки продукта. Возможно (и обычно) выполнять верификацию для моделирования системы, которая еще не существует. Это состоит в том, чтобы убедиться, что модели, используемые в симуляции, правильно реализованы и дают ожидаемые результаты. Верификация позволяет создавать и применять моделирование на самых ранних этапах проекта разработки продукта.
Validation — это демонстрация того, что имитация моделирует встроенную систему и реальную рабочую среду с приемлемой точностью.Стандартный подход к валидации заключается в использовании результатов эксплуатационных испытаний системы для сравнения с результатами моделирования. Это включает запуск моделирования по сценарию, который идентичен тесту, который был выполнен реальной системой в реальной среде. Результаты двух тестов сравниваются, и различия анализируются, чтобы определить, представляют ли они существенные отклонения между моделированием и реальной системой.
Недостатком этого подхода к валидации является то, что это не может произойти, пока не будет доступен полный прототип системы.Даже когда прототип не существует, можно выполнить проверку на более ранней стадии проекта на уровне компонентов и подсистем. Вы можете выполнять тесты этих элементов системы в лабораторных условиях и дублировать тесты с помощью моделирования. Сравнение результатов двух тестов дает уверенность в достоверности модели компонента или подсистемы.
Системное моделирование широко используется в мире техники управления. Если вы не знакомы с инструментами и методами моделирования, см. Ссылку [2] для введения в эту тему.
Классические методы анализа и проектирования систем управления, описанные в главе 4, изначально были разработаны и изучались в течение многих лет как методы, основанные на рисованных эскизах. Хотя такой подход приводит к определенному уровню дизайнерской интуиции у учащихся, для развития необходимых навыков требуется много времени и практики.
Поскольку эта книга предназначена для того, чтобы дать читателю возможность быстро применить различные методы проектирования систем управления, упор будет сделан на автоматизированные подходы, а не на ручные методы.На рынке имеется несколько пакетов программного обеспечения, которые выполняют функции анализа и проектирования систем управления, а также полное моделирование нелинейных систем. Некоторые примеры приведены ниже.
- VisSim / Анализ. Этот продукт выполняет линеаризацию нелинейных моделей объекта и поддерживает проектирование и тестирование компенсаторов. Это надстройка к продукту VisSim, который представляет собой инструмент для моделирования и симуляции сложных динамических систем. Для получения дополнительной информации см. Https: // vissim.ru / products / addons / analysis.html.
- Система управления Mathematica Professional. Этот инструмент выполняет линейный анализ и проектирование систем SISO и MIMO во временной и частотной областях. Это дополнение к продукту Mathematica. Mathematica предоставляет среду для выполнения символьных и числовых математических вычислений и программирования. Для получения дополнительной информации см. Https://wolfram.com/products/applications/control/.
- MATLAB Control System Toolbox. Это набор алгоритмов, реализующих общие методы анализа, проектирования и моделирования систем управления.Он охватывает классические методы проектирования, а также современные методы в пространстве состояний. Это надстройка к продукту MATLAB, который объединяет математические вычисления, визуализацию и язык программирования, позволяя разрабатывать и применять сложные алгоритмы к большим наборам данных. Для получения дополнительной информации см. Https://mathworks.com/products/control/.
В этой книге используется MATLAB, Control System Toolbox и другие дополнительные продукты MATLAB для демонстрации множества методов моделирования, проектирования и симуляции систем управления.Эти инструменты предоставляют эффективные, надежные в числовом отношении алгоритмы для решения различных инженерных задач систем управления. Среда MATLAB также предоставляет мощные графические возможности для отображения результатов анализа системы управления и процедур моделирования.
Программное обеспечение MATLAB недешево, но такие мощные инструменты редко бывают такими. Информация о ценах доступна в Интернете по адресу https://mathworks.com/store/index.html. Продукты MATLAB доступны в течение бесплатного 30-дневного пробного периода.Если вы студент, использующий программное обеспечение вместе с курсами в учреждении, присуждающем ученую степень, вы имеете право приобрести MATLAB Student Version и Control System Toolbox по значительно сниженной цене. Для получения дополнительной информации см. Https://mathworks.com/products/studentversion/buy_now.shtml.
Системы управления с обратной связью измеряют атрибуты управляемой системы и используют эту информацию для определения управляющего сигнала исполнительного механизма. Управление с обратной связью обеспечивает более высокую производительность по сравнению с управлением без обратной связи при изменении параметров окружающей среды или системы.
Управляемая система называется заводом. Вот некоторые характеристики предприятия, связанные с процессом проектирования системы управления:
- Линейность. Для некоторых методов проектирования, представленных в следующих главах, требуется линейное представление объекта. Все системы реального мира нелинейны, но часто можно разработать подходящую линейную аппроксимацию объекта.
- Непрерывное или дискретное время. Система с непрерывным временем — обычно лучший способ изобразить растение.Встроенные вычислительные системы работают в режиме дискретного времени. Устройства ввода-вывода, такие как ЦАП и АЦП, являются интерфейсами между объектом непрерывного времени и контроллером дискретного времени.
- Количество входных и выходных сигналов. Завод с одним входом и одним выходом — это система SISO. Если он имеет более одного входа или выхода, это система MIMO. Системы MIMO часто могут быть аппроксимированы как набор систем SISO для целей проектирования.
- Наличие задержек. Задержки на установке добавляют сложности к проблеме разработки контроллера.
Два основных шага в проектировании системы управления:
- Укажите структуру контроллера.
- Определите значение проектных параметров в этой конструкции.
Процесс проектирования системы управления обычно включает итеративное применение этих двух шагов. На первом этапе выбирается структура кандидата-контроллера. На втором этапе метод проектирования используется для определения подходящих значений параметров для этой структуры. Если результирующая производительность системы неадекватна, цикл повторяется с новой, обычно более сложной структурой контроллера.
Блок-схема установки и контроллера графически представляет структуру конструкции контроллера и ее взаимодействие с установкой. Можно выполнять алгебраические операции над компонентами блок-схемы, чтобы привести диаграмму к более простой форме.
Технические характеристикиопределяют процесс проектирования и позволяют определить, когда производительность контроллера является удовлетворительной. Технические характеристики контроллера могут быть указаны как во временной, так и в частотной области.
Стабильность — критический вопрос на протяжении всего процесса проектирования системы управления. Стабильный контроллер обеспечивает соответствующую реакцию системы на изменения входного опорного сигнала. Оценка устойчивости должна выполняться как часть анализа конструкции контроллера.
Тестирование является неотъемлемой частью процесса проектирования системы управления. Крайне желательно провести тщательное тестирование системы управления на ранней стадии цикла разработки, но прототипы системного оборудования могут быть недоступны в это время.В качестве альтернативы имитация, содержащая подробные модели установки и контроллера, полезна для выполнения тестирования системы управления на ранней стадии. Когда доступен прототип оборудования, необходимо тщательное тестирование системы управления в предполагаемом диапазоне рабочих условий.
На рынке имеется несколько пакетов программного обеспечения, которые выполняют функции анализа и проектирования систем управления, а также полное моделирование нелинейных систем. Эти инструменты могут значительно ускорить этапы проектирования и анализа системы управления.В этой книге особое внимание будет уделено применению MATLAB Control System Toolbox и других продуктов, связанных с MATLAB, для проектирования систем управления, анализа и задач системного моделирования.
Выдержка из встроенных систем управления на C / C ++
Типы устройств управления и типы контроллеров в системах управления
Элементы управления и контроллеры — это механические, электромеханические или электронные устройства, которые используют входные сигналы для изменения условий или значений в процессах или для контроля доступа в здания, закрытые зоны и т. Д.Контроллеры обычно получают входные сигналы напряжения от источников, анализируют входные данные, а затем контролируют изменения состояния с помощью выходных сигналов. Некоторые контроллеры представляют собой простые ручные устройства, например, для управления потоком воздуха. Контроллеры двигателей относятся к семейству «Контроллеры двигателей и приводы».
Типы управляющих устройств и контроллеров
Типы контроллеров — контроллер доступаИзображение предоставлено: Shutterstock / zhu difeng
Системы контроля доступа
Системы контроля доступа— это электронные или электромеханические устройства или системы, состоящие из удаленных станций и централизованных станций управления, которые используются для мониторинга безопасности и управления перемещением персонала, транспортных средств, материалов и т. Д.через входы и выходы. Ключевые характеристики включают предполагаемое приложение, тип и метод идентификации. В системах контроля доступа используются такие методы идентификации, как распознавание лиц, отпечатки пальцев, обнаружение металла, штрих-кодирование и считывание карт, чтобы разрешить вход и выход из различных охраняемых зон. Их также можно использовать для отслеживания перемещений сыпучих материалов, для разрешения использования определенных машин, таких как рентгеновское оборудование, или для продажи различных инструментов. Типичные области применения включают операции с высоким уровнем безопасности на военных объектах.
Контроллеры потока
Контроллеры потока— это механические или электромеханические устройства, состоящие из измерительных датчиков или управляющих элементов, которые используются для обеспечения потока среды в производственных процессах. Основные характеристики включают предполагаемое применение, тип, среду, расход, тип соединения, номинальное давление, а также способ монтажа. Контроллеры расхода используются в основном в приложениях для управления технологическими процессами. Они предназначены для газов, а также для жидкостей многих типов и доступны во многих размерах и конфигурациях в зависимости от области применения.Некоторые регуляторы потока состоят из механических клапанов, тогда как другие управляются и управляются электроникой. Контроллеры потока иногда называют контроллерами дозирования из-за их способности точно контролировать различные ингредиенты, например, в процессе дозирования химикатов.
Контроллеры уровня
Контроллеры уровня— это механические или электромеханические устройства, используемые для управления уровнями в резервуарах, чанах и т. Д., Обычно с помощью насосов, и их иногда называют контроллерами насосов.Некоторые контроллеры уровня включают датчики или другие средства определения уровня продуктов в контейнерах и т. Д., В то время как другие требуют ввода от удаленных переключателей или датчиков. Ключевые характеристики включают предполагаемое приложение, тип среды и метод управления. Контроллеры уровня полагаются на различные стили датчиков, включая проводящие, емкостные, оптические и ультразвуковые, в дополнение к механическим рычагам, поплавкам и рычагам. Их можно использовать для жидкостей или сыпучих продуктов, таких как зерно или порошки.Во многих отраслях промышленности контроллеры уровня используются в различных процессах. Контроллер уровня принимает входной сигнал, сравнивает его с заданным значением и через выходной сигнал регулирует уровень в соответствии с требованиями процесса.
Регуляторы давления
Регуляторы давления — это электромеханические устройства, используемые для управления давлением процесса / системы в различных промышленных процессах. Основные характеристики включают предполагаемое применение, тип, метод управления, чувствительный элемент и диапазон давления. Типы регуляторов давления включают, среди прочего, дифференциальный зазор, пропорциональный, двухпозиционный.Они используют различные чувствительные элементы, такие как сильфон, диафрагмы, капсулы, трубки Бурдона и т. Д. В процессе работы контроллер получает входное давление процесса / системы, сравнивает его с желаемой уставкой в контроллере давления, а затем выдает сигнал (обычно на регулирующий клапан), который регулирует давление процесса / системы (при необходимости) обратно до заданного значения.
Программируемые логические контроллеры Программируемые логические контроллеры— это электронные устройства, используемые для управления автоматическим оборудованием, процессами и т. Д.Основные характеристики включают предполагаемое применение, тип, функцию, способ монтажа, а также требования к питанию. Программируемые логические контроллеры конфигурируются с помощью ряда модулей ввода и вывода. Они управляют различными рабочими параметрами и функциями, получая входные сигналы от различных источников и регулируя функции машины в соответствии с требованиями процессов с помощью наборов запрограммированных инструкций. Некоторые производители ПЛК начали продавать программируемые контроллеры автоматизации или PAC, которые имеют функции, выходящие за рамки обычных PLC, но выполняют аналогичные задачи.ПЛК имеют модульную конструкцию и могут быть оснащены различными модулями для входов, выходов и т. Д.
Универсальные регуляторы процесса / температуры
Универсальные контроллеры процесса / температуры— это электронные устройства, используемые для управления различными параметрами процесса, включая температуру. Основные характеристики включают предполагаемое приложение, метод управления, типы входов и выходов, характеристики, тип соединений и стиль монтажа, количество входов, интерфейс связи, а также характеристики мощности для процесса ввода и вывода.Универсальные регуляторы процесса / температуры используются в основном в производственных приложениях для обеспечения того, чтобы различные значения процесса находились в пределах их рабочих диапазонов. Несколько типов методов управления включают заданное значение, пропорциональное управление и т. Д., А также типы входов, такие как термопары, напряжение и т. Д., Которые используются для измерения и управления параметрами процесса. Контроллеры могут быть установлены на панелях, стенах, DIN-рейках и т. Д. Типичные области применения включают котлы, лазеры, резервуары, формовочные машины, насосы, печи и т. Д.
Приложения и отрасли
Элементы управления и контроллеры варьируются от относительно простых элементов управления насосами для приложений уровня до сложных ПЛК с несколькими функциями ввода / вывода и сетевыми коммуникациями, используемыми для полной автоматизации производства. Некоторые регуляторы потока для пневматических систем представляют собой не что иное, как регулируемые вручную клапаны, которые изменяют поток воздуха в пневматических системах.
Многие контроллеры процесса используют ту или иную форму ПИ или ПИД-регулирования, аббревиатуры для пропорционального интегрального управления и пропорционально-интегрального производного управления.Эти алгоритмы управления по существу работают, чтобы уменьшить ошибки перерегулирования и недостижения в контурах управления, когда они пытаются достичь уставок контроллера. Вкл / Выкл и Пропорциональный — другие более простые методы управления.
В зависимости от типа контроллера, некоторые будут полагаться на внешние датчики для входов и электрических контуров или на электронное переключение для своих выходов, в то время как другие полагаются на встроенные датчики. Некоторые контроллеры являются модульными, например ПЛК, которые часто состоят из базовых блоков процессора и одного или нескольких модулей для ввода / вывода, связи и т. Д.ПЛК — это контроллеры общего назначения, которые можно настроить для управления процессами, работой оборудования и т. Д. Другие контроллеры более приспособлены к задачам управления и обычно продаются для управления конкретными переменными процесса, хотя многие из них используют модульные подходы к их настройке.
Соображения
Контроллерычасто идентифицируются как одноконтурные или многоконтурные в зависимости от количества входов и выходов. Многоконтурные контроллеры могут получать данные от более чем одного датчика и могут передавать функции управления более чем одному устройству.Контроллеры часто монтируются в корпусах и панелях управления с функциями дисплея и переключателя, доступными на передней части корпуса и дверцы панели. Обычно доступны как светодиодные, так и ЖК-индикаторы. В некоторых конструкциях ПЛК главный контроллер размещается за дверцей панели и используются устанавливаемые на дверце устройства для отображения состояния и выбора различных функций управления.
Важные атрибуты
Метод управления
Выбор метода управления различается в зависимости от типа контроллера, но, как правило, он варьируется от простейших форм включения / выключения до более сложных типов ПИД-регулятора.
Типы ввода
Типы входовзависят от контроллера, термопара и RTD являются общими для контроллеров температуры.
Типы вывода
Типы выходов снова зависят от типа контроллера, во многих из них используются токовые петли или реле 4–20 мА.
Характеристики
Функции контроллеров зависят от типа контроллера и метода управления. Среди общих функций — автонастройка, сигнализация, взрывозащищенность и т. Д.
Категории связанных продуктов
- Датчики / Детекторы / Преобразователи см. Наше Руководство по покупке датчиков / детекторов / преобразователей.
- Контроллеры двигателей и приводы см. Наше Руководство по покупке контроллеров двигателей и приводов.
- Мониторы обычно представляют собой электронные устройства, используемые для удаленного или удобного просмотра информации по мере необходимости.
- Системы сбора данных (сокращенно DAQ или DAS) собирают аналоговые сигналы от датчиков, измеряющих реальные образцы, и преобразуют их в цифровые форматы, которые обрабатываются компьютерами.
- Регистраторы данных — это электронные устройства хранения данных, используемые для сбора и записи различных данных с течением времени.
- Переключатели — это электромеханические устройства, которые используются в электрических цепях.
- Термопары — это механические устройства, состоящие из разнородных металлических проволок, сваренных вместе и используемых для измерения температуры.
- Подвески или подвесные станции — это устройства, используемые для управления или программирования машин или роботов с удаленных или безопасных расстояний.
- Таймеры — это устройства, которые используются для измерения прошедшего времени.
Ресурсы
Общие
Прочие датчики Артикулы
Прочие «виды» статей
Больше от Instruments & Controls
Промышленная автоматизация: детали машин за движением
Ищете руководство по деталям машин, используемых в автоматизации производства? На технологии автоматизации интересно смотреть, но сложно задуматься.Если вы работаете в производственной среде, вам может потребоваться знать, что создает эти завораживающие автоматические движения в хорошо работающей машине. Без знания принципов, лежащих в основе механического, электрического и электронного распределения энергии, трудно представить, как части машины работают вместе, чтобы продвигать работу без вмешательства человека.
Пример гибкой автоматизации, позволяющий наблюдать за процессом. Эта автоматизированная машина способна снова и снова выполнять сложную работу:
В наши дни рабочие на производстве носят много головных уборов.Ваши обязанности обширны и разнообразны. По мере увеличения количества средств автоматизации и распространения искусственного интеллекта производственный цех становится все более сложным. Хотя вы не можете нести ответственность за автоматическое обслуживание оборудования, вам может потребоваться знание деталей машины по разным причинам.
В зависимости от типа производства и размера бизнеса вопросы, связанные с технологиями автоматизации, могут перетекать на руководителей и агентов по закупкам. Владельцам бизнеса и финансовым менеджерам необходимо понимать преимущества новых технологий автоматизации управления.Не может быть видения на будущее или планов действий без понимания технологии и ее влияния на конкурентные преимущества.
Принципы автоматизации нетрудно понять. Изучение основ технологий автоматизации является преимуществом для всех, кто живет в эпоху подключений.
Этот фундаментальный обзор предназначен для тех, кому необходимо улучшить свои навыки в отношении компонентов автоматизированных машин. Разделив машину на категории, вы получите общее представление о том, как компоненты работают по отдельности и вместе в системах.К счастью, даже уникальные машины имеют похожие компоненты. Понимание компонентов и того, как они работают в системе машины, сделает прогнозирование, закупку, обслуживание, заказ запасных частей, устранение неисправностей и ремонт проще, быстрее и продуктивнее.
Содержание:
Введение в детали автоматизированных машин
Добро пожаловать в Промышленная автоматизация: детали машин, лежащие в основе движения. Вы собираетесь получить базовый обзор технологий автоматизации на уровне компонентов через призму простых научных концепций.Что такое автоматизация?
Автоматизированные машины предназначены для выполнения определенных рабочих задач без вмешательства человека. Это достигается за счет использования энергии, мощности и силы для воздействия на движение и управления им.- Энергия — это способность создавать движение на расстоянии. В автоматизации проектировщиков машин волнует количество энергии, необходимое для завершения работы от начала процесса до конца. Компоненты машины — это средство передачи энергии по машине для завершения работы.Некоторым компонентам поручено сохранять энергию за счет механического преимущества, в то время как другие преобразуют механическую, электрическую, химическую и солнечную энергию по мере необходимости.
- Мощность — это скорость перемещения или расхода энергии за определенный период времени.
- Сила — это взаимодействие между объектами при нажатии или вытягивании. Сила может использоваться в компонентах машины для управления движением, направлением и формой
- Движение должно создаваться и ограничиваться автоматизированным оборудованием.Автоматизированная задача не может быть выполнена без компонентов, которые инициируют движение, и компонентов, которые ограничивают или смягчают его, например, демпфирующего устройства.
Как контролируется движение?
Возбуждение и управление движением лежит в основе автоматизированной машины. Управление движением машины включает в себя отдельные компоненты и подсистемы компонентов, которые взаимодействуют вместе для перемещения груза и выполнения работы. Обычно управление движением относят к подполе автоматизации.
Ключевые компоненты управления движением:
По мере того, как современные машины развиваются с прецизионными сервосистемами, программируемыми контроллерами автоматизации (PAC) и робототехникой, есть эксперты, которые заявляют, что все компоненты машины в системе важны для управления движением. Для достижения оптимальной производительности все компоненты машины должны взаимодействовать с точностью и точностью для управления движением.
Используя приведенную выше машину в качестве примера, конструкция машины будет включать компоненты, которые управляют энергией, мощностью, силой и движением для перемещения работы от станции к станции.Управление движением распространяется по всей машине.
Компоненты автоматизации машин:
Сегодняшняя автоматизация состоит из комбинации структурных, механических, управляющих, полевых и коммуникационных компонентов. Мы рассмотрим каждую из них и соответствующие им детали машин. Давайте начнем с самых основных концепций и перейдем к самым сложным.
Конструкционные детали машин
Структурные компоненты — это метафорические кости автоматизированной машины.Конструкция обеспечивает опорную основу для всех компонентов машины. Ключевой функцией конструкции станка является минимизация вибрации, что обеспечивает максимальную точность производства или инструмента. Хорошо спроектированная конструкция машины контролирует вибрацию, уравновешивая жесткость машины и ее нагрузочную массу. Этот баланс позволяет удерживать часть станка, не связанную с инструментами, жесткой и легкой.
Конструкция машины разработана для повышения производительности, точности и экологической эффективности. Структурные компоненты достигают этого, поддерживая детали машины и передавая нагрузку на раму, уменьшая ненужное движение и уменьшая трение между механическими частями.
В этом видео обратите внимание, как каждый станок требует точных движений для выполнения задачи обработки. Если присутствует недопустимая вибрация, это может отрицательно повлиять на движения инструмента и детали конструкции могут выйти из строя из-за неравномерных нагрузок и сдвига.
Рама машины
Рамыразработаны специально для задач машины и условий окружающей среды. Опора и безопасность рассчитываются с учетом веса оборудования и груза, а также конструкции и состава материала рамы и опор.Рамы обычно изготавливаются из стали и, в зависимости от окружающей среды, может применяться порошковое покрытие или дополнительная базовая плита или две для уменьшения коррозии. Основания каркаса могут быть стационарными или мобильными. Стационарные рамы можно прикрепить к полу для большей устойчивости.
Дополнительные соображения по конструкции рамы включают:
- каркас для монтажа деталей
Посмотрите это видео, чтобы увидеть пример рамы станка, на которой крепится инструмент:
Крепежные детали
Крепежные детали — это устройства, которые соединяют компоненты.Крепежные детали, такие как винты, гайки, болты, шайбы, петли и заклепки, создают непостоянные соединения. Дизайнер вашей машины выбрал крепежные детали, исходя из их формы и функциональности. Ваши заботы будут включать профилактическое и профилактическое обслуживание, замену сломанных креплений и дополнительных опор для оборудования. Проверка рамы на предмет ненужных вибраций снизит вероятность повреждения и поломки крепежа. Если все же произошло повреждение, обязательно замените крепеж на другой с правильным номиналом.
- контроль лишних вибраций
- визуальный осмотр сопутствующих компонентов
Сократите количество отказов крепежа с помощью:
- обеспечение соответствия качества застежки ожидаемым характеристикам формы и функции
- предотвращение чрезмерной или недостаточной затяжки
Примеры крепежных деталей:
Сварка
Сварные соединения прочно соединяют два или более металлов.При правильной конструкции и установке сварные соединения обеспечивают стабильность за счет равномерного распределения рабочих напряжений по раме машины, между компонентами и в сочетании с крепежными деталями.
Сварные соединения и крепеж:
- Сварное соединение будет сравнительно прочнее, но легче, чем скрепленное соединение.
- Создание или ремонт сварного шва требует квалифицированного труда или профессиональных сварщиков.
Рамка сварная | Сварщик |
Наконечник — Не пытайтесь добавить или стабилизировать компонент или произвести ремонт, если вы не знакомы с конструкцией конструкции машины или задействованных компонентов.Вызовите профессионала.
Коробки и корпуса для электрических панелей
Коробки и кожухи электрических панелей — это конструкции, которые обеспечивают контроль окружающей среды для машин, деталей и операторов. Эти корпуса предназначены для организации и защиты хрупких компонентов от движения пыли, грязи, масла и воды. Соответствуя отраслевым стандартам, корпуса обеспечивают безопасность операторов и защиту компонентов. Национальная ассоциация производителей электрооборудования (NEMA) установила рейтинги защиты в различных средах.Магазин электрошкафов
Вот 3-минутное видео с подробным описанием корпусов NEMA:
Хотите узнать больше об электрических шкафах? Прочтите наш блог TecTalk «Упрощенные электрические шкафы | Рейтинги, материалы и аксессуары NEMA».
Механические устройства
Далее мы рассмотрим механические детали машин.При механическом распределении мощности механические части могут быть прикреплены или приварены непосредственно к раме, чтобы уменьшить нестабильность и воспользоваться дополнительной опорой.
Независимо от того, насколько сложна технология автоматизации, будут присутствовать основы одной или нескольких простых механических конструкций. В типичной автоматизированной машине, работающей в сочетании с электрическими и электронными устройствами и внутри них, есть механические компоненты, разработанные на основе простых концепций машины.
Шесть простых машин:
- Рычаг — это жесткая штанга, которая поворачивается и уравновешивается на точке опоры (шарнире или шарнире).Расположение точки опоры относительно концов штанги повлияет на механическое преимущество рычага.
- Колесо и ось тесно связаны с простыми рычагами и современными зубчатыми передачами. С помощью этого инструмента большая окружность колеса привязана к меньшей окружности оси, поэтому оба вращаются вместе с точкой опоры в центре колеса. У вас есть механическое преимущество плюс возможность совершить полный оборот оси.
- Наклонная плоскость экономит энергию, позволяя поднимать или опускать объект с меньшей силой, чем при физическом подъеме и опускании. Механическое преимущество определяется углом наклона. Это ключевой момент при использовании автоматизации для перемещения предметов на конвейере с одного уровня на другой.
- Клин может разделять две поверхности, как дверной упор, разделять две поверхности, как топор, или соединяться и закрепляться, как с помощью гвоздя или винта.Механическое преимущество достигается за счет длины уклона к ширине.
- Шкив является продолжением колеса и оси. Добавив к колесу ремень, веревку, цепь или шнур, можно перемещать объект вверх, вниз, назад или вперед. Механическое преимущество достигается за счет добавления дополнительных шкивов, известных как блокировка и захват. Дополнительные шкивы и ремни увеличивают подъемную силу без дополнительных физических усилий.
- Винт — это крутящий момент, преобразованный в линейное действие, которое регулирует высоту или глубину — представьте навинчивающуюся крышку или клапан (кран).Механическое преимущество винта зависит от его окружности и шага резьбы. Чем меньше шаг между резьбами винтов, тем больше механическое преимущество.
Механические или механизированные компоненты увеличивают входное усилие, чтобы завершить работу с меньшим энергопотреблением, что обеспечивает механическое преимущество. Если входная сила меньше выходной силы, вы получаете механическое преимущество. Механические силовые передачи предназначены либо для создания и управления крутящим моментом, либо для определения векторного разрешения силы.
Механические части машины взаимодействуют вместе как сложная машина по адресу:
Вот пример механических частей, работающих вместе с двигателем для достижения преимущества механической мощности. Двигатель вращает один вал, но вал с помощью подшипников может передавать мощность на несколько устройств через шкивы и шестерни.
Тяговое соединение
Два или более стержня соединены (шарнирными соединениями, шарнирами скольжения или шарнирными соединениями) с одним стержнем, имеющим фиксированную точку.Когда одна ссылка перемещается, другие следуют относительно фиксированной ссылки. Четырехрычажная навеска чаще всего применяется в машиностроении. Роботизированные захваты могут быть сконструированы из рычажных механизмов, шестерен и пальцев.
Вал
Простое определение вала — это шток или шест. Многие инструменты включают вал, например отвертку. Вал имеет круглое поперечное сечение, которое может быть сплошным или полым в зависимости от области применения. В машине вал может быть таким же простым, как удлинение ручки дверной муфты или сложным вращающимся элементом, который принимает и / или передает мощность.В тяжелых условиях эксплуатации вращающийся вал будет поддерживаться подшипниками с обоих концов, а между валом и подшипниками будет нанесена смазка масляной пленкой для дальнейшего уменьшения трения.
Подшипник (и)
Подшипники с множеством доступных опций предназначены для уменьшения трения между движущимися частями и контроля нежелательного движения без нарушения желаемого движения. Для радиального вращения, как и в валах, подшипники имеют круглое поперечное сечение и зажаты между вращающимся внутренним кольцом и неподвижным наружным кольцом.Другие движения, достигаемые с помощью подшипников, включают линейное движение ящиков, сферическое вращение шаровых шарниров и шарнирных движений дверей.
Хотите узнать больше о линейных подшипниках? Прочтите наш блог TecTalk «Руководство по линейным подшипникам и рельсовым направляющим».
Зубчатая передача
Зубчатые передачи передают движение и мощность к другим механическим компонентам машины и между ними. Системы зубчатых колес сильно различаются и маркируются в соответствии с формой, конструкцией зуба и конфигурацией осей.
Муфта
Муфты — это устройства, которые соединяют части машинного оборудования и обеспечивают свободное перемещение от одной части к другой. Правильно спаренная муфта прослужит долгие годы и не передаст напряжение или неисправность сопряженным компонентам. При замене муфты важно правильно подобрать размер. Избыточный или заниженный размер приведет к неэффективной конструкции. Чтобы определить правильную муфту для работы, необходимо тщательно продумать роль конкретной муфты.Существует множество вариантов с различными атрибутами, из которых можно выбирать, включая передачу крутящего момента, скорость приложения и выравнивание.
Конвейер
Конвейер — это механическое погрузочно-разгрузочное устройство, которое перемещает продукты между точками с минимальными усилиями. Конвейер состоит из рамы, опоры, привода, подшипников и конвейерной поверхности, которая может состоять из ленты, роликов или колес. Приводимый в действие двигателем, силой тяжести или вручную, тип конвейера, его рама и компоненты могут быть сконфигурированы в различных формах и снабжены компонентами для обратной связи.Следует позаботиться о том, чтобы поверхность конвейера оставалась свободной от уноса материала, чтобы рабочие компоненты оставались прозрачными и чистыми.
Это видео является отличным примером современных механических и конструктивных компонентов в сочетании с электрическими и электронными элементами управления.
Электрические компоненты
Движение машины в автоматизированной системе использует различные электрические средства и среды для обеспечения и поддержки передачи энергии.Типичная автоматизированная машина использует комбинацию электрических, электронных и электромеханических технологий для перемещения груза.
Эти технологии выполняют определенные функции в автоматизированном оборудовании и представлены множеством полевых устройств. Некоторые устройства предназначены для обеспечения электрического или электромеханического толчка, в то время как другие обеспечивают электронную сигнализацию. Различия между устройствами заключаются в схемах и дополнительных компонентах внутри.
Электрооборудование
Электрические устройства предназначены для направления электроэнергии для энергоснабжения и распределения электроэнергии.Эти устройства преобразуют электрический ток в свет, тепло или движение. Если устройство строго использует электричество для энергии и распределения электроэнергии, оно считается электрическим.
Эти устройства обычно находятся в шкафу управления станком. Переменный ток (АС) течет от основного источника питания здания в распределительную коробку машины. Электрические устройства предназначены для управления подачей тока в машину по цепям. Электрическая цепь представляет собой петлю, которая проводит поток энергии к нагрузке и обратно.
Электрическая цепь состоит из четырех основных частей:
- Источник питания обеспечивает энергией нагрузку и состоит из следующих компонентов:
- Voltage — Обеспечивает толчок электрических зарядов. Это давление, которое перемещает электрический заряд.
- Ток — Возникновение напряжения создает ток электронов. Без напряжения не было бы тока.
- Сопротивление — Электропроводность основания влияет на сопротивление удару.Степень сопротивления зависит от размера и состава основы.
- Провод обеспечивает проход. Электрическая энергия передается по металлическим проводам, таким как медь и алюминий.
- Переключатель управляет схемой, добавляя метод переключения между разомкнутым и замкнутым, следовательно, включенным или выключенным.
- Нагрузочное устройство является частью контура цепи. Мощность течет через устройство, активируя его.
Электронные устройства
В высшей степени согласованная взаимосвязь между напряжением, током и сопротивлением позволяет еще лучше контролировать цепи и дает возможность получать более значимые результаты.
Закон Ома гласит [V (напряжение) = I (ток) x R (сопротивление)]
Мы контролируем любую из этих переменных, управляя двумя другими. Это подводит нас к электронным компонентам.
Электронные компоненты — это инструменты, используемые для управления этими переменными и, следовательно, схемой. Добавляя активный и пассивный электронный компонент в типичную электрическую схему, мы манипулируем электрическим током для создания сигналов, которые передают связь между электронными машинными устройствами.В зависимости от электронного компонента используются возможности усиления сигнала, вычислений и передачи данных.
Ключевые элементы конструкции электронной схемы:
- Конденсатор — компонент с двумя выводами, который накапливает энергию в электрическом поле электростатически.
- Резистор — пассивный двухконтактный компонент, обеспечивающий электрическое сопротивление в цепи.Снижает напряжение и ток.
- Диод — устройство с двумя выводами, которое ограничивает поток тока в одном направлении, как обратный клапан. Когда-то он в основном состоял из вакуумной трубки с газом, но теперь он почти полностью заменен полупроводниковым материалом и считается твердотельным компонентом.
- Транзистор — трехконтактное устройство, выполняющее две функции. Сделанный из полупроводникового материала, он действует как переключатель или усилитель для электронных сигналов, контролируя поток напряжения и тока.Считается твердотельным компонентом.
- Преобразователь — Преобразователи — это устройства, которые преобразуют энергию из одной формы в другую. Приводы — это одна из форм преобразователя. Преобразователи действуют как сенсоры, поскольку они принимают, реагируют и передают системные сигналы, как при использовании в качестве термопары.
В современной автоматизации электронные устройства содержат специализированные интегральные электронные схемы, которые образуют систему схем. Схемы рассредоточены по полупроводниковому материалу пластины и упакованы внутри микросхемы.Полупроводниковые материалы не являются проводниками или изоляторами. Полупроводник находится между ними. Эта технология популярна, потому что ее носителями заряда (электронами и дырками) легко управлять с помощью внутренних (легирование бором или фосфором) и внешних (температура, свет и т. Д.) Факторов.
Устройства, полностью основанные на полупроводниковых компонентах, считаются твердотельными. Современные транзисторы и диоды, интегральные схемы, светодиоды (LED) и жидкокристаллические дисплеи (LCD) — все это твердотельные компоненты.На рынке два примера твердотельных устройств, используемых в автоматизации, включают реле и датчики. Эти устройства изначально продавались и продаются в электромеханическом исполнении. Твердотельные устройства выполняют те же функции, что и их электромеханические аналоги, за исключением движущихся частей.
Электромеханические устройства
Электромеханическим считается устройство, имеющее как механический, так и электрический компонент. Эти устройства преобразуют электрическую энергию в механическое движение.Механическое движение также можно использовать для создания электрического выходного сигнала, примером чего является пьезоэлектрическая технология.
Электромеханические компоненты широко используются в современной автоматизации, но находятся под угрозой из-за технологий, которые предлагают приведение в действие без движущихся частей, таких как твердотельные. На данный момент электромеханические и электромагнитные исполнительные элементы по-прежнему пользуются спросом из-за более низкой цены и других преимуществ. Преимущество использования электромеханического компонента заключается в его способности коммутировать более высокие токи нагрузки без помощи дополнительных деталей для охлаждения контура.Твердотельные компоненты часто требуют дополнительных радиаторов, чтобы избежать перегрева схемы
Защита цепи
Устройства защиты цепей защищают промышленное оборудование от избыточного количества энергии, которое может вызвать повреждение и / или проблемы с безопасностью. Это важная часть любой автоматизированной системы.
Автоматические выключатели
Автоматические выключатели автоматически предотвращают короткие замыкания, а также опасные или избыточные значения температуры и тока в электрических системах.Они прерывают подачу энергии к неисправному оборудованию, что защищает компоненты и проводку от повреждений.
Магазин для автоматических выключателей
Выключатели
Выключатели-разъединителиобеспечивают максимальную безопасность персонала, гарантируя, что цепь полностью обесточена для обслуживания.
Магазин разъединителей
Органы управления двигателем
Электрическое управление требуется для всех двигателей, от простого включения / выключения до сложных приложений с регулируемой скоростью.
Линейные реакторы
Сетевые реакторы — это электромагнитные устройства, используемые в качестве индукторов для защиты частотно-регулируемых приводов (ЧРП) и других устройств от электрических помех, таких как скачки напряжения, скачки и переходные процессы. Сетевые дроссели могут ограничивать ток и вредные гармоники от привода.
Цех линейных реакторов
Если реле предназначены для работы в качестве переключателей в ситуациях низкого напряжения, контакторы включают и выключают ток в ситуациях высокого напряжения.Они используются для переключения двигателей, конденсаторов и другого сильноточного дренажного оборудования. Контакторы выбираются в соответствии с номинальной мощностью нагрузки и используются для управления электрическими нагрузками без обеспечения защиты от перегрузки.
Магазин контакторов
Частотно-регулируемые приводы (ЧРП)
VFD или инвертор — это привод управления движением, который управляет двигателем, преобразуя переменный ток в постоянный, а затем регулируя подаваемую частоту и напряжение. Они регулируют скорость двигателя в соответствии с требованиями к мощности, что обычно приводит к экономии энергии.Магазин частотно-регулируемых приводов
Силовые компоненты
КомпонентыPower обеспечивают стабильное, безопасное и эффективное питание ваших электрических устройств.
Трансформаторы
Трансформаторы буферизуют, контролируют или регулируют напряжение переменного тока для гибкого управления мощностью от входной до выходной. Они доступны для различных напряжений переменного тока, токов и типов подключения.Магазин трансформаторов
Источники питания
Блок питания предназначен для преобразования электрического тока от источника к характеристикам требуемой нагрузки.Цех блоков питания
Кнопки
Кнопка управляет потоком электричества между двумя контактами. Действие включения или выключения зависит от того, является ли оно нормально разомкнутым (NO) или нормально замкнутым (NC). Кнопки часто имеют цветовую маркировку в зависимости от функции, чтобы не запутать оператора. При отсутствии электрических цепей кнопки могут быть соединены механическими связями для выполнения нескольких действий, таких как запуск или остановка другой схемы кнопки.Магазин кнопок
Реле
Реле — это электрический или электронный переключатель, который размыкает и замыкает цепи. Цепи управляются размыканием и замыканием контактов в другой цепи. Реле обычно используются для переключения меньших токов и не используются с энергопотребляющими устройствами.
Электромеханический Vs. Твердотельные реле (SSR)
Электромеханические реле идеально подходят для тяжелых условий эксплуатации и могут работать при переменном или постоянном токе, в то время как твердотельные реле могут работать только в одном или другом.Они также являются более экономичным выбором, если есть ограничения по стоимости, однако твердотельные реле имеют бесконечный срок службы из-за отсутствия движущихся частей. Магазин твердотельных релеХотите узнать о твердотельных реле? Прочтите наш блог TecTalk «Твердотельные реле: 3 причины для перехода».
Реле с выдержкой времени
Реле с временной задержкой выполняют ту же функцию, что и типичное реле управления, но со встроенной временной задержкой.Вместо того, чтобы открывать и закрывать выходы при подаче напряжения на катушку, они открываются и закрываются до или после определенного времени.Магазин реле с выдержкой времени
Сенсорные переключатели
Сенсорный переключатель — это устройство, которое преобразует физическое значение (вход) в электрический сигнал (выход). Активным элементом датчика является преобразователь. Датчики — жизненно важная часть автоматизации. Система управления зависит от датчиков сырых данных для размыкания и замыкания цепи.
Датчикивыбираются на основе экологических и экономических факторов, а также характеристик датчика. В области автоматизации вы можете ожидать найти широкий спектр датчиков, которые получают доступ и сообщают о функциях машины, включая движение, давление, температуру, свет и т. Д.
Датчики приближения
Датчик приближения обнаруживает и измеряет физические атрибуты без прикосновения. Собранные измерения передаются обратно в устройство управления, которое, в свою очередь, устанавливает команду вывода.Индуктивные датчики обнаруживают только металлические объекты, емкостные датчики обнаруживают металлические и неметаллические объекты, а ультразвуковые датчики обнаруживают как прозрачные, так и очень темные объекты.Магазин индукционных датчиков | Магазин емкостных датчиков | Магазин ультразвуковых датчиков
Фотоэлектрические датчики
Фотоэлектрические датчики используют луч света для определения присутствия, отсутствия или расстояния до объекта. Эти датчики обычно используются для обнаружения больших расстояний или неметаллических объектов.Наиболее распространенные типы фотоэлектрических датчиков включают рассеянный, световозвращающий и сквозной луч.Магазин фотоэлектрических датчиков
Гидравлические силовые устройства
Гидравлические и пневматические технологии относятся к гидравлической энергии. Гидравлическая энергия — это метод передачи энергии. Поскольку ни один метод не является лучшим для всех видов автоматизации, гидравлическая энергия обычно работает в сочетании с передачей электрической и механической энергии.
Преимущества гидравлической энергии перед передачей электрической и механической энергии:- Производит линейное движение без механической помощи вращающего устройства
- Обеспечивает высокий крутящий момент при меньшей занимаемой площади
- Регулирующие клапаны — экономичный вариант управления
- Может быть сконфигурирован для большей безопасности в воспламеняющихся средах
Гидравлические и пневматические технологии, как подмножества гидравлической энергии, похожи, но имеют существенные различия.Оба они направляют жидкость для передачи энергии и имеют общие терминологию и категории компонентов, но на этом сходство заканчивается. Разница между пневматикой и гидравликой заключается в типе жидкости. Для передачи энергии пневматика направляет газы, а гидравлика — жидкости. Различия в средах создают серьезные различия в результатах и приложениях.
Пневматические компоненты
Пневматикаможет обеспечить более мягкое и смягченное давление, необходимое для многих автоматизированных задач.Пневматическая технология использует сжатый воздух или другой инертный газ для передачи энергии при срабатывании. Пневматические системы — простое решение для тех операций, которые требуют быстрого реагирования и передачи энергии в непосредственной близости.
При сравнении пневматических систем с другими моделями трансмиссии преимущества включают доступ к недорогим компонентам, простоту установки и неограниченный доступ к атмосферным газам (воздуху). Хотя воздух бесплатный, эта технология требует дополнительных затрат.Воздух внутри системы необходимо сжать и очистить.
Для сжатия газа требуется большое количество энергии, поэтому долгосрочные эксплуатационные расходы могут быть выше, чем с другими моделями передачи энергии. Также необходимо подготовить сжатый воздух, чтобы вода и загрязняющие вещества не попали в вашу систему. Вам нужно будет применить фильтры и осушители воздуха, чтобы система оставалась чистой и сухой.
Воздушные клапаны
Клапаны помогают останавливать и запускать поток воздуха в пневматической системе.Они могут быть ручными, как обратный клапан, или электрическими, как соленоидный клапан.
Магазин пневмоклапанов
Подготовка воздуха
Компоненты подготовки воздуха обеспечивают максимальную производительность и работоспособность пневматической системы, обеспечивая чистый и сухой воздух с регулируемым давлением. Воздушные фильтры защищают работу машины, очищая поступающий воздух. Регуляторы воздуха обеспечивают постоянное давление для оптимальной работы пневматических устройств.Пневматические лубрикаторы позволяют уменьшить утечку, замедлить износ и увеличить скорость пневматических деталей. Комбинированные блоки FRL (фильтр / регулятор / лубрикатор) объединяют эти функции в одном блоке.
Цех подготовки воздуха
Воздушные цилиндры
Цилиндры перемещают груз по прямой линии с помощью поршневого штока. Сжатый воздух толкает или втягивает шток поршня в цилиндр и из него. Двумя ключевыми параметрами пневмоцилиндров являются ход и размер отверстия.Под ходом понимается расстояние, на которое выдвигается поршень или шток цилиндра, когда он приводится в действие. Отверстие относится к диаметру пневматического цилиндра. Чем больше размер отверстия, тем большее давление или сила может оказывать цилиндр.
Магазин пневмоцилиндров
Хотите узнать больше о пневматических компонентах? Прочтите наш блог TecTalk «Пневматические компоненты: промышленное руководство».
Гидравлические компоненты
Гидравлические системы обеспечивают постоянную силу и крутящий момент в приложениях, где требуются более высокие усилия, чем могут генерировать пневматические или электромеханические системы.В гидравлических системах для передачи мощности используется сжатая жидкость, обычно масло (гидравлическая жидкость). Эта жидкая энергия является умножителем силы, и ею легко управлять с помощью простых кнопок и рычагов управления.
Благодаря небольшому количеству движущихся частей и простоте управления гидравлика может быть безопасной, простой и экономичной. У использования масел Liquid Power есть свои недостатки. Прежде чем выбрать гидравлическую систему, важно понять опасности и общий беспорядок гидравлических жидкостей в вашей производственной среде.Гидравлические линии протекают и могут разорваться, что может привести к травмам рабочих. Также существует возможность возгорания в опасных средах.
Гидравлическая жидкость
Гидравлическая жидкость, помимо силовой передачи, выполняет четыре функции. Эти функции заключаются в передаче тепла для охлаждения, удалении загрязнений, герметизации и смазке.
Гидравлические клапаны
Гидравлические клапаны направляют поток жидкости через систему и активируются электронным или механическим способом.Эти клапаны регулируют поток жидкости от насоса к другим гидравлическим компонентам и обычно используются для управления направлением гидроцилиндра или двигателя.
Гидравлические цилиндры
Гидравлические цилиндры — это механические приводы, которые обеспечивают однонаправленную силу посредством однонаправленного хода. Два основных типа цилиндров — сварные и стяжные.
Гидравлические насосы
Гидравлические насосы вызывают движение и поток жидкости и преобразуют механическую энергию в энергию жидкости.Устройства управления
Сложные системы автоматизации легче понять, если их разбить на части. Чтобы лучше общаться в производственном цехе, заводской персонал относится к деталям машин по уровням. В автоматизации компоненты и системы управления — это те, которые передают данные устройствам полевого уровня, которые, в свою очередь, выполняют действие или возвращают информацию. Логический компонент или программное обеспечение в системах управления или компонент ПЛК предназначен для сканирования входов, сканирования кода и установки выходов для полевых устройств на основе заранее запрограммированных инструкций.
Промышленные контроллерыпредназначены для приема входных сигналов и передачи предварительно запрограммированных инструкций устройствам полевого уровня. Существует два типа управления — непрерывное и дискретное.
При непрерывном управлении параметры и переменные являются аналоговыми и непрерывными. Аналоговые сигналы являются переменными и имеют более одного состояния, не только «включено» и «выключено», но также и между ними. При дискретном управлении используются двоичные цифровые сигналы. Цифровые сигналы либо «включены» (двоичная 1), либо «выключены» (двоичная 2).
Поскольку в современной автоматизации используются как непрерывные, так и дискретные средства управления вводом / выводом для управления множеством функций машины, многие системы управления спроектированы для передачи сигналов обоих типов с помощью схем или компонентов преобразования.
Человеко-машинный интерфейс (HMI)
HMI — это программируемые машинные интерфейсы. Это устройство позволяет оператору напрямую подключаться к системе машины для контроля входов и выходов и управления.Магазин человеко-машинного интерфейса
Хотите узнать больше о HMI? Прочтите наш блог TecTalk «Понимание HMI».
Программируемый логический контроллер (ПЛК)
ПЛК чаще всего используются в автоматизации, где есть ограниченный человеческий вклад и нет необходимости в расширенных интерфейсах. Это раннее устройство управления, обычно программируемое с использованием релейной логики, было разработано так, чтобы быть удобным для пользователя. Если вы понимаете логику проводного реле, вы будете чувствовать себя как дома, программируя это устройство.Программирование может выполняться с вашего ПК через последовательное или USB-соединение.Магазин ПЛК
Хотите узнать больше о ПЛК? Прочтите блог TecTalk «Объяснение ПЛК».
Ввод / вывод полевой шины
Fieldbus состоит из серии сетевых полевых устройств, которые последовательно обмениваются данными по шине 31,25 кГц. В системе fieldbus устройства могут обмениваться данными между собой и главной системой управления с помощью одной пары проводов.При использовании fieldbus ваши данные не ограничиваются измеряемой переменной, но также включают диагностические данные, информацию о состоянии и аварийные сигналы.
Магазин для ввода / вывода Fieldbus
Хотите узнать больше о вводе-выводе Fieldbus? Прочтите наш блог TecTalk «Общие сведения о системах ввода-вывода Fieldbus».
Продукция промышленной безопасности
Рост автоматизации производственных цехов привел к появлению новых проблем и возможностей в области безопасности.Проблемы включают в себя удержание рабочего подальше от движущихся частей и возможность в случае чрезвычайной ситуации немедленно остановить машину. Используя те же компоненты, что и в автоматизации, производители разработали высокотехнологичное оборудование для обеспечения безопасности, чтобы заполнить потребности и пробелы.
Защитные световые завесы
Световые завесы безопасности обеспечивают защиту автоматизированного оборудования с помощью фотоэлектрических лучей, определяющих присутствие. Если луч сломан, на систему управления машиной посылается сигнал остановки.Магазин световых завес безопасности
Хотите узнать о световых завесах безопасности? Прочтите наш блог TecTalk «Защитные световые завесы: один из способов защитить ваши машины.»
Кнопка аварийной остановки
Электромеханический выключатель аварийной остановки (кнопка экстренной остановки) не является обычным кнопочным выключателем. Кнопка аварийной остановки представляет собой легко идентифицируемую красную кнопку с желтым фоном и имеет удобную форму гриба. Он напрямую подключен к нормально замкнутому контакту опасной нагрузки, поэтому отключение происходит мгновенно.Магазин кнопок аварийной остановки
Соединительные кабели и жгуты проводов
Компоненты машин используют кабели для распределения энергии и передачи данных.Кабель предназначен для подключения устройств и проведения работ без радиочастотных помех (RFI) и электромагнитных помех (EMI). Разъемы представляют собой штекеры на обоих концах кабеля. Проводник — это закрытый провод. Слой (слои) экрана предотвращает помехи. Кабели могут быть изготовлены по индивидуальному заказу в соответствии с геометрическими и электрическими характеристиками машины. Количество кабелей, необходимых для выполнения всех работ внутри машины, часто требует конфигурации в виде сборок или жгутов проводов.Существует множество систем управления кабелями, позволяющих укротить непослушную путаницу кабелей.
Магазин соединительных кабелей | Магазин кабельной разводки
Соединительный кабель | Жгут проводов | Устройство разгрузки натяжения кабеля |
Машинная связь
Сегодня автоматизированные машины строятся с широким ассортиментом компонентов, способных взаимодействовать друг с другом.Возможность подключения стала первым приоритетом при проектировании машины. Сетевые коммуникации передаются от компонента к компоненту или от системы к системе через аналоговые и / или цифровые сигналы или другие промышленные протоколы связи. По беспроводной сети или по проводным соединениям связь между машинами осуществляется по стандартизованным протоколам связи.
Так же, как у вас есть почтовый адрес, компьютеры, ПЛК и другие интеллектуальные устройства управления имеют карту сетевого интерфейса (NIC) и адрес интернет-протокола (IP) с уникальным кодом доступа к машине (MAC).
Существует два основных протокола связи, доступных для на основе :- Протокол дейтаграмм пользователя (UDP)
- Протокол управления передачей (TCP)
Ключевые слова здесь «на основе». Устройства имеют различные дополнения протокола в зависимости от конкретных функций. Сетевые протоколы позволяют устройствам идентифицировать, подключаться и обмениваться информацией.
Ключевые протоколы промышленной сети связи включают:
Ethernet
Ethernet — это высокоскоростной метод подключения нескольких компьютеров к локальной сети (LAN).Преимущества этой системы включают протоколы, которые ускоряют и защищают передачу информации между пользователями сети. Промышленные установки жестко относятся к оборудованию Ethernet. При использовании в промышленных условиях рекомендуется использовать промышленный корпус и надежную электронику.
Полевая шина
Благодаря множеству протоколов, используемых в промышленных условиях, Fieldbus работает в сети. Сеть может быть настроена в различных топологиях, включая гирляндную цепь, ветвь, звезду и кольцо. Fieldbus использует несколько ключевых устройств, включая блок данных ввода / вывода с несколькими соединениями, полевое распределительное устройство и источник питания для связи между полевыми устройствами и контроллером.К преимуществам относится сокращение разводки в удаленных экземплярах, но протоколы разборчивы, поэтому разбиение устройств на уровни может быть сложным.
Сеть Wi-Fi
Популярная беспроводная сеть Wi-Fi — это сетевая технология, использующая радиоволны для высокоскоростных сетей и подключения к Интернету. Нет необходимости в проводных соединениях.
Сотовая связь
Сотовая связь между машинами используется в промышленной автоматизации. Сотовая связь позволяет собирать данные в режиме реального времени и более эффективна для организаций, которые используют корпоративную систему и имеют обширную географическую зону покрытия.
Bluetooth
УстройстваBluetooth предназначены для подключения к другим устройствам Bluetooth на небольших расстояниях. Устройства Bluetooth могут работать без Wi-Fi или сотовой связи, либо они могут получать доступ к сети через маршрутизатор. Устройства Bluetooth используются в промышленной автоматизации. Преимущества Bluetooth включают меньшее количество проводов и повышенную безопасность за счет связи на малых расстояниях.
По мере того, как американские производители наращивают усилия по автоматизации, проблемы с подключением будут продолжать подниматься, а решения устраняться.Отраслевые тенденции показывают принятие и отвращение как к старым, так и к новым коммуникационным технологиям.
Новые технологии, которые требовали дорогостоящих проприетарных интерфейсов и оборудования, уступают место открытым стандартам, модели Интернет-протокола (IP) и возможности подключения к сети Ethernet. Производители, использующие как старое аналоговое оборудование, так и новое цифровое оборудование, стремятся создать технологии для устранения этих пробелов. Функциональная совместимость — это ключевое слово сейчас и в будущем.
Заключение
Компоненты машины, хотя и независимы, все работают вместе как система, влияющая на движение. Современные компоненты автоматизированных машин и конструкции систем включают в себя аспекты самых ранних механических устройств до сложных устройств связи и логического управления сегодня. У инженеров-проектировщиков машин есть множество вариантов при выборе строительных блоков для своих машин, но конечная цель проектирования — выполнить работу с максимальной эффективностью.Если вы понимаете работу или нагрузку, которая должна быть перемещена через систему, и имеете базовое представление о том, что создает движение вашей машины, вам будет легче индуктивно завершить свои следующие шаги. Мы надеемся, что этот обзор был полезен и дал вам более полное представление о компонентах автоматизации машин. Как поставщик промышленных деталей и эксперт по автоматизации на заказ, мы можем помочь вам с вопросами, касающимися компонентов машин и проектирования систем автоматизации. Пожалуйста, дайте нам знать, чем мы можем вам помочь.
Machine Control — основы
Управление машинами приобретает все большее значение для различных типов строительного оборудования, включая грейдеры, бульдозеры и, в последнее время, экскаваторы.Однако до его внедрения операторы должны были вручную проверять оборудование для выравнивания и позиционирования — процесс, который был менее точным, отнимающим много времени и сопряженным с более высокими рисками безопасности из-за близости проверяющих или банкиров к машинам. Когда начали развиваться 2D- и 3D-технологии, начали развиваться и ранние технологии управления машинами. Предоставляя операторам доступ к простым визуальным подсказкам, эта ранняя технология, которая часто использовалась, показывает системы, демонстрирующие глубину резания, и позволяла контролировать отвал бульдозера и грейдера и удерживать их на уровне.
Для этого были установлены вращающиеся лазеры для передачи сигналов, которые могли улавливаться датчиками, установленными на бульдозерах или грейдерах. Это давало операторам основную информацию, необходимую им для грейдера или бульдозера. Тем не менее, по сравнению с современными системами управления машинами, эти ранние системы все еще были очень ограничены в предоставлении полной и точной картины, а также часто были слишком дорогими или сложными.
Современные вызовы отрасли Перенесемся в наши дни, и строительная отрасль сталкивается с рядом серьезных проблем.Не секрет, что в сектор не хватает свежих талантов. В частности, сектор испытывает трудности с привлечением молодежи, и, как следствие, становится меньше операторов, вступающих в эту профессию.
Если эта тенденция сохранится, отрасль останется с нехваткой опытных и надежных операторов, а это означает, что на качество и производительность проектов повлияет значительный дефицит навыков. Чтобы достичь целей строительства и решить проблему нехватки навыков, отрасль обращается к автоматизированному управлению машинами, чтобы еще больше улучшить свой рабочий процесс.
Помимо простого предоставления операторам визуального руководства по расположению ковша или отвала, автоматизированное управление машиной перемещает отвал в горизонтальное положение, взаимодействуя с гидравликой машины. В отличие от обычного управления машинами, технология автоматизированного управления возлагает ответственность за точность и скорость на технологии, повышающие производительность. Это означает, что благодаря использованию этой технологии новые или менее квалифицированные операторы могут работать как профессионалы, и даже самые опытные операторы могут работать лучше и быстрее.
Насколько хорошо внедрено автоматизированное управление машинами?Если посмотреть на текущую ситуацию в сфере строительства, становится ясно, что, несмотря на ее значительные преимущества, автоматизация управления машинами не применяется на всех машинах с одинаковой скоростью. Фактически, несмотря на то, что автоматизация применяется на таких машинах, как грейдеры и бульдозеры, использование экскаваторов было намного медленнее: уровень внедрения автоматизированного управления машинами на этих машинах в настоящее время оценивается примерно в 10% в Европе по сравнению с более чем 50% для бульдозеров.В прошлом это было неудивительно, поскольку, хотя раньше в отрасли было стабильное предложение квалифицированных рабочих, потребность в автоматизации экскаваторов не считалась высокой. Также труднее доказать увеличение производительности экскаваторов, а это означает, что было трудно оценить, насколько велика потребность в автоматизации. Тем не менее, очевидно, что сейчас отрасли необходимо пересмотреть это требование. В связи с повышением производительности и нехваткой квалифицированных операторов строительство должно учитывать преимущества, которые могут принести инвестиции в автоматизированное управление машинами.
(PDF) Управление станками
Йорам Корен
Университет
из
Мичиган,
Анн-Арбор,
Ml
48109
Управление станками
В этой статье рассматривается прогресс в разработке станков контроль за последние три десятилетия.
Обсуждаются три типа управления: (i) контуры сервоконтроля, которые управляют осями
отдельных
единиц
станка
, (ii) интерполяторы, координирующие движение нескольких осей,
и (Hi ) адаптивное управление, которое регулирует параметры резки в реальном времени, чтобы максимизировать производительность системы
.Мы рассматриваем выбор самых передовых методов, используемых
в каждом из этих типов, и делаем выводы на основе экспериментальных результатов.
1 Введение
Управление станками — относительно новая область, начавшаяся
в начале 1950-х годов с изобретения Троллейного станка с числовым программным управлением
(NC) Джоном Парсонсом в Траверс-Сити,
, Мичиган, США.
с субподрядом Лаборатории сервомеханизма Массачусетского технологического института
[14].
Несмотря на важность этого изобретения, скорость превращения NC в США была очень низкой. Главный прорыв в
NC произошел в начале 1970-х годов с появлением Com-
puter Numerical Control (CNC), в котором специализированный компьютер
заменил большую часть цифровых аппаратных плат управления NC.
Примерно в то же время несколько компаний (например, Bendix
[54]) начали разрабатывать системы адаптивного управления (AC) для инструментов ma-
chine.Один из первых станков с ЧПУ / переменного тока, разработанный
Дж. Тласти и Ю. Корен в 1973 году [63], использовал компьютер HP-2100 com-
в качестве контроллера, который запускает как обычное ЧПУ, так и
переменного тока. программы.
Типичное управляющее программное обеспечение систем ЧПУ
состоит из двух основных частей: сервоуправления (уровень I) и интерполятора (уровень
II), который координирует осевые движения станка. AC pro
грамм вместе с другими программами компенсации ошибок расположены
на более высоком уровне (Уровень 3) иерархии управления.Уровень 4 —
, обычно рассматриваемый как контрольный уровень, который получает обратную связь
от измерений готовой детали или от других контролеров
.
Эта общая многоуровневая архитектура управления изображена на
Рис. 1. Соответственно, в следующих разделах рассматриваются достижения
в сервоуправлении, интерполяторах и методах адаптивного управления / компенсации.
2 Сервоконтроллер для станков
Задача сервоконтроллера — уменьшить ошибки осевого положения
и ошибки контура при операциях обработки [12, 13,
26].
Термин «ошибка контура» используется для обозначения составляющей ошибки
, ортогональной желаемой траектории (т. Е. Отклонения
местоположения фрезы от желаемой траектории). Ошибка контура
при обработке желаемого контура на двухкоординатной системе показана
на рис. 2. Уменьшение ошибок контура может быть выполнено тремя основными подходами
: (1) применение сложных осевых контроллеров,
( 2) добавление контроллеров прямой связи и (3) использование контроллера перекрестной связи
.
В первом подходе используются более полные контроллеры, чем простой P-контроллер
(например, нечеткая логика и т. Д.), И, следовательно, уменьшение ошибок положения каждой отдельной оси
достигнуто [2, 7, 9, 10, 22, 27-29, 35]. Второй подход
основан на добавлении контроллера прямой связи (например,
ZPETC) для компенсации ошибок осевого положения [8, 23, 30-
32,
34]. Вышеупомянутые два подхода предназначены для уменьшения осевых ошибок отслеживания
(E и E
y
на рис.2) и тем самым уменьшить результирующую ошибку контура
.
Напротив, философия метода контроля перекрестной связи
[3, 6, 13, 15, 16, 19, 21, 29] заключается в том, что устранение
. Этот документ был представлен в ответ на приглашение к публиковать статьи в
К 75-ЛЕТИЮ НОМЕР ЖУРНАЛА ПРОИЗВОДСТВЕННОЙ НАУКИ И
ИНЖЕНЕРИИ.
Рукопись получена в октябре 1996 года.
Ошибка контура является целью контроллера, а не
уменьшения отдельных осевых ошибок.Следовательно, концепция перекрестной связи
требует построения модели ошибки контура
в реальном времени и ее использования при определении закона управления
, который уменьшает или устраняет ошибку контура.
2.1 ПИД-регулятор. В ПИД-регуляторе сигнал коррекции
представляет собой комбинацию трех компонентов: пропорционального, интеграла
и производной ошибки положения. Задача интегрального (I) контроллера
состоит в том, чтобы устранить установившуюся ошибку, когда входы линейного изменения положения
являются опорными, как в случае линейных сокращений
,
, и отклонить внешние помехи.Однако реализация
«I-controllei» сама по себе вызовет нестабильность, и это
должно быть объединено с пропорциональным действием, чтобы обеспечить стабильную систему
. Производный (D) контроллер помогает в формировании dy-
.динамический отклик системы.Комбинация известна как ПИД-регулятор
.
Две основные проблемы с ПИД-регуляторами в приложении
: (1) плохое отслеживание углов и нелинейный переход
и (2 ) значительные выбросы.Чтобы уменьшить влияние
этих проблем, необходимо тщательное предварительное программирование периодов ускорения и
периодов замедления. Более эффективным методом является использование
других типов контроллеров.
2.2 Контроллеры с нечеткой логикой. При прецизионной обработке
трение в движущихся компонентах (ходовые винты, направляющие и т. Д.)
станков может вызвать значительные ошибки. Однако
очень сложно предсказать и смоделировать характеристики трения.
При низких скоростях трение может вызвать относительно большие ошибки контура
, особенно когда требуется реверс в направлении движения
оси. Другая проблема возникает в случаях, когда вязкое трение
является доминирующим (например, когда используются гидростатические направляющие
). В этих случаях трение становится больше
по мере увеличения скорости подачи и приводит к большим ошибкам положения или скорости
.
В общем, сила трения имеет нелинейные характеристики,
изменяется в зависимости от нагрузки на станок, и зависит от положения
, а также от скорости [1].
Такие методы, как адаптивное управление [5, 33] и нелинейный контроллер
[17] на основе моделей трения, были применены в
компенсации трения моторных приводов и манипуляторов роботов. Однако
по причинам, указанным выше, не применимы
к станкам. Другой подход к решению этой проблемы
— это использование основанного на правилах метода нечеткой логики, а не стратегии компенсации трения на основе модели
.Управление с нечеткой логикой
не требует точной модели процесса и устойчиво к помехам
, что допускает большую неопределенность и вариации в поведении процесса
.
Контроллер нечеткой логики, состоящий из трех основных частей:
процесса фаззификации, механизма вывода с базой правил и
процесса дефаззификации, показан на рис. 3 [9]. Контроллер
имеет два входа: ошибку положения E и ее цифровую производную
AE.В процессе фаззификации эти четкие входные данные с одним значением
отображаются в нечеткие множества.