Исследование электропневмоклапана
|
Содержание 2
Введение 3
1 Состояние вопроса 5
1.1 Формулирование актуальности, цели и задач проекта 5
1.2 Анализ исходных данных и известных решений 6
1.2.1 Гравитационные процессы обогащения 6
1.2.2 Флотационный метод обогащения 9
1.2.3 Магнитный метод обогащения 9
1.2.4 Электрический метод обогащения 11
1.2.5 Специальный метод обогащения 12
2 Аппаратная часть 18
2.1 Обзор устройства пневмоклапана 18
2.2 Разработка структурной схемы 19
2.3 Выбор схемы системы электропитания пневмоклапана 20
2.4 Выбор схемы системы управления электропневмоклапана 23
2.5 Выбор схемы заряда конденсаторного накопителя энергии 28
3 Расчет и моделирование схем в программе Micro-Cap 30
3.1 Расчет и моделирование механической подсистемы 30
3.2 Расчет и настройка схемы формирователя тока возбуждения 43
3.3 Расчет и настройка схемы управления формирователем тока возбуждения 52
3.4 Выбор тиристоров для моста Ларионова 59
4 Разработка печатной платы 63
Заключение 71
Список используемой литературы 73
Приложение А Перечень элементов 76
Введение 3
1 Состояние вопроса 5
1.1 Формулирование актуальности, цели и задач проекта 5
1.2 Анализ исходных данных и известных решений 6
1.2.1 Гравитационные процессы обогащения 6
1.2.2 Флотационный метод обогащения 9
1.2.3 Магнитный метод обогащения 9
1.2.4 Электрический метод обогащения 11
1.2.5 Специальный метод обогащения 12
2 Аппаратная часть 18
2.1 Обзор устройства пневмоклапана 18
2.2 Разработка структурной схемы 19
2.3 Выбор схемы системы электропитания пневмоклапана 20
2.4 Выбор схемы системы управления электропневмоклапана 23
2.5 Выбор схемы заряда конденсаторного накопителя энергии 28
3 Расчет и моделирование схем в программе Micro-Cap 30
3.1 Расчет и моделирование механической подсистемы 30
3.2 Расчет и настройка схемы формирователя тока возбуждения 43
3.3 Расчет и настройка схемы управления формирователем тока возбуждения 52
3.4 Выбор тиристоров для моста Ларионова 59
4 Разработка печатной платы 63
Заключение 71
Список используемой литературы 73
Приложение А Перечень элементов 76
Горные породы являются главным источником полезных металлов. Содержание полезных металлов в земной коре в среднем составляет доли процента от их массы. В том случае если все металлы распределялись в земной коре равномерно, их добыча была бы невозможной или сильно затруднена. Но в земной коре образуются природные химические соединения в виде минералов. Они появляются из-за различных процессов, протекающих в этой земной коре. Данные минералы представлены в виде горной породы. Они имеют между собой отличия как в минеральном, так и в химическом составе.
Руды — это природные минералы, которые мы можем использовать в их природной форме или после некоторой предварительной обработки для извлечения металлов. Содержание металлов в таких рудах значительно выше, чем в земной коре, но прямое использование руд в большинстве случаев невозможно, так как они имеют очень низкое содержание полезных ископаемых.
В производстве важно быстро и дешево переработать полезные элементы в конечный продукт, состоящий из чистых металлов. Для снижения затрат на переработку руды предприятиям необходимо относительно дешевыми способами, не требующими изменения химического состава или агрегатного состояния руды, выбрасывать всю пустую породу и чем больше пустой породы будет выброшено, тем лучше. Такая подготовка сырья, в основе которой лежит различие физических свойств минералов: цвета, и блеска, размера, магнитной восприимчивости или электропроводности, называется обогащением. Полезность обогащения зависит от бедности руды, которую горнодобывающие предприятия отправляют на переработку. Если обогащение осуществляется куда более дешевыми способами, чем металлургическая переработка, то это позволяет:
1) выделяя многие ценные вещи в отдельные продукты, которые пригодны для последующей переработки, увеличить комплексность использования сырья;
2) снизив объемы переработки пустой породы, уменьшить стоимость последующих металлургических операций. Это способствует снижению себестоимости получаемых металлов за счет повышения содержания металла в сырье;
3) применять слишком бедные руды, которые без подготовки нельзя использовать для металлургической переработки.
Существует метод обогащения основанный на разнице в цвете и блеске, твердости или других свойствах пород. К этому методу относится такое устройство как люминисцентный сепаратор.
Фотосепаратор - это устройство, которое для автоматической сортировки различных частиц и продуктов использует технологию фотоэлектрического обнаружения. Работа данного сепаратора базируется на оптических свойствах у сортируемого продукта, а точнее на их различии.
Для описанного процесса обогащения возможно использование электропневмоклапана. Это устройство можно будет тонко настраивать на породу с разными параметрами фракций, а также данному устройству можно добавить регулировку длительности импульса. Такой электропневмоклапан будет действовать как отсекатель. При срабатывании он сможет выстреливать потоком сжатого воздуха по ценным кускам породы и отбрасывать их в сторону. Таким образом можно будет отделять ценную породу от пустой.
Руды — это природные минералы, которые мы можем использовать в их природной форме или после некоторой предварительной обработки для извлечения металлов. Содержание металлов в таких рудах значительно выше, чем в земной коре, но прямое использование руд в большинстве случаев невозможно, так как они имеют очень низкое содержание полезных ископаемых.
В производстве важно быстро и дешево переработать полезные элементы в конечный продукт, состоящий из чистых металлов. Для снижения затрат на переработку руды предприятиям необходимо относительно дешевыми способами, не требующими изменения химического состава или агрегатного состояния руды, выбрасывать всю пустую породу и чем больше пустой породы будет выброшено, тем лучше. Такая подготовка сырья, в основе которой лежит различие физических свойств минералов: цвета, и блеска, размера, магнитной восприимчивости или электропроводности, называется обогащением. Полезность обогащения зависит от бедности руды, которую горнодобывающие предприятия отправляют на переработку. Если обогащение осуществляется куда более дешевыми способами, чем металлургическая переработка, то это позволяет:
1) выделяя многие ценные вещи в отдельные продукты, которые пригодны для последующей переработки, увеличить комплексность использования сырья;
2) снизив объемы переработки пустой породы, уменьшить стоимость последующих металлургических операций. Это способствует снижению себестоимости получаемых металлов за счет повышения содержания металла в сырье;
3) применять слишком бедные руды, которые без подготовки нельзя использовать для металлургической переработки.
Существует метод обогащения основанный на разнице в цвете и блеске, твердости или других свойствах пород. К этому методу относится такое устройство как люминисцентный сепаратор.
Фотосепаратор - это устройство, которое для автоматической сортировки различных частиц и продуктов использует технологию фотоэлектрического обнаружения. Работа данного сепаратора базируется на оптических свойствах у сортируемого продукта, а точнее на их различии.
Для описанного процесса обогащения возможно использование электропневмоклапана. Это устройство можно будет тонко настраивать на породу с разными параметрами фракций, а также данному устройству можно добавить регулировку длительности импульса. Такой электропневмоклапан будет действовать как отсекатель. При срабатывании он сможет выстреливать потоком сжатого воздуха по ценным кускам породы и отбрасывать их в сторону. Таким образом можно будет отделять ценную породу от пустой.
Во время выполнения магистерской диссертации, была поставлена задача изучить различные способы обогащения руд и разработать для люминисцентного сепаратора пневмоклапан, который по сигналу с фотодатчика сможет выстреливать сжатым воздухом по пролетающему куску породы и тем самым отсеивать пустую породу от полезной. Разработанный электропневмоклапан должен был иметь тонкую настройку на различные параметры фракций пролетающей мимо него породы. Так же электропневмоклапану нужно было добавить возможность регулировки длительности импульса, открывающим этот клапан на необходимое время. Разработанное устройство действительно наделено этими возможностями и может быть установлено в люминисцентный сепаратор, относящийся к специальному методу обогащения.
В первом разделе данной работы изучены существующие в мире методы по обогащению руды, а также используемые в этих методах схемы устройств по обогащению. Для разработанного устройства выбрали специальный метод обогащения и изученный в нем люминисцентный сепаратор, так как в него возможна установка электропневмоклапана, который будет выступать в роли отсекателя полезной породы от пустой.
Во втором разделе была рассмотрена аппаратная часть разработанного электропневмоклапана. В ней мы изучили устройство пневмоклапана и выяснили из каких основных частей состоит его подвижная часть. Далее мы составили принципиальную схему устройства электропневмоклапана по которой продолжили работу. Принципиальная схема электропневмоклапана состоит из таких элементов как: источник питания, конденсаторный накопитель энергии, зарядное устройство конденсаторного накопителя энергии (мост Ларионова), формирователь тока возбуждения, обмотка электромеханического двигателя электропневмоклапана, устройство управления силовой частью и зарядным устройством. Далее в этом разделе подробно изучены возможные варианты схем силовой части, а именно для формирователя тока возбуждения. В качестве схемы формирователя тока возбуждения выбрали мостовую схему с неразделённой обмоткой. Затем изучили возможные варианты по созданию схемы управления силовой частью и зарядным устройством. В качестве системы управления решили использовать 3 микросхемы таймера КР1006ВИ1 и на их основе построили довольно простую схему, позволяющую управлять как силовой частью так и зарядный устройством.
В третьем разделе работы начали с расчетов подвижной механической части электропневмоклапана. Затем составили электромеханическую схему замещения подвижной части и промоделировали её работу в программе схемотехнического моделирования Micro-Cap 9, что позволило проверить корректность расчетов и верность подобранной пружины. После этого провели моделирование и настройку мостовой схемы формирователя тока с неразделённой обмоткой в программе схемотехнического моделирования Micro-Cap 9. Изучили получившиеся графики работы и убедились в корректности нашей настройки. Далее воспользовались полученными ранее знаниями о работе микросхемы таймера КР1006ВИ1 и разработали из трёх таймеров систему управления зарядом конденсаторного накопителя энергии и управления силовой частью электропневмоклапана. Получили и изучили графики работы получившейся схемы и убедились в правильности её настроек.
В четвёртом разделе данной работы изучили программу DipTrace. Изучили её возможности и как с её помощью построить печатную плату для разработанного устройства электропневмоклапана. В данной программе изучили пять её модулей и воспользовались четырьмя из них. Изучили способы по выводу получившейся платы в другие форматы чтобы в дальнейшем на их основе оформить требуемые чертежи в программе Компас 3D.
В первом разделе данной работы изучены существующие в мире методы по обогащению руды, а также используемые в этих методах схемы устройств по обогащению. Для разработанного устройства выбрали специальный метод обогащения и изученный в нем люминисцентный сепаратор, так как в него возможна установка электропневмоклапана, который будет выступать в роли отсекателя полезной породы от пустой.
Во втором разделе была рассмотрена аппаратная часть разработанного электропневмоклапана. В ней мы изучили устройство пневмоклапана и выяснили из каких основных частей состоит его подвижная часть. Далее мы составили принципиальную схему устройства электропневмоклапана по которой продолжили работу. Принципиальная схема электропневмоклапана состоит из таких элементов как: источник питания, конденсаторный накопитель энергии, зарядное устройство конденсаторного накопителя энергии (мост Ларионова), формирователь тока возбуждения, обмотка электромеханического двигателя электропневмоклапана, устройство управления силовой частью и зарядным устройством. Далее в этом разделе подробно изучены возможные варианты схем силовой части, а именно для формирователя тока возбуждения. В качестве схемы формирователя тока возбуждения выбрали мостовую схему с неразделённой обмоткой. Затем изучили возможные варианты по созданию схемы управления силовой частью и зарядным устройством. В качестве системы управления решили использовать 3 микросхемы таймера КР1006ВИ1 и на их основе построили довольно простую схему, позволяющую управлять как силовой частью так и зарядный устройством.
В третьем разделе работы начали с расчетов подвижной механической части электропневмоклапана. Затем составили электромеханическую схему замещения подвижной части и промоделировали её работу в программе схемотехнического моделирования Micro-Cap 9, что позволило проверить корректность расчетов и верность подобранной пружины. После этого провели моделирование и настройку мостовой схемы формирователя тока с неразделённой обмоткой в программе схемотехнического моделирования Micro-Cap 9. Изучили получившиеся графики работы и убедились в корректности нашей настройки. Далее воспользовались полученными ранее знаниями о работе микросхемы таймера КР1006ВИ1 и разработали из трёх таймеров систему управления зарядом конденсаторного накопителя энергии и управления силовой частью электропневмоклапана. Получили и изучили графики работы получившейся схемы и убедились в правильности её настроек.
В четвёртом разделе данной работы изучили программу DipTrace. Изучили её возможности и как с её помощью построить печатную плату для разработанного устройства электропневмоклапана. В данной программе изучили пять её модулей и воспользовались четырьмя из них. Изучили способы по выводу получившейся платы в другие форматы чтобы в дальнейшем на их основе оформить требуемые чертежи в программе Компас 3D.
