Mehhatrooniliste süsteemide rakendamine autotööstuses. Autotranspordi mehhatroonilised süsteemid Adaptiivne meetod treipingi vibratsioonikindluse suurendamiseks

T ermin" mehhatroonika"Tutvustas Jaapani ettevõtte Yaskawa Electric (Yaskawa Electric) insener Tetsuro Moria (Tetsuro Mori) 1969. aastal. Tähtaeg koosneb kahest osast - "mecha" sõnast mehaanika ja "tronics" sõnast elektroonika. Venemaal kasutati enne mõiste "mehhatroonika" tekkimist seadmeid, mida nimetatakse "mehhanotroniteks".

Mehhatroonika on progressiivne suund teaduse ja tehnoloogia arengus, mis on keskendunud automaatsete ja automatiseeritud masinate ja süsteemide loomisele ja käitamisele, mille liikumist juhitakse arvuti (mikroprotsessor) abil. Mehhatroonika põhiülesanne on keerukate dünaamiliste objektide jaoks ülitäpsete, väga töökindlate ja multifunktsionaalsete juhtimissüsteemide arendamine ja loomine. Mehhatroonika lihtsaimad näited on ABS-iga (antiblokeeriv pidurisüsteem) auto pidurisüsteem ja tööstuslikud CNC-masinad.

Ettevõte on globaalse laagritööstuse suurim mehhatroonikaseadmete arendaja ja tootjaSNR. Ettevõte on tuntud kui pioneer andurilaagrite valdkonnas, c mis lõi oskusteabe tehnoloogia c kasutades mitmepooluselisi magnetrõngaid ja mehaanilistesse osadesse integreeritud mõõtekomponente. Täpselt niiSNRoli ainulaadsel magnettehnoloogial põhineva integreeritud pöörlemiskiiruse anduriga rattalaagrite kasutamise teerajajaks –ASB® (Aktiivne anduri laager), mis on nüüdseks standard, mida tunnustavad ja kasutavad peaaegu kõik suuremad autotootjad Euroopas ja Jaapanis. Selliseid seadmeid on toodetud juba üle 82 miljoni ning 2010. aastaks kasutab tehnoloogiat ligi 50% kõigist maailma eri tootjate toodetud rattalaagritest.ASB®. Selline laialdane kasutamineASB®tõestab taaskord nende lahenduste usaldusväärsust, tagades kõrge mõõtmise ja digitaalse info edastamise täpsuse ka kõige agressiivsemates keskkonnatingimustes (vibratsioon, mustus, suured temperatuuride erinevused jne).

Illustratsioon : SNR

Kandekonstruktsioon ASB®

Tehnoloogia peamised eelisedASB®autotööstuses kasutatakse:

See on kompaktne ja ökonoomne lahendus, mida saab kasutada ka madalama hinnaklassi sõidukitel, mitte ainult kallid autod erinevalt paljudest teistest konkurentsivõimelistest tehnoloogiatest,

See on progressiivne tehnoloogia autode mugavuse ja ohutuse uurimisel,

see on "šassii täieliku kontrolli" kontseptsiooni põhielement,

See on avatud standard, mis pakub laagrite ja elektroonikakomponentide tootjatele minimaalseid litsentsimiskulusid.

Tehnoloogia ASB®1997. aastal näitusel EquipAuto Pariisis sai esimeseks Grand Prix kategoorias "Uued tehnoloogiad originaalseks (konveier)tootmiseks".

2005. aastal EquipAutos SNRsoovitas läbivaatamiseks edasiarendustASB®– pöördenurga anduriga spetsiaalne süsteemASB® roolisüsteem, mis on mõeldud rooli pöördenurga mõõtmiseks, mis optimeerib sõiduki elektrooniliste süsteemide tööd ning suurendab ohutuse ja mugavuse taset. Selle süsteemi väljatöötamine algas 2003. aastal tänu jõupingutusteleCONTINENTAL TEVES Ja SNR-i reeglid. 2004. aastal valmisid esimesed prototüübid. VälikatseASB® roolisüsteemtoimus 2005. aasta märtsis Rootsis autodel Mercedes C -klassis ja näitas suurepäraseid tulemusi. SeeriatootmisseASB® roolisüsteempeaks sisenema 2008. aastal.

Illustratsioon : SNR

ASB® roolisüsteem

Peamised eelisedASB® roolisüsteem saab:

lihtsam disain

madala mürataseme tagamine,

madalamad kulud,

suuruse optimeerimine…

Rohkem kui 15-aastase mehhatrooniliste seadmete arendamise ja valmistamise kogemusega ettevõte pakub klientidele lisaks autotööstusele ka tööstuse ja kosmosetööstuse - "mehhatroonilised" laagridAnduri liin. Need laagrid on pärinud ületamatu töökindluseASB®, täielik integratsioon ja vastavus rahvusvahelistele standarditele ISO.

Asub liikumise keskel, andurAnduri liinedastab teavet nurknihke ja pöörlemiskiiruse kohta rohkem kui 32 perioodi pöörde kohta. Nii kombineeritakse laagri ja mõõteseadme funktsioonid, mis avaldab positiivset mõju laagri ja seadmete kui terviku kompaktsusele, tagades samas konkurentsivõimelise hinna standardlahenduste suhtes (optiliste andurite baasil) .

Foto : SNR

sisaldab:

Patenteeritud mitme rajaga ja mitme poolusega magnetrõngas, mis tekitab teatud kujuga magnetvälja;

Spetsiaalne elektrooniline komponent MPS 32 XF teisendab muudatusteavet magnetväli digitaalseks signaaliks.

Foto : Torrington

Komponent MPS 32 XF

Anduri liini kodeerijasuudab saavutada eraldusvõime 4096 impulssi pöörde kohta vaid 15 mm lugemisraadiusega, tagades positsioneerimistäpsuse üle 0,1°! SeegaAnduri liini kodeerijapaljudel juhtudel võib asendada standardse optilise kodeerija, andes samaslisafunktsioone.

Seade Anduri liini kodeerijasuudab pakkuda järgmisi andmeid suure täpsuse ja usaldusväärsusega:

nurga asend,

kiirus,

pöörlemissuund,

Pöörete arv,

Temperatuur.

Uue seadme ainulaadsed omadusedSNRtunnustati elektroonikamaailmas isegi prototüübi staadiumis. Spetsiaalne andur MPS 32 XF võitis peaauhinna Sensor Expo kuldauhind 2001 Chicagos (USA).

PraeguAnduri liini kodeerijaleiab selle rakenduse:

V mehaanilised ülekanded;

konveierites;

robootikas;

V Sõiduk Oh;

tõstukites;

juhtimis-, mõõtmis- ja positsioneerimissüsteemides.

Foto : SNR

Üks edasine projekt, mis peaks lõppema aastatel 2010-11, onASB® 3– tunneli magnetresistentsuse kasutamisel põhinev integreeritud pöördemomendianduriga laager. Tunneli magnetresistentsuse tehnoloogia kasutamine võimaldab meil pakkuda:

kõrge anduri tundlikkus,

madal energiatarbimine,

parim signaal võrreldes müratase,

laiem temperatuurivahemik.

ASB® 4, mille väljalaskmine on kavandatud 2012-15, viib lõpule laagriehituse infotehnoloogia ajastu avamise. Esmakordselt integreeritakse enesediagnostika süsteem, mis võimaldab näiteks laagri seisukorda määrata laagrimäärdeaine temperatuuri või selle vibratsiooni järgi.

On seisukoht, et mehhatroonilised tehnoloogiad hõlmavad uute materjalide ja komposiitide tehnoloogiaid, mikroelektroonikat, fotoonikat, mikrobioonikat, laserit ja muid tehnoloogiaid.

Sel juhul aga toimub mõistete asendus ja mehhatrooniliste tehnoloogiate asemel, mida rakendatakse mehhatrooniliste objektide kasutamisel, käsitletakse nendes töödes selliste objektide valmistamise ja kokkupanemise tehnoloogiat.

Enamik teadlasi usub praegu, et mehhatroonilised tehnoloogiad ainult kujundavad ja rakendavad arvutiga juhitavate mehhanismide ja ka nendel põhinevate üksuste täidesaatva liikumise seadusi või analüüsivad neid liikumisi diagnostiliste ja prognostiliste probleemide lahendamiseks.

Töötlemisel on need tehnoloogiad suunatud täpsuse ja tootlikkuse tagamisele, mida pole võimalik saavutada ilma mehhatrooniliste objektide kasutamiseta, mille prototüüpideks on avatud CNC-süsteemidega metallilõikemasinad. Eelkõige võimaldavad sellised tehnoloogiad kompenseerida vigu, mis tekivad tööriista vibratsioonist tooriku suhtes.

Siiski tuleb kõigepealt märkida, et mehhatroonilised tehnoloogiad hõlmavad järgmisi etappe:

Probleemi tehnoloogiline kirjeldus;

Protsessimudeli loomine täidesaatva liikumise seaduse saamiseks;

Tarkvara ja infotoe arendamine juurutamiseks;

Pakutavat tehnoloogiat realiseeriva standardse mehhatroonilise objekti infohaldus- ja projekteerimisbaasi täiendamine vajadusel.

Adaptiivne viis treipingi vibratsioonikindluse suurendamiseks.

Erinevate lõiketööriistade, keeruka kujuga töödeldud osade ja laia valiku nii töödeldud kui ka tööriistamaterjalide kasutamise tingimustes suureneb masina tehnoloogilise süsteemi isevõnkumiste ja vibratsioonikindluse kadumise tõenäosus järsult.

See toob kaasa töötlemise intensiivsuse vähenemise või täiendavate kapitaliinvesteeringute tehnoloogilise protsessi. Paljutõotav viis isevõnkumiste taseme vähendamiseks on lõikekiiruse muutmine töötlemise ajal.

Seda meetodit on tehniliselt üsna lihtne rakendada ja see mõjutab tõhusalt lõikamisprotsessi. Varem rakendati seda meetodit esialgsetel arvutustel põhineva a priori regulatsioonina, mis piirab selle kasutamist, kuna see ei võimalda võtta arvesse vibratsiooni tekkepõhjuste ja tingimuste varieeruvust.

Adaptiivsed lõikekiiruse reguleerimissüsteemid koos lõikejõu ja selle dünaamilise komponendi juhtimisega on palju tõhusamad.

Mehhanismi isevõnkumiste taseme lugemiseks töötlemisel muutuva lõikekiirusega saab kujutada järgmiselt.

Oletame, et lõikekiirusega V 1 detaili töötlemisel on tehnoloogiline süsteem isevõnkumise tingimustes. Sellisel juhul langeb töödeldud pinnal vibratsiooni sagedus ja faas kokku lõikejõu ja lõikuri enda vibratsiooni sageduse ja faasiga (need vibratsioonid väljenduvad muljumise, lainelisuse ja kareduse kujul).

Kiirusele V 2 liikudes tekivad võnkumised detaili töödeldud pinnal lõikuri suhtes järgneva pöörde ajal (töötlemisel “mööda märki”) erineva sagedusega ja võnkumiste sünkroniseerimisega, see tähendab, et nende faaside kokkulangevus on häiritud. . Tänu sellele väheneb “jälje” töötlemise tingimustes isevõnkumiste intensiivsus ja nende spektrisse ilmuvad kõrgsageduslikud harmoonilised.

Aja jooksul hakkavad spektris domineerima loomulikud resonantssagedused ja taas intensiivistub isevõnkumiste protsess, mis nõuab korduvat lõikekiiruse muutmist.

Eelnevast järeldub, et kirjeldatud meetodi peamisteks parameetriteks on lõikekiiruse muutuse suurus V, samuti selle muutuse märk ja sagedus. Lõikekiiruse muutuste mõju töötlusjõudlusele tuleks hinnata isevõnkumiste taastumisperioodi kestuse järgi. Mida suurem see on, seda kauem püsib vähenenud isevõnkumiste tase.

Adaptiivse lõikekiiruse reguleerimise meetodi väljatöötamine hõlmab selle protsessi simuleerimist, mis põhineb isevõnkumiste matemaatilisel mudelil, mis peaks:

Võtke arvesse lõikamisprotsessi dünaamikat;

Arvestada töötlemist “rajal”;

Kirjeldage adekvaatselt lõikeprotsessi isevõnkumise tingimustes.

Mehhatrooniliste süsteemide kasutusvaldkonnad. Mehhatrooniliste seadmete peamised eelised võrreldes traditsiooniliste automatiseerimisvahenditega on järgmised: suhteliselt madal hind kõigi elementide ja liideste ühendamise ja standardimise kõrge integreerimise tõttu; keerukate ja täpsete liigutuste teostamise kõrge kvaliteet tänu intelligentsete juhtimismeetodite kasutamisele; kõrge töökindlus, vastupidavus ja mürakindlus; moodulite struktuurne kompaktsus kuni miniaturiseerimise ja täiustatud mikromasinateni...

Kui see töö teile ei sobi, on lehe allosas nimekiri sarnastest töödest. Võite kasutada ka otsingunuppu

Loeng 4. Mehhatrooniliste süsteemide kasutusvaldkonnad.

Mehhatrooniliste seadmete peamised eelised võrreldes traditsiooniliste automatiseerimisvahenditega on järgmised:

Suhteliselt madalad kulud kõigi elementide ja liideste kõrge integreerimise, ühtlustamise ja standardimise tõttu;

Keeruliste ja täpsete liigutuste teostamise kõrge kvaliteet tänu intelligentsete juhtimismeetodite kasutamisele;

Kõrge töökindlus, vastupidavus ja mürakindlus;

Moodulite struktuurne kompaktsus (kuni miniatuursuse ja mikromasinateni),

Tänu lihtsustamisele on masinate kaal, suurus ja dünaamilised omadused paranenud kinemaatilised ahelad;

Võimalus integreerida funktsionaalseid mooduleid keerukatesse mehhatroonilistesse süsteemidesse ja kompleksidesse konkreetsete kliendiülesannete jaoks.

Mehhatrooniliste seadmete ülemaailmse tootmise maht kasvab iga aastaga, hõlmates üha uusi valdkondi. Tänapäeval kasutatakse mehhatroonikamooduleid ja süsteeme laialdaselt järgmistes valdkondades:

Tööpinkide ehitus ja seadmed protsesside automatiseerimiseks
protsessid;

Robootika (tööstuslik ja eriline);

lennundus-, kosmose- ja sõjavarustus;

autotööstuses (nt mitteblokeeruvad pidurisüsteemid,
sõiduki liikumise stabiliseerimine ja automaatsed parkimissüsteemid);

mittetraditsioonilised sõidukid (elektrijalgrattad, veos
kärud, elektritõukerattad, ratastoolid);

kontoriseadmed (näiteks koopiamasinad ja faksiaparaadid);

arvutitehnoloogia elemendid (näiteks printerid, plotterid,
kettaseadmed);

meditsiiniseadmed (rehabilitatsioon, kliiniline, teenindus);

kodumasinad (pesumasinad, õmblusmasinad, nõudepesumasinad ja muud)
autod);

mikromasinad (meditsiin, biotehnoloogia, side ja
telekommunikatsioon);

juhtimis- ja mõõteseadmed ja masinad;

foto- ja videotehnika;

Simulaatorid pilootide ja operaatorite koolitamiseks;

Näitusetööstus (heli- ja valgussüsteemid).

Muidugi saab seda nimekirja täiendada.

Kiire areng 90ndate mehhatroonika kui uus teaduslik ja tehniline suund on tingitud kolmest peamisest tegurist:

Uued trendid maailmas tööstuse areng;

Mehhatroonika aluspõhimõtete ja metoodika väljatöötamine (alus
teaduslikud ideed, põhimõtteliselt uued tehnilised ja tehnoloogilised
lahendused);

teadus- ja haridusspetsialistide tegevus
sfäärid.

Praegune automatiseeritud masinaehituse arenguetapp meie riigis toimub uues majandusreaalsuses, kui küsimus on riigi tehnoloogilises elujõulisuses ja toodetud toodete konkurentsivõimes.

Vaadeldava piirkonna maailmaturu põhinõuete muutumise suundumused on järgmised:

vajadus toota ja hooldada seadmeid vastavalt
aastal sõnastatud rahvusvaheline kvaliteedistandardite süsteem
standard ISO 9000;

teadus- ja tehnikatoodete turu rahvusvahelistumine ja kuidas
tagajärjeks on vajadus vormide ja meetodite aktiivseks rakendamiseks praktikas
rahvusvaheline inseneri- ja tehnosiire;

aastal väikeste ja keskmise suurusega tootmisettevõtete rolli suurendamine
tänu nende kiirele ja paindlikule reageerimisvõimele
muutuvatele turunõuetele;

Arvutisüsteemide ja -tehnoloogiate, telekommunikatsiooni kiire areng (EMÜ riikides 2000. aastal 60% koguarvu kasvust.
Rahvuslik toode tekkis just tänu nendele tööstusharudele);
selle üldise suundumuse otsene tagajärg on intellektualiseerimine
mehaanilised liikumis- ja tehnoloogilised juhtimissüsteemid
kaasaegsete masinate funktsioonid.

Tundub asjakohane võtta mehhatroonika põhiliseks klassifitseerimistunnuseks koostisosade integreerituse tase.Selle kriteeriumi järgi saab mehhatroonikasüsteeme jagada tasemeteks või põlvkondadeks, kui arvestada nende ilmumist kõrgtehnoloogiliste toodete turule.Ajalooliselt kujutavad esimese taseme mehhatroonilised moodulid kombinatsiooni ainult kahest algelemendist. Esimese põlvkonna mooduli tüüpiline näide on "mootor-käigukast", kus mehaaniline käigukast ja juhitav mootor on toodetud ühe funktsionaalse elemendina. Nendel moodulitel põhinevad mehhatroonilised süsteemid on leidnud loomingus laialdast rakendust erinevaid vahendeid kompleksne tootmisautomaatika (konveierid, konveierid, pöördlauad, abimanipulaatorid).

Teise taseme mehhatroonilised moodulid ilmusid 80ndatel seoses uute elektroonikatehnoloogiate väljatöötamisega, mis võimaldas luua miniatuurseid andureid ja elektroonilisi seadmeid nende signaalide töötlemiseks. Ajamimoodulite kombineerimine näidatud elementidega viis mehhatrooniliste liikumismoodulite tekkeni, mille koostis vastab täielikult ülaltoodud määratlusele, kui saavutatakse kolme erineva füüsilise olemusega seadme integreerimine: mehaaniline, elektriline ja elektrooniline. Selle klassi mehhatrooniliste moodulite baasil on loodud juhitavad energiamasinad (turbiinid ja generaatorid), tööpingid ja arvjuhtimisega tööstusrobotid.

Kolmanda põlvkonna mehhatrooniliste süsteemide väljatöötamine on tingitud suhteliselt odavate mikroprotsessorite ja nendel põhinevate kontrollerite turule ilmumisest ning on suunatud kõigi mehhatroonilises süsteemis toimuvate protsesside, eelkõige mehhatroonilise süsteemi funktsionaalsete liikumiste juhtimise protsesside intellektualiseerimisele. masinad ja agregaadid. Samal ajal on käimas uute põhimõtete ja tehnoloogiate väljatöötamine ülitäpsete ja kompaktsete mehaaniliste komponentide, aga ka uut tüüpi elektrimootorite (peamiselt suure pöördemomendiga harjadeta ja lineaarsed), andurite tootmiseks. tagasisidet ja teavet. Uute täppis-, info- ja mõõtmismahukate teadusmahukate tehnoloogiate süntees loob aluse intelligentsete mehhatrooniliste moodulite ja süsteemide projekteerimiseks ja tootmiseks.

Tulevikus kombineeritakse mehhatroonikamasinad ja -süsteemid ning mehhatroonikakompleksid põhinevad ühistel integratsiooniplatvormidel. Selliste komplekside loomise eesmärk on saavutada kombinatsioon kõrgest tootlikkusest ja samal ajal tehnilise ja tehnoloogilise keskkonna paindlikkusest selle ümberkonfigureerimise võimaluse tõttu, mis tagab konkurentsivõime ja toodete kõrge kvaliteedi.

Kaasaegsed ettevõtted, kes alustavad mehhatroonikatoodete väljatöötamist ja tootmist, peavad sellega seoses lahendama järgmised põhiülesanded:

Mehaanika-, elektroonika- ja infoosakondade (mis reeglina toimisid autonoomselt ja eraldi) struktuurne integreerimine ühtsetesse projekteerimis- ja tootmismeeskondadesse;

“Mehhatroonikale orienteeritud” inseneride ja juhtide koolitamine, kes on võimelised integreerima süsteemi ja juhtima erineva kvalifikatsiooniga kõrgelt spetsialiseerunud spetsialistide tööd;

Erinevate teadus- ja tehnikavaldkondade (mehaanika, elektroonika, arvutijuhtimine) infotehnoloogiate integreerimine ühtsesse mehhatrooniliste ülesannete arvutitoe tööriistakomplekti;

Kõigi MS projekteerimisel ja tootmisel kasutatavate elementide ja protsesside standardimine ja ühtlustamine.

Loetletud probleemide lahendamine eeldab sageli ettevõttes väljakujunenud juhtimistraditsioonide ületamist ja keskastme juhtide ambitsioone, kes on harjunud lahendama vaid oma kitsa profiiliga probleeme. Seetõttu on mehhatroonikatoodete tootmisele üleminekuks paremini valmis keskmised ja väikesed ettevõtted, kes saavad oma struktuuri lihtsalt ja paindlikult muuta.

Mehhatroonikamooduleid kasutatakse üha enam erinevates transpordisüsteemides.

Tugev konkurents käimas autoturg sundides selle valdkonna spetsialiste otsima uusi kõrgtehnoloogiaid. Tänapäeval on arendajate üks peamisi probleeme luua “nutikaid” elektroonikaseadmeid, mis suudaksid vähendada liiklusõnnetuste (RTA) arvu. Selle valdkonna töö tulemuseks oli integreeritud sõiduki ohutussüsteemi (SCBA) loomine, mis suudab automaatselt säilitada etteantud pikivahet, peatada auto punase fooritule ajal ja hoiatada juhti, et sõidab pöördele füüsikaseadustega lubatust suurem kiirus. Välja on töötatud isegi raadioalarmiga põrutusandurid, mis auto takistusele sõites või kokkupõrkes kutsuvad kiirabi.

Kõik need elektroonilised õnnetuste ennetamise seadmed jagunevad kahte kategooriasse. Esimene hõlmab autos olevaid seadmeid, mis töötavad sõltumatult väliste teabeallikate (teised autod, infrastruktuur) signaalidest. Nad töötlevad pardaradarilt (radarilt) tulevat teavet. Teine kategooria on süsteemid, mille töö põhineb tee lähedal asuvatest teabeallikatest saadud andmetel, eelkõige majakatelt, mis koguvad teavet tee olukorra kohta ja edastavad selle infrapunakiirte kaudu möödasõitvatele autodele.

SKBA on kombineerinud ülaltoodud seadmete uue põlvkonna. See võtab vastu nii radari signaale kui ka “mõtlevate” majakate infrapunakiiri ning lisaks põhifunktsioonidele tagab juhile peatumatu ja rahuliku liikumise teede ja tänavate reguleerimata ristmikel, piirab kiirust pööretel ja elamurajoonides. kehtestatud kiiruspiirangute piires. Nagu kõik autonoomsed süsteemid, nõuab SCBA, et sõiduk oleks varustatud mitteblokeeruv pidurisüsteem pidurid (ABS) ja automaatkäigukast.

SKBA sisaldab laserkaugusmõõtjat, mis mõõdab pidevalt kaugust auto ja mis tahes teel oleva takistuse vahel – liikuva või paigal seisva. Kui kokkupõrge on tõenäoline ja juht ei aeglusta, annab mikroprotsessor käsu vabastada surve gaasipedaalile ja vajutada pidureid. Väikesel ekraanil armatuurlaual vilgub ohuhoiatus. Juhi soovil pardaarvuti saab määrata ohutu kauguse olenevalt teekattest – märjal või kuival teepinnast.

SKBA on võimeline juhtima autot teekatte valgete joonte põhjal. Kuid selleks on vaja, et need oleksid selged, kuna pardal olev videokaamera "loeb" neid pidevalt. Seejärel määrab pilditöötlus masina asukoha joonte suhtes ja elektrooniline süsteem toimib vastavalt. juhtimine.

SKBA infrapunakiirte pardal olevad vastuvõtjad töötavad saatjate juuresolekul, mis asuvad teatud ajavahemike järel mööda sõiduteed. Kiired liiguvad otse ja lühikese vahemaa tagant (kuni umbes 120 m) ning kodeeritud signaalidega edastatavad andmed ei saa takerduda ega moonutada.

Riis. 3.1 Integreeritud sõiduki turvasüsteem: 1 infrapunakiire vastuvõtja; 2 ilmaandurit (vihm, niiskus); 3 drosselklapi ajami toitesüsteem; 4 arvutit; 5 elektriline lisaventiil piduriajamis; 6 ABS; 7 kaugusmõõtja; 8 automaatkäigukast; 9 sõiduki kiiruseandur; 10 elektrilist lisarooliventiili; 11 kiirendi andur; 12 rooliandur; 13 tabel-signaal; 14 elektrooniline nägemise arvuti; 15 telekaamerat; 16 ekraan.

Joonisel fig. 3.2 näitab ettevõtte ilmaandurit " Boch " Olenevalt mudelist on sisse pandud infrapuna LED ja üks kuni kolm fotodetektorit. LED kiirgab esiklaasi pinna suhtes terava nurga all nähtamatut kiirt. Kui väljas on kuiv, peegeldub kogu valgus tagasi ja tabab fotodetektorit (nii on optiline süsteem konstrueeritud). Kuna kiirt moduleeritakse impulsside abil, ei reageeri andur kõrvalisele valgusele. Kui aga klaasil on tilgad või veekiht, muutuvad murdumise tingimused ja osa valgusest läheb kosmosesse. Selle tuvastab andur ja kontroller arvutab klaasipuhasti jaoks sobiva töörežiimi. Samal ajal suudab see seade sulgeda elektrilise katuseluugi ja tõsta aknaid. Anduril on veel 2 fotodetektorit, mis on integreeritud ilmaanduriga ühisesse korpusesse. Esimene on mõeldud automaatne sisselülitamine esituled, kui läheb pimedaks või kui auto tunnelisse siseneb. Teine lülitub "kaug-" ja "lähitulede" vahel. See, kas need funktsioonid on lubatud, sõltub konkreetsest sõidukimudelist.

Joon.3.2 Ilmaanduri tööpõhimõte

Mitteblokeeruvad pidurisüsteemid (ABS),selle vajalikud komponendid on ratta pöörlemiskiiruse andurid, elektrooniline protsessor (juhtplokk), servoventiilid, elektriajamiga hüdropump ja rõhuakumulaator. Mõned varased ABS-id olid “kolmekanalilised”, st. juhtis esipidurimehhanisme eraldi, kuid vabastas kõik tagumised pidurimehhanismid täielikult, kui mõni neist hakkas blokeerima tagumised rattad. See aitas kokku hoida kulusid ja keerukust, kuid tulemuseks oli madalam efektiivsus kui nelja kanaliga süsteem, kus iga pidurimehhanismi juhitakse eraldi.

ABS-il on palju ühist veojõukontrolli süsteem(ABS), mille tegevust võiks pidada "ABS-iks tagurpidi", kuna ABS töötab põhimõttel, et tuvastab ühe ratta kiire pöörlemise hetke võrreldes teisega (libisemise hetk) ja saadab rattale signaali. pidurdage seda ratast. Ratta kiiruse andurid võivad olla üldised ja seetõttu enamik tõhus meetod Veoratta libisemise vältimiseks selle kiiruse vähendamisega tuleb rakendada kohest (ja vajadusel korduvat) pidurdust, piduriimpulsse saab vastu võtta ABS-klapiplokist. Tegelikkuses on ABS-i olemasolul see kõik, mida on vaja, et pakkuda ABS-i pluss täiendavat tarkvara ja täiendavat juhtseadet, et vajadusel vähendada mootori pöördemomenti või vähendada tarnitava kütuse kogust või sekkuda otse gaasipedaali juhtimissüsteemi. .

Joonisel fig. Joonisel 3.3 on kujutatud auto elektroonilise toitesüsteemi skeem: 1 - süüterelee; 2 - kesklüliti; 3 - aku; 4 - heitgaaside neutraliseerija; 5 - hapnikuandur; 6 - õhufilter; 7 - õhu massivooluandur; 8 - diagnostiline plokk; 9 - regulaator tühikäik; 10 - gaasihoovastiku asendiandur; 11 - drosseltoru; 12 - süütemoodul; 13 - faasiandur; 14 - otsik; 15 - kütuse rõhuregulaator; 16 - jahutusvedeliku temperatuuriandur; 17 - küünal; 18 - väntvõlli asendiandur; 19 - koputusandur; 20 - kütusefilter; 21 - kontroller; 22 - kiirusandur; 23 - kütusepump; 24 - kütusepumba aktiveerimise relee; 25 - gaasipaak.

Riis. 3.3 Sissepritsesüsteemi lihtsustatud skeem

Üks SKBA komponente on turvapadi ( turvapadi ) (vt joonis 3.4), mille elemendid asuvad auto erinevates osades. Inertsiaalsed andurid, mis asuvad kaitserauas, mootorikilbi lähedal, sammastes või käetoe piirkonnas (olenevalt auto mudelist), saadavad õnnetuse korral signaali elektroonilisele juhtplokile. Enamikus kaasaegsetes SKBA esiandurid on mõeldud löögijõudude jaoks kiirusel 50 km/h. Külgmised vallanduvad nõrgemate löökide tõttu. Elektroonilisest juhtplokist läheb signaal põhimoodulisse, mis koosneb gaasigeneraatoriga ühendatud kompaktselt asetatud padjast. Viimane on umbes 10 cm läbimõõduga ja umbes 1 cm paksune tablett kristallilise lämmastikku tootva ainega. Elektriimpulss süütab “tahvelarvutis” oleva squib’i või sulatab traadi ning kristallid muutuvad plahvatuse kiirusel gaasiks. Kogu kirjeldatud protsess toimub väga kiiresti. "Keskmine" padi täitub 25 ms jooksul. Euroopa standardse turvapadja pind kihutab rindkere ja näo suunas kiirusega umbes 200 km/h ning Ameerika standardil - umbes 300. Seetõttu soovitavad tootjad turvapadjaga varustatud autodel tungivalt panna kinni ja mitte istuda. rooli või armatuurlaua lähedal. Kõige "täiustatud" süsteemidel on seadmed, mis tuvastavad kaassõitja või lapseistme olemasolu ja vastavalt kas välja lülitavad või reguleerivad täiteastet.

Riis. 3.4. Auto turvapadi:

1 - turvavöö pinguti; 2 - turvapadi; 3 - turvapadi; juhi jaoks; 4 juhtseade ja keskandur; 5 täitevmoodul; 6 inertsiaalset andurit

Lisaks tavaautodele pööratakse suurt tähelepanu elektriajamiga kergsõidukite (kergesõidukite) loomisele (mida mõnikord nimetatakse ka mittekonventsionaalseteks sõidukiteks). Sellesse sõidukite rühma kuuluvad elektrijalgrattad, tõukerattad, ratastoolid ja autonoomsete jõuallikatega elektrisõidukid. Selliste mehhatrooniliste süsteemide arendamisega tegeleb Mehhatroonika Uurimis- ja Tehnikakeskus koostöös mitmete organisatsioonidega.

Mootori kaal 4,7 kg,

Aku patarei 36 V, 6 A*h,

LTS-i loomise aluseks on "mootorratta" tüüpi mehhatroonilised moodulid, mis põhinevad reeglina suure pöördemomendiga elektrimootoritel. Tabel 3.1 näitab spetsifikatsioonid mehhatroonilised liikumismoodulid kergsõidukitele. Ülemaailmsel LTS-turul on tendents laieneda ja prognooside kohaselt oli selle võimsus 2000. aastaks 20 miljonit ühikut ehk väärtuseliselt 10 miljardit dollarit.

Tabel 3.1

Meretransport.MS-i kasutatakse üha enam mere- ja jõelaevade meeskondade töö intensiivistamiseks, mis on seotud põhiliste tehniliste vahendite automatiseerimise ja mehhaniseerimisega, sealhulgas peaelektrijaam koos teenindussüsteemide ja abimehhanismidega, elektrisüsteem, üldised laevasüsteemid, rooliseadmed. ja mootorid.

Kompleksne automaatsed süsteemid laeva hoidmine etteantud trajektooril (SUZT) või laeva, mis on ette nähtud maailmamere uurimiseks antud profiiljoonel (SUZP), on süsteemid, mis tagavad juhtimisautomaatika kolmanda taseme. Selliste süsteemide kasutamine võimaldab:

Suurendada meretranspordi vedude majanduslikku efektiivsust, rakendades parimat trajektoori ja laevade liikumist, arvestades navigatsiooni- ja hüdrometeoroloogilisi navigatsioonitingimusi;

Suurendada okeanograafilise, hüdrograafilise ja meregeoloogilise uurimistöö majanduslikku efektiivsust, suurendades laeva antud profiiljoonel hoidmise täpsust, laiendades nõutavat juhtimiskvaliteeti tagavate tuule- ja lainehäirete ulatust ning suurendades laeva töökiirust. laev;

Lahendage laeva optimaalse trajektoori rakendamise ülesandeid kõrvalekaldumisel ohtlikud esemed; suurendada meresõiduohutust navigatsiooniohtude läheduses läbi laeva liikumise täpsema juhtimise.
Integreeritud automaatsed liiklusjuhtimissüsteemid vastavalt antud geofüüsikalisele uurimisprogrammile (ASUD) on loodud laeva automaatseks liigutamiseks antud profiilijoonele, geoloogilise ja geofüüsikalise laeva automaatseks hoidmiseks uuritaval profiilijoonel ning manööverdamiseks ühelt profiilijoonelt üleminekul. teisele. Vaadeldav süsteem võimaldab tõsta mere geofüüsikaliste uuringute efektiivsust ja kvaliteeti.

Meretingimustes ei ole võimalik kasutada tavapäraseid eeluurimismeetodeid (otsimispidu või detailne aerofotograafia), mistõttu on enim kasutatud geofüüsikaliste uuringute seismilist meetodit (joonis 3.5). Geofüüsikaline laev 1 veab trossköiel 2 seismiliste vibratsioonide allikaks olevat õhkrelvi 3, seismograafilist voodrit 4, millel asuvad peegeldunud seismiliste vibratsioonide vastuvõtjad, ja otsapoi 5. Põhjaprofiilid määratakse salvestamise teel. 6 erinevat tõugu piirkihtidest peegelduvate seismiliste vibratsioonide intensiivsus

Riis. 3.5. Geofüüsikalise uurimistöö skeem.

Usaldusväärse geofüüsikalise teabe saamiseks tuleb laeva hoida suure täpsusega põhja suhtes etteantud asendis (profiiljoon), vaatamata väikesele kiirusele (3 x 5 sõlme) ja märkimisväärse pikkusega (kuni 3) veetavate seadmete olemasolule. km) piiratud mehaanilise tugevusega.

Anzhutzi ettevõte on välja töötanud keeruka MS-i, mis tagab laeva hoidmise etteantud trajektooril. Joonisel fig. Joonisel 3.6 on näidatud selle süsteemi plokkskeem, mis sisaldab: gürokompassi 1; lag 2; laeva asukoha määravad navigatsioonisüsteemide instrumendid (kaks või enam) 3; autopiloot 4; miniarvuti 5 (5 liides, 5 b keskne mäluseade, 5 V keskprotsessor); perforeeritud lindi lugeja 6; plotter 7; ekraan 8; klaviatuur 9; roolimehhanism 10.

Kõnealuse süsteemi abil on võimalik laev automaatselt liigutada programmeeritud trajektoorile, mille operaator määrab pöördepunktide geograafilised koordinaadid määrava klaviatuuri abil. Selles süsteemis arvutatakse laeva asukoha koordinaadid laeva tõenäolise asukoha koordinaadid, olenemata traditsioonilise raadionavigatsioonikompleksi seadmete ühest rühmast või satelliitsideseadmetest, mis määravad laeva asukohta. gürokompass ja logi.

Riis. 3.6. Integreeritud MS-i plokkskeem laeva hoidmiseks etteantud trajektooril

Kursijuhtimist vaadeldava süsteemi abil teostab autopiloot, mille sisend saab informatsiooni antud kursi väärtuse ψ kohta perse , mille genereerib miniarvuti, võttes arvesse laeva asukoha viga. Süsteem on kokku pandud juhtpaneelil. Selle ülemises osas on ekraan koos juhtnuppudega optimaalse pildi reguleerimiseks. Allpool, konsooli kaldväljal, on juhtkäepidemetega autopiloot. Puldi horisontaalsel väljal on klaviatuur, mille abil sisestatakse programmid miniarvutisse. Samuti on lüliti, mida kasutatakse juhtimisrežiimi valimiseks. Konsooli põhjaosas on miniarvuti ja liides. Kõik välisseadmed asetatakse spetsiaalsetele alustele või muudele konsoolidele. Vaadeldav süsteem võib töötada kolmes režiimis: “Kurss”, “Monitor” ja “Programm”. Režiimis “Kurss” hoitakse seatud kursi autopiloodi abil vastavalt gürokompassi näidudele. Režiim “Monitor” valitakse, kui valmistatakse ette üleminekut “Programmi” režiimile, kui see režiim katkestatakse või kui üleminek sellele režiimile on lõppenud. Need lülituvad režiimile “Kurss”, kui tuvastatakse miniarvuti, toiteallika või raadionavigatsioonisüsteemi talitlushäired. Selles režiimis töötab autopiloot miniarvutist sõltumatult. Režiimis “Programm” juhitakse rada vastavalt raadionavigatsiooniseadmete (asendiandurite) või gürokompassi andmetele.

Laeva hoidesüsteemi hooldust maapinnal teostab operaator konsoolilt. Laeva asukoha määramiseks valib andurite rühma operaator vastavalt ekraanil kuvatavatele soovitustele. Ekraani allservas on nimekiri kõigist selles režiimis lubatud käskudest, mida saab klaviatuuri abil sisestada. Arvuti blokeerib juhusliku keelatud klahvi vajutamise.

Lennundustehnoloogia.Ühelt poolt lennunduse ja kosmosetehnoloogia arendamisel saavutatud edu ja teiselt poolt vajadus vähendada sihtotstarbeliste operatsioonide kulusid ergutasid uut tüüpi tehnoloogia – kaugpiloodiga õhusõidukite (RPA) väljatöötamist.

Joonisel fig. 3.6 näitab süsteemi plokkskeemi Pult UAV lend - HIMAT . Kaugpilootsüsteemi põhikomponent HIMAT on maapealne kaugjuhtimispunkt. UAV lennuparameetrid võetakse maapealses jaamas vastu raadiolingi kaudu lennukilt, võetakse vastu ja dekodeeritakse telemeetriatöötlusjaama poolt ning edastatakse arvutisüsteemi maapealsesse ossa, samuti maapealse juhtimiskeskuse infokuvaritesse. jaam. Lisaks võetakse droonilt vastu telekaamera abil kuvatav väline vaatepilt. Inimoperaatori maapealse tööjaama ekraanil kuvatavat telepilti kasutatakse õhusõiduki juhtimiseks nii lennumanöövritel, lähenemisel kui ka enda maandumisel. Maapealse kaugjuhtimisjaama kabiin (operaatori tööjaam) on varustatud instrumentidega, mis annavad teavet lennu kohta ja RPV kompleksi seadmete seisukorra kohta, samuti õhusõiduki juhtimise vahenditega. Eelkõige on inimoperaatori käsutuses käepidemed ja pedaalid lennuki veeremise ja kalde juhtimiseks, samuti mootori juhtpulk. Kui peamine juhtimissüsteem ebaõnnestub, antakse juhtimissüsteemi käsud UAV-operaatori jaoks spetsiaalse diskreetse käsupaneeli kaudu.

Riis. 3.6 Droonide kaugjuhtimissüsteem HIMAT:

1. B-52 kandja; 2 varujuhtimissüsteemi lennukil TF-104G ; 3 telemeetriline sideliin maapinnaga; 4 – RPV HIMAT ; 5 telemeetrilist sideliini RPV-ga; 5 maapealne jaam kaugjuhtimiseks

Doppleri maapinna kiiruse ja triivinurga mõõtjaid (DPSS) kasutatakse autonoomse navigatsioonisüsteemina, mis tagab surnud arvestuse. Sellist navigatsioonisüsteemi kasutatakse koos suunasüsteemiga, mis mõõdab kurssi vertikaalanduriga, mis genereerib veeremise ja kalde signaale, ning pardaarvutiga, mis rakendab surnud arvestuse algoritmi. Üheskoos moodustavad need seadmed Doppleri navigatsioonisüsteemi (vt joonis 3.7). Lennuki hetkekoordinaatide mõõtmise usaldusväärsuse ja täpsuse suurendamiseks saab DISS-i kombineerida kiirusmõõturitega.

Riis. 3.7 Doppleri navigatsioonisüsteemi diagramm

5. Transpordimehhatroonilised vahendid

Mehhatroonikamooduleid kasutatakse üha enam erinevates transpordisüsteemides. Selles juhendis piirdume ainult elektriajamiga (mõnikord nimetatakse neid mittetraditsioonilisteks) kergete sõidukite (LV) lühianalüüsiga. See uus kodumaise tööstuse sõidukite rühm hõlmab elektrijalgrattaid, tõukerattaid, ratastoole ja autonoomsete jõuallikatega elektrisõidukeid.

LTS on alternatiiv mootoriga sõidukitele sisepõlemine ja on praegu kasutusel keskkonnasõbralikes piirkondades (meditsiini- ja puhke-, turismi-, näituse-, pargikompleksid), samuti jae- ja laoruumides. Vaatame elektrijalgratta prototüübi tehnilisi omadusi:

Maksimaalne kiirus 20 km/h,

Ajami nimivõimsus 160 W,

nimikiirus 160 p/min,

maksimaalne pöördemoment 18 Nm,

Mootori kaal 4,7 kg,

Laetav aku 36V, 6Ah,

Autonoomne liikumine 20 km.

LTS-i loomise aluseks on "mootorratta" tüüpi mehhatroonilised moodulid, mis põhinevad reeglina suure pöördemomendiga elektrimootoritel. Tabelis 3 on toodud kergsõidukite mehhatrooniliste liikumismoodulite tehnilised omadused.

Ülemaailmsel LTS-turul on tendents laieneda ja prognooside kohaselt on selle võimsus aastaks 2000 20 miljonit ühikut ehk väärtuseliselt 10 miljardit dollarit.

Mehhatroonika tekkis keeruka teadusena mehaanika ja mikroelektroonika üksikute osade ühendamisest. Seda võib määratleda kui teadust, mis tegeleb keeruliste süsteemide analüüsi ja sünteesiga, mis kasutavad võrdselt mehaanilisi ja elektroonilisi juhtseadmeid.

Kõik autode mehhatroonilised süsteemid jagunevad vastavalt nende funktsionaalsele otstarbele kolme põhirühma:

• - mootori juhtimissüsteemid;
• - jõuülekande juhtimissüsteemid ja šassii;
• - salongi seadmete juhtimissüsteemid.

Mootori juhtimissüsteem jaguneb bensiini- ja bensiinijuhtimissüsteemideks. diiselmootor. Vastavalt otstarbele võivad need olla monofunktsionaalsed või komplekssed.

Monofunktsionaalsetes süsteemides saadab arvuti signaale ainult sissepritsesüsteemi. Süstimist saab teha pidevalt või impulssidena. Pideva kütusevarustuse korral muutub selle kogus kütusetorus oleva rõhu muutumise tõttu ja impulssvarustuse korral - impulsi kestuse ja selle sageduse tõttu. Tänapäeval on mehhatroonikasüsteemide üks paljutõotavamaid rakendusvaldkondi autod. Kui arvestada autotööstust, siis selliste süsteemide kasutuselevõtt võimaldab meil saavutada tootmises piisavat paindlikkust, tabada paremini moetrende, rakendada kiiresti teadlaste ja disainerite arenenud arendusi ning saavutada seeläbi autoostjatele uut kvaliteeti. Auto ise, eriti kaasaegne auto, on disaini seisukohast põhjaliku kaalumise objekt. Moodne autokasutus nõuab seda suurenenud nõuded juhtimise ohutusele riikide üha suureneva motoriseerimise ja karmistavate keskkonnastandardite tõttu. See kehtib eriti megalinnade kohta. Mobiilsete jälgimissüsteemide disain, mis jälgib ja korrigeerib komponentide ja koostude tööomadusi, on loodud vastama tänapäeva linnaehituslikele väljakutsetele, saavutades optimaalsed näitajad sõiduki keskkonnasõbralikkuse, ohutuse ja töömugavuse kohta. Kiiresti on vaja varustada automootorid keerukamate ja kallimatega kütusesüsteemid See on suuresti tingitud järjest karmistuvate nõuete kehtestamisest heitgaaside kahjulike ainete sisaldusele, mida paraku alles hakatakse rakendama.

Keerulistes süsteemides juhib üks elektrooniline seade mitut alamsüsteemi: kütuse sissepritse, süüde, klapi ajastus, enesediagnostika jne. elektrooniline juhtimine diiselmootor kontrollib sissepritsetud kütuse kogust, sissepritse käivitamise hetke, süüteküünla voolu jne. IN elektrooniline süsteem käigukasti juhtimine Reguleerimise objektiks on peamiselt automaatkäigukast. Drosselklapi avanemisnurga andurite signaalide ja sõiduki kiiruse põhjal valib ECU optimaalse ülekandearv käigukast, mis parandab kütusesäästlikkust ja juhitavust. Šassii juhtimine hõlmab liikumisprotsesside juhtimist, trajektoori muutmist ja sõiduki pidurdamist. Need mõjutavad vedrustust, roolimist ja pidurisüsteem, tagama etteantud kiiruse säilimise. Sisevarustuse juhtimine on mõeldud auto mugavuse ja tarbijaväärtuse tõstmiseks. Selleks on konditsioneer, elektrooniline armatuurlaud ja multifunktsionaalne Infosüsteem, kompass, esituled, katkendlik klaasipuhasti, läbipõlenud lambi indikaator, takistuste tuvastamise seade tagurpidi, vargusvastased seadmed, sideseadmed, uste kesklukk, elektrilised aknad, muudetava asendiga istmed, turvarežiim jne.