ЕвроТехсервис

Автоматизация технологических машин и оборудования. Нижний Тагил

Программа: «Автоматизация технологических машин и оборудования»

Институт металлургии, машиностроения и транспорта

вступительного междисциплинарного экзамена в магистратуру

Направление: 15.04.04 «Автоматизация технологических процессов и производств»

Попович А.А.
«____» ___________ 2015 г.

2015 г.
Магистерская программа: «Автоматизация технологических машин и оборудования»

Примерный перечень вопросов:


  1. Этапы автоматизации. Рабочий и технологический циклы машины-автомата. Циклограммы. Роль мехатроники в автоматизации.

  2. Фактическая производительность систем автоматизации. Виды потерь. Коэффициент использования оборудования.

  3. Машины с последовательным, параллельным и смешанным агрегатированием рабочих позиций. Роторные и роторно-конвейерные линии.

  4. Массовое, серийное и единичное производство, особенности их автоматизации.

  5. Принципиальная технологическая схема машины. Оптимизация циклограммы работы машины.

  6. Кинематическая и комбинированная схемы машин. Анализ вариантов и выбор схемы.

  7. Алгоритм управления машиной. Сравнение электронных и механических систем управления.

  8. Компоновочная схема машины. Принципы компоновки машин.

  9. Функциональные узлы машин-автоматов, формулировка требований к ним.

  10. Прямая и обратная задачи управления в мехатронных системах.

  11. Проектирование электромеханического объекта традиционным методом и методом, основанном на мехатронных принципах.

  12. Структурная схема САУ: состав, назначение основных элементов.

  13. Принципы управления (программное, по возмущению, с отрицательной обратной связью).

  14. Основные характеристики линейных САУ (передаточная функция, переходная и весовая функции, частотные характеристики).

  15. Критерии устойчивости (алгебраические и частотные).

  16. Показатели качества САУ.

  17. Синтез линейных систем на основе логарифмических частотных характеристик.

  18. Особенности построения цифровых САУ, исследования их устойчивости и качества регулирования.

  19. Основные задачи синтеза регуляторов, ПИД-регуляторы.

  20. Функции технолога при разработке программ для станка с ЧПУ с использованием современных САПР.

  21. Конструктивные особенности современных металлорежущих станков с ЧПУ.

  22. Структура микропроцессорной системы управления.

  23. Общая функциональная схема ЭВМ. Основные элементы ЭВМ. Организация и архитектура ЭВМ.

  24. Структура программного обеспечения и языки программирования PLC.

  25. Сигнальные процессоры. Архитектура. Область применения.

  26. Модули дискретного и аналогового ввода, вывода.

  27. Технологические промышленные роботы в машиностроении, электротехнике и электронике и выполняемые ими функции. Технологические промышленные роботы для контроля и обслуживания технических объектов.

  28. Типовая номенклатура технических (паспортных) показателей промышленных роботов.

  29. Типовые схемы манипуляторов, работающих в различных системах координат, их особенности, преимущества и недостатки.

  30. Модульные промышленные роботы. Преимущества принципа модульного проектирования. Виды модулей промышленных роботов и способы построения модификаций при их использовании.

  31. Рабочие органы промышленных роботов, предназначенных для механообработки, сборки, сварки, окраски, измерений и контроля.


Примерные задачи:
1. Тело массы m=1 кг начинает двигаться по оси х под действием силы F=kx 3 (k=8 Н/м 3 ) из положения х=0. Найти скорость тела в момент времени t, когда его координата будет равна х=10 м.

2 . Какое нужно ограничение на усилие S сжатия губок клещевого схвата при переносе плоского объекта массой m =5кг в вертикальном положении в случае, если направленное вверх вертикальное ускорение при переносе не превосходит значения a =35м/сек 2. Коэффициент трения равен f =0,1. Варианты: а) S>175H;б) S>1130H;в) S>350H. представить пояснения.

3. Опишите технологию обработки концов рычага по радиусу 10 мм. Рычаг выполнен в виде параллелепипеда с размерами 300х20х2 мм.

4. Червячный мотор-редуктор вращает барабан, на который наматывается трос, приводящий в движение тележку башенного крана. Определите скорость движения тележки V (м/c) и тяговое усилие на тросе Т (Н), если электродвигатель развивает мощность N=10 кВт, при скорости вращения n=1500об/мин; редуктор имеет передаточное число u=20, коэффициент полезного действия η= 0,8; барабан имеет рабочий диаметр D= 200мм.

5. Операторная форма записи дифференциального уравнения имеет вид (р 2 +р+1)y(t)=(р+1)x(t). Как выглядит дифференциальное уравнение?

6. Дифференциальное уравнение имеет вид: . Приведите его операторную форму записи.

7. Построить ЛАХ звена с передаточной функцией G(p)=100/(4p 2 +p+1).

8. Записать характеристическое уравнение системы, передаточная функция которой имеет вид G(p)=(p+1)/(p 2 +3p+2).

9. Стальной стержень круглого сечения диаметром d=10 мм без зазора установлен между двумя абсолютно жесткими стенками. Стержень нагрели на 200 град. С. Определить механическое напряжение в стержне после нагрева и силу распора, действующую на стенки. Модуль упругости стали 200 ГПа, коэффициент линейного расширения стали 1,2•10 -5 1/град.

10. Два вертикальных стержня 1 с модулем упругости Е1 и площадью поперечного сечения S1 опираются на абсолютно жесткую балку 3. Центральный стержень 2 с модулем упругости Е2 и площадью поперечного сечения S2 свободно проходит через балку 3. Все три стержня прикреплены к жесткому основанию 4. На стержень 2 навинчена гайка 5. Индикаторы микроперемещений М1 и М2 установлены неподвижно относительно основания и обнулены. При закручивании гайки 5 индикатор М1 показывает , а индикатор М2 показывает . Определить при каком отношении микроперемещения равны: .
11. Построить эпюру моментов и перерезывающих сил для балки на шарнирных опорах, нагруженной силой Р и моментом М=РL.

12. Имеется материальная система, состоящая из 3-х одинаковых масс к которым приложены силы согласно рисунку. Определить ускорение центра масс данной системы.


13. В четырехпозиционной машине-автомате последовательного агрегатирования время выполнения операции на 1-ой позиции – 5с, на 2-ой – 7с, на 3 ей – 4с, на 4-ой – 3с. Время перемещения между позициями – 1с. Найдите цикловую производительность машины QЦ (шт/ мин).

14. На машине-автомате с помощью экструдера производят полиэтиленовую пленку. Пленка автоматически сматывается в рулон. Внутренний диаметр рулона d1 – 100мм, наружный d2 – 300мм. Толщина пленки δ – 0,1мм. Время изготовления одного рулона – 5мин. Какова технологическая производительность машины – к, м/с? Принять π=3,14.
Рекомендуемая литература
А.Н. Попов, А.Н. Тимофеев. Технологические процессы в машиностроении. Часть 1. Общие принципы проектирования технологических машин. Учеб. пособие, СПб, СПбГПУ, 2010.

М.Т. Коротких, А.Н. Попов. Технологические процессы в машиностроении. Часть 2. Техпроцессы дискретного и непрерывного производства. Учеб. по-собие, СПб, СПбГПУ, 2009.

Волков А.Н. Проектирование робототехнических систем. Учебное пособие. СПб: Изд-во Политехнического университета, 2012 г. – 370 с.

Подураев Ю.В. Мехатроника: Основы, методы, применение: учеб. пособие для студентов вузов, М. Машиностроение, 2006.

Юревич Е.И. Теория автоматического управления. Учебник для вузов, 3-е изд. СПб: BHV, 2007. 560 с.

Управление техническими системами: учеб. пособие для вузов / Ю. В. Галышев, Л. Е. Магидович, В. В. Румянцев. — СПб. Изд-во Поли-техн. ун-та, 2005

Процессы формообразования. Обрабатывающее и измерительное оборудование. учеб. пособие / М. Т. Коротких, Д. Ю. Кряжев — М. Оргсервис 2000, 2007.

Васильев В.Л. Прокопенко В.А. Тисенко В.Н. Технологическое оснащение автоматизированных производств. Учебное пособие.- Л.:ЛГТУ, 1991.-204с.

Цифровые и микропроцессорные радиотехнические устройства: учеб. пособие для вузов / В.Д. Бунтов, С.Б. Макаров .— СПб. Изд-во Политехн. ун-та, 2005

Микропроцессорные системы. Разработка устройств на микроконтроллерах: Учеб.пособие / Васильев А.Е. СПб: Изд-во СПбГТУ, 2001