IX Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2017

Аннотация.

В данной научной работе показана актуальность разработки устройств микродозирования жидких и пастообразных веществ. На основе изучения ранее разработанных и наиболее популярных, и востребованных в промышленности на сегодняшний день микродозаторов, предложен новый подход к разработке технологичного и простого в эксплуатировании устройства микродозирования с применением шприцов стандартных типоразмеров и биполярного шагового электродвигателя в качестве привода. Представлены результаты 3D моделирования устройства, подтверждающие его эффективность.

Введение

В современных условиях автоматизации рабочих процессов в различных отраслях промышленности, в частности в процессах бесперебойного дозирования жидких и пастообразных материалов в точно установленных долях, все чаще стало требоваться создание специализированного оборудования. При этом современные установки микродозирования должны соответствовать одновременно ряду обязательных требований, среди которых в первую очередь стоит выделить высокую точность дозирования; надежность и долговечность в работе; равномерность и непрерывность дозирования; технологичность и простоту эксплуатации. Однако, сложная ситуация с разработкой подобного оборудования, сложившаяся в России в настоящее время, привела к практически полному отсутствию конкурентоспособного оборудования на отечественном рынке. Таким образом, в соответствии с вышесказанным, актуальность подобных исследований и разработок, объясняется не только требованиями необходимой автоматизации производственных процессов, но и необходимостью импортозамещения подобного оборудования.

Основная часть

В рамках данного исследования, был проведен аналитический обзор конструкций наиболее распространенных на сегодняшний день микродозирующих устройств, что на первом этапе работ позволило определиться с основными требованиями, предъявляемыми к конструкции нового конкурентоспособного устройства.

Ключевым отличием всех рассмотренных устройств микродозирования, независимо от их области применения, является конструкция толкателя, что позволяет разделить все существующие микродозаторы на несколько основных групп: пневматические; шнековые; дозаторы, основанные на перистальтических и шестеренчатых насосах; гидравлические.

После изучения представленных типов микродозаторов, выбор толкателя был остановлен на линейном актуаторе, что позволило разработать технологичный и простой в эксплуатации микродозатор на основе шприцов стандартного типоразмера и биполярного шагового электродвигателя в качестве привода (рис.1).

Рис. 1. Элементы прецизионного дозирующего устройства: линейный привод с шаговым двигателем, шприц, гильза-основание.

При разработке экспериментального образца микродозатора были использованы следующие готовые отдельные элементы, позволившие ускорить и удешевить создание макета:

1. Биполярный шаговый электродвигатель модели LC1574W-04-026, реализующий поступательное перемещение штока величиной до 15 мм с дискретностью порядка 0,005 мм;

2. Микроконтроллер L298N, представляющий собой, сдвоенный мостовой драйвер, осуществляющий прием задания на дозирование и формирование управляющего сигнала для привода.

Для управления макетом дозатора использовалась плата Digispark на основе микроконтроллера ATtiny.

Для оценки эффективности представленной конструкции было осуществлено 3D моделирование разработанного дозатора (рис.2 а), а также с использованием возможностей кафедры «Автоматизация производственных процессов» ДГТУ был изготовлен экспериментальный макет устройства (рис.2 б).

а

б

Рис. 2. Микродозатор: а) 3D модель , б) экспериментальный макет.

Заключение

В рамках данного научного исследования было определено направление дальнейших исследований в области разработки устройств микродозирования жидких и пастообразных материалов. Анализ существующих устройств позволил выработать требования, предъявляемые к микродозаторам, а также подобрать конструктивно-технологические решения, позволившие разработать экспериментальный макет микродозирующего устройства в целях оценки работы как отдельных элементов устройства, так и комплекса в целом. Разработка микродозирующего устройства в соответствии с выбранными технологическими решениями позволило создать новое конкурентоспособное устройство, отличающееся простотой конструкции, надежностью и состоящее из недорогих комплектующих материалов.

Библиографический список

1. Абилов А.Г. Автоматические микродозаторы для жидкостей / А.Г. Абилов, К.А. Люфтфалиев - М., «Энергия», 1975.

2. Зеленов М.С. Обзор существующих систем микродозирования жидкости и обоснование конструкции модуля микродозирования для автоматизированной системы пробоподготовки / М. С. Зеленов, А. В. Чернышев – М., «МАШИНОСТРОИТЕЛЬ», 2016.

3. Маркетинговое исследование и анализ рынка дозаторов (2012 г.) (артикул: 11168 15707).–http://kapital-rus/ru/b2bcontext/research_new/bp.php&child=getresearch&id=11168&parent=rubricator.

Код для цитирования: Скопировать