![]() Главная страница Случайная страница КАТЕГОРИИ: АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника |
Пневмоусилители, классификация, назначение, статические и динамические характеристики усилителя типа сопло-заслонка.
Широкое использование позиционных следящих приводов, осуществляющих регулирование положения исполнительных органов, вызвало необходимость применения мощных силовых систем управления, обеспечивающих хорошее быстродействие и точную отработку управляющих сигналов при больших нагрузках и скоростях. Центральное место в этих системах отведено усилителям, осуществляющим усиление входных сигналов и управление исполнительными механизмами. Особая потребность в этих устройствах возникает при создании различных электрогидравлических и электропневматических следящих систем, так как используемые в них электромеханические элементы, преобразующие электрическую энергию в механическое перемещение, имеют ограниченные габариты и часто не могут преодолеть усилия на управляющих элементах исполнительных механизмов. Гидроусилитель (пневмоусилитель) - устройство или совокупность устройств, преобразующих движение управляющего элемента в движение управляемого элемента большей мощности с одновременным согласованием этих движений по скорости, направлению и перемещению. Увеличение передаваемой мощности происходит за счет энергии, подводимой с помощью рабочего тела (жидкости, воздуха и т.д.) под давлением от насосной станции, гидроаккумулятора, компрессора и других питающих источников. В технике регулирования и управления применяются в основном два типа усилителей: с дроссельным (золотниковые или типа сопло-заслонка) и со струйным управлением. Первые наиболее распространены в практическом применении. В них при изменении входного сигнала, заданного в виде перемещения, происходит дросселирование рабочего тела, то есть изменение сопротивления истечению путем деформации потока, что вызовет изменение расхода и давления рабочего тела на выходе усилителей. Обычно усилители строятся по трем отличающимся друг от друга методам управления: без обратной связи (разомкнутые), с обратной связью (замкнутые) и с комбинированной системой управления.
По числу каскадов усилители можно разделить на однокаскадные и многокаскадные. От числа каскадов зависят принципиальные схемы, выбор управляющих элементов, энергетические показатели, статические и динамические характеристики. По числу дросселей (рабочих щелей, окон), содержащихся в распределителях усилителей, последние могут быть с одним дросселем (однощелевые), с двумя дросселями (двухщелевые) и многодроссельными, имеющими много рабочих щелей. Дроссели изменяют скорость рабочего тела по величине и направлению. Наибольшее распространение получили усилители с двумя и четырьмя дросселями. Все более широкое применение находят многодроссельные усилители. По расположению дросселей, включенных в поток рабочего тела, усилители различаются последовательным и параллельным соединением дросселей. Наиболее часто применяющимся усилителям в практике характерны семь типов принципиальных схем (рис. 5.1). Более сложные схемы (рис.5.1, д, е, ж) составлены на основе более простых схем (рис. 5.1, а, б, в, г). Таким образом очень важно свести все схемы к более простым, что упростит анализ и исследование характеристик и свойств усилителей. По схемам, представленным на рис.5.1.б, г, д, е выполняются золотниковые усилители, по схемам на рис. 5.1, а, ж — золотниковые и типа сопло-заслонка, а по схеме на рис.5.1, в — золотниковые и со струйной трубкой.Знаки + и — означают соответственно увеличение и уменьшение площадей проходных сечений дросселей в процессе регулирования. Параллельные схемы включения дросселей (рис.5.1, д, е, ж) часто называют дифференциальными или мостовыми, так как они являются аналогом широко известного в электротехнике электрического моста Уитстона, содержащего четыре постоянных или переменных сопротивления. К одной его диагонали обычно подключается источник питания, а к другой - потребитель (регулируемое устройство).В нашем случае последним является исполнительный механизм. Статические характеристики однощелевого пневматического усилителя (преобразователя) сопло-заслонка. Пневматические усилители изображаются аналогично схемам, приведенным на рис.5.2., а и б, за исключением того, что на вход усилителя под давлением рд подается сжатый воздух и через регулируемый дроссель 2 сопло-заслонка он вытекает в атмосферу, где давление рс равно атмосферному. При расчете статических характеристик усилителя можно принять следующие допущения; утечки воздуха отсутствуют; температура сжатого воздуха в процессе работы не изменяется; коэффициент расхода регулируемого дросселя сопло-заслонка не зависит от перемещения заслонки; потери давления на нерегулируемых участках сопла и магистралях отсутствуют; объем междроссельных камер постоянный.Расход сжатого воздуха (газа) через дроссель:
где и - коэффициент расхода; А - площадь поперечного сечения канала дросселя;
R — газовая постоянная; Г—абсолютная температура воздуха перед дросселем; рвх — давление воздуха перед дросселем (все давления При расчете можно принимать согласно различным формулам (уравнениям Сен-Венана и Ванцеля. Ф.Е.Санвилла и др.). Однако более предпочтительной можно считать гиперболическую функцию расхода:
Она сравнительно проста и позволяет достаточно точно осуществлять статический и динамический расчеты. Для систем с низкими давлениями или в случае использования ламинарных дросселей можно применять более простую функцию расхода:
Динамические характеристики однощелевого пневматического усилителя сопло-заслонка, подключенного к исполнительному механизму (рис. 5.2, а).Динамическая схема этого усилителя показана на рис.5.3.Согласно уравнению (6.1) баланс расходов для узлов У, и У2 при перемещении заслонки влево описывается равенствами:
гистраль (сосредоточенный дроссель 3), соединяющую междроссельную полость усилителя с исполнительным механизмом.Согласно выражениям (5.9) и (5.10) мгновенный массовый расход через дроссель равен:
|