книги из ГПНТБ / Мотулевич Д.Ю. Элементы теории и техники автоматического регулирования учеб. пособие для студентов всех специальностей хим.-технол. фак
.pdf/ |
|
- 100 - |
|
Û, |
|
-max |
|
|
|
|
|
Величина (? |
и, |
следовательно, эмфективная площадь |
мембраны меняется |
при |
пепекёщешіи мембраны из одного |
крайнего положения в другоеНа рис.58 привечен график
изменения отношения £?Ф/ |
в зависимости от положения |
|
мягкой |
мембраны s |
. |
|
hm** |
|
і |
|
|
S |
|
|
& |
|
|
i |
|
|
1 |
i |
|
S |
1 |
|
|
|
s |
|
So |
400 |
Рио.58. График изменения эффективной площадь |
||
|
мягкой |
мембраны |
Резкое изменение -^^ьпо ходу штока заставило отка заться от применения мягких мембпав в Мйійх. В настоящее время в НИМах применяются мембраны с жесткой средней частью; центральная часть эластичной мембраны опирается на металлический диск. Эластичным является только кольце между диском и кольцевой опорой. В этом случае величина
уоилия |
(р , передаваемого на шток, по мере |
перемещения |
центра мембраны будет изменяться иначе. Имеем четыре |
||
характерных положения 'для центра мем'бпаг:ы, |
кото пне приве |
|
дена на |
ряс.59: |
|
- l o i -
ч> -
S
Рис,59. |
Характерные |
положения |
центра мембраны с |
|
||||||
|
|
|
кесткиы |
диском |
|
|
|
|
|
|
а - |
верхнее |
положение |
центра |
мембраны - |
кольцевая |
|||||
опора воспринимаеттолько радиальные составляющие сил. |
||||||||||
действующих |
на |
мембрану |
|
а? = 0%; |
Ç -Pfmax |
» |
|
|||
б - |
среднее |
положение |
центра |
мембраны - |
усилие, |
воспри |
||||
нимаемоежесткой центральной частью, полностью |
передает |
|||||||||
ся на шток. Усилие,воспринимаемое кольцевой эластичной |
||||||||||
частью, |
распределяется |
между опорой |
и жестким |
диском по |
||||||
ровну. |
Оигуву Obâcd |
(рис .57,6) |
приближенно |
иокно |
рас |
|||||
сматривать как павнокерно нагруженный прямоугольник, летка-
щий нч :т вух опорах (кольцевая |
опопа |
и металличес |
ки'"; диск CLd ), центр тяжести |
прямоугольника надомгтсяѴ |
|
|
- |
102 - |
|
|
|
|
как известно, на равном расстоянии от |
опор,и, |
следователь |
||||
но, на шток передается усилив, равное |
1/2 |
Q |
. Коли ди»-* |
|||
метр металлического диска |
составляет |
0,8 |
диаметра мембра |
|||
ны в свету, т . е . |
d |
0,в@ |
, а 5 = 50#, |
то |
|
|
Quun-Pf |
Поль) |
*(o,iï) |
MP(o>wf;t>99>y№-> |
|||
в - нижнее положение центра мембраны - металлический диск еще не висит на мембране, и на шток передается уси лие, которое воспринимается этим диском.
8 ' щ 97 т 98# от полного хода штока.
г - самое нижнее положение центра мембраны |
= |
100$. |
||||
Диск висит на мембране, |
кольцевая |
опора воспринимает |
все ; |
|||
^силия, действующие и на диск и.на |
мембрану Сшт- О |
.на 1 |
||||
ріо.60 приведен |
график изменения отношения Fa*/fmAx |
в |
за |
|||
висимости 05 хода центра мембраны. При расчетах |
f$ya |
|
||||
определяется |
по |
формуле |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(28) |
|
Мембранные |
приводы являются статическими элементами. |
|||||
Йх статическая |
характеристика приведена на рио,бІ,а . |
|
||||
Допускаемый |
гистерезис |
не должен превышать '2'1 от |
полного |
|||
хода штока, |
Чем |
меньше |
гистерезис, |
тем качественнее будет |
||
протесать процесс регулирования.
Уравнение движения привода в общем виде |
|
|
е у г - ' Ь " - * * |
. |
( 2 9 ) |
V
- 103 -
f~3<p4>
0,6
07s,
20 «0 «О èâ №
Рис.GO. Графил изменения эффективной жестким диском
60- |
цi L . У*too |
|
SD' |
|
|
4о |
V • |
|
ta |
\- . |
|
і |
||
|
||
|
1 |
Ус
площади мембрана с
*
X4ux
Içttf.
1
l'eu ..61. ^арактеристийИ^ішбианного привода; a -отачіическ-пнѵ б-динамическая
-101 -
Пренебрегая массой подвижных частей Щ и вязким трением ê , так как они милы по сравнению о жесткостью
пружины е |
, получим |
уравнение |
движения |
привода в |
упрощен |
|||
ном |
виде |
|
|
|
п |
|
|
|
|
Динамическая |
характеристика |
Kl! Ma, |
т . е . его |
временная |
|||
характеристика, в |
соответствии |
с |
упипнением (30) |
имеет |
||||
вид, |
приведенный |
на |
р и о . 6 1 , 6 . |
|
|
|
|
|
|
МИ Мы, |
выпускаемые промиштепностью |
в настоящее впемя, |
|||||
обычно имеют мембрану, которая изготовляется из плорезинеиного полотна или специальной резины, причем д/.амётр
мембраны |
Я) |
|
= 100 |
500 |
і'м; диаметр жесткого |
центра |
||
(L я |
0 , 8 ® |
; |
ход |
штока клапана |
h = 1 0 + |
GO мм. |
||
Начало |
движения штока соответствует |
давлению |
|
|||||
Рі |
= 0,1 |
+ |
0,2 |
к г / с м 2 , |
а конец - |
давлению |
|
|
Р2 |
= |
0,9 |
+ |
1,0 |
к г / с м 2 . |
|
|
|
Если необходимо иметь .од штока больше GO мм и полу чать на выхо"е исполнительного механизма большую мощность
При относительно |
небольших габаритах, применяется |
пошине- |
|||||
вой следящий привод ПСП, |
КОТОРЫЙ |
здесь |
не |
пассыатривается |
|||
Г ю ] . |
|
|
|
|
|
|
|
Стоимость ПСП выше |
стоимости |
МП Ma, |
так как |
конструк |
|||
тивное выполнение |
ПСП значительно |
сложнее |
МІМа," а |
плунжер |
|||
ная пара поршень |
- |
цилиндр является прецизионной. |
|
||||
Б . |
Гидравлические сервомоторы |
|
|
||||
Гидравлические сервомоторы так же, как и пневмати ческие, могут быть мембранными и-поршневыми. По мембпчіь ные гидравлические сепвомоторы не имеют практического при
меневия, |
так |
как в них |
мемблана должна быть изготовлена |
||
из маслосто-кой резины или'иметь специальное покрытие; |
|||||
клоне |
-.ого, |
мембп.-іны обычно работают пли |
гѣвлении не выше |
||
•1 ати, |
а |
гидравлические |
легучятопы иѵеѵч' |
зиачитатьио |
|
- 105 -
большие рабочие давления, В гидравлических регуляторах основными силовыми элементами являются поршневые серво приводы, принципиальные схемы КОТОРЫХ привечены аа рис.&
|
Рис,Gi2. Сервомеханизмы: |
|
|
|
|
а) |
одностороннего |
пе'і етвия ; |
|
|
б) |
двустороннего |
действия |
|
и |
которые состоят |
из олепупци-х основных элементов) |
к с пу |
|
са |
I ; пі линя 2 с |
уплотните 'аники |
кольцами 3 ; штока |
4', |
который сввчиияется с регулирующим органом; противодей ствующей прумиіш Г)(нв рис .62, а) и у плетни тепьпого устрой-.
- 106 -- ства 5 на рис.68,б; штуцера б для подвода а отвода рабо- •
чей жяднооти, воздухосборника 7, периодически открывающе
гося для удаления пузырьков |
воздуха, которые могут выде |
|||||||
ляться |
из маола при падений |
давления". |
і |
|||||
Все поршневые сервомоторы можно клаооифицировать по ! |
||||||||
ряду признаков. |
|
|
|
|
|
|||
I . |
По принципу |
действия сервомеханизмы делятся на |
||||||
механизмы |
одностороннего |
и двустороннего действия (рис. |
||||||
6 2 ) . |
Принцип действия |
сервомеханизма одностороннего |
||||||
действия чрезвычайно просгі поршень перемещается вправо |
||||||||
силой |
давления рабочей |
жидкости, поступающей от усилите,- |
||||||
л я , |
а |
влево - |
усилием |
пружины. |
|
|||
Перемещение |
поршня вправо начинается тогда, |
когда |
||||||
|
|
PF^R+//+c/L, |
|
|
|
. |
||
а влево, когда cZ-tR' |
*s.Pf'+ |
|
||||||
где' |
Р |
- |
давление |
рабочей |
шдкости в полости |
исполни |
||
|
|
|
тельного |
механизма; |
|
|||
|
F. - площадь пѳрвшя; |
|
|
|||||
|
О |
- |
жесткооть пружины; |
|
||||
|
Л - |
перемещение штока или отепень сжатия |
прукины; |
|||||
|
D |
|
|
|
|
|
|
|
|
л |
- |
полезное |
усилив |
на штоке; |
|
||
У- сила трения.
Висполнительных механизмах двустороннего действия движение поршня как вправо, так и влево П Р О И О Х О Д И Т ПОД
действием |
оилы |
давления |
рабочей |
жидкости, поступающей |
|||
от |
усилителя. Движение поршня вправо начинается |
тогда, |
|||||
когда %f2 |
è-g+tf+Pifi |
» а влево,.когда |
|
||||
|
... |
|
|
ъь+*^А!>*А> |
|
|
|
где |
Ti'fic |
оффвмв»0 '6 |
площади |
поршни (площадь |
поршня |
||
|
|
|
без |
учета площади штока) ; |
|
||
|
Ptfß |
- |
давления |
рабочей |
жидкости на поршень. |
||
107-
2.Цо виду движения штока сервомеханизмы делятся на механизмы поступательного (рис,62) и вращательного (рис.ьЭ действия. Сервомеханизмы поступательного действия харак теризуются поступательным движением штока, а вращатель ного действиЯ'-вралцательным движением штока, угол поворо
та которого 90 - 120°.
В сервомоторах поступательного движения рабочие пло щади поршня F, и F z не равны между собой, что может вызвать нечеткую работу воего исполнительного механизма.
Рис.63, Принципиальная схема сервомеханизма вращатель ного действияi
I - корпус; 2 - поршень; 3 - уплотнительиыв кольца ; k - шатун; 5 - кривошип; 6 - в а л ^ 7 - выходной кривошип; Ѳ - войдухосборник
- 108 |
- |
|
В оервоыоторах вращательного |
действия Fi = |
и > |
кроме того,силы трения в этих сѳрвохгаторах значительно меньше, чем в сервомоторах о поступательным движением. Преимуществом последних является более простое по срав нению с сервомоторами вращательного действия изготовле ние.
3. По характеру перемещения ::ітока сервомеханизмы делятся на механизмы с перемещением, пропорциональным входной координате усилителя, т . е .
и сервомеханизмы со скоростью перемещения, пропорцио нальной входной координате усилителя,, т . е .
'•gf-?««4 |
(32)' |
К сервомеханизмам с перемещением, |
пропорциональным |
входной координате, относятся сервомеханизмы односторон него действия. В гидравлических регуляторах они приводят ся в движение от струйной трубки, если одно сопло чаг<гу-
•шено. Зги сервомеханизмы |
являются статическими элемеьгами |
|
Их статическая характеристика |
приведена .'на рио.бЧ.а. |
|
К сервомеханизмм, |
работа |
которых описывается урав |
нением (32), относятся сервомеханизмы двустороннего дей ствия. Они является астатическими элементами, и Регуля- -
тор, в котором-имеется такой сервомеханизм, |
приобретает |
||||
астатические свойства. Уравнение (32) можно записать |
|||||
следующем |
обоазом: |
|
|
||
|
|
|
> |
' |
(33) |
где |
ДГ - |
коэффициент пропорциональности ) |
|
|
|
|
Ц |
- |
время сервомотора. |
|
|
Время сервомотора 'S является основным параметром астатических севвомвхняйзмов. 7j - это впѳмя, в
• Ьых
О
4S
Рио.б*. Характеристики гидравлических серво механизмов:
а - статическая характеристика ;
ö- динамическая хаоактѳристика стати ческого сервомеханизма •
в- динамичеокая характеристика аста тического сервомеханизма