книги из ГПНТБ / Фотиев М.М. Рудничная автоматика и телемеханика учеб. пособие

Основным типом муфт скольжения являются индукционные муфты. Вращающееся магнитное поле, создаваемое электромаг­ нитом постоянного тока, находящимся на ведущей полумуфте ПМ1 (рис. 35, б), пересекает ведомую полумуфту ПМ2, выполнен­ ную в виде беличьего колеса или в форме массивного ротора. На­ веденные в ведомой части муфты вихревые токи, взаимодействуя с магнитным полем электромагнита, создают вращающий момент, прикладываемый к ведомой части муфты. Изменяя ток возбужде­ ния / в , можно регулировать скорость рабочей машины РМ.

Исполнительные устройства соленоидного типа применяют для перемещения различных клапанов, золотников, вентилей, задви­ жек, а также в качестве привода высоковольтных коммутационных аппаратов. Устройство состоит из цилиндрической катушки, внутри которой помещен подвижный сердечник (якорь). При включении катушки сердечник втягивается и перемещает регулирующий орган. Как правило, регулирующий орган перемещается из одного край­ него положения (например, «Закрыто») в другое («Открыто»). Перемещение якоря в исходное положение осуществляется обычно пружиной. Мощность катушки составляет несколько десятков ватт. К достоинствам соленоидов следует отнести сравнительно малые размеры и вес, простую конструкцию, малую стоимость.

Электромагниты используют в основном для привода тормоз­ ных устройств. Наибольшее применение получили электромагниты МП и ВМ постоянного тока, а также электромагниты КМТ и МО переменного тока. Контакторы также являются исполнительными элементами.

§ 21. Специальные электрические исполнительные элементы систем рудничной автоматики

В схемах дистанционного, автоматического и централизован­ ного управления шахтными механизмами применяют специальные электрические исполнительные элементы: приводы моторные стре­ лочные ПМС-4, приводы-толкатели винтовые ПТВ, приводы стре­ лочные соленоидные ПСС-4, приводы двери стволовой ПДС-1, приводы реостатов МПР, ВПР и др.

Привод моторный стрелочный ПМС-4 предназначен для авто­ матического, дистанционного и централизованного управления стрелочным переводом в шахтах, опасных по газу или пыли. В ка­ честве приводного используется асинхронный двигатель с корот­ козамкнутым ротором мощностью 0,4 кет. Усилие перевода 100 кГ.

Привод ПМС-4 (рис. 36) состоит из двух основных частей: электродвигателя 5 с буфером 4 и фиксирующего устройства 1. Асинхронный электродвигатель с буфером вмонтирован в ци­ линдрический корпус 6. Дистанционным кольцом 11 неподвижная панель буфера зажата между упором на корпусе 6 и фланцем 13. С обеих сторон неподвижной панели 'буфера имеются подвижные панели 12 с закрепленными на них контактами 3 конечного выклю­ чателя 17.

Подвижные панели прижимаются к неподвижной панели во­ семью тарированными пружинами 9, предварительное сжатие ко­ торых составляет 230 кГ. Перемещение подвижных панелей осу­ ществляется стаканом 10, скрепленным через упорные подшипники с тормозом.

Ротор 7 электродвигателя опирается на игольчатые подшип­ ники, допускающие некоторое смещение ротора в осевом направ­ лении. В полом валу ротора закреплена трехзаходная гайка 8 с прямоугольной резьбой. При вращении ротора гайка в зависимо­ сти от направления его вращения ввинчивает или вывинчивает винт 2 привода. Шток 14 предохраняется от вращения реечным зацеплением.

Шток и зубчатые колеса реечного зацепления привода имеют нарезную часть, равную максимальному ходу штока привода. Вы­ полнив ход, шток своей ненарезанной поверхностью вклинивается между двумя шестернями и прекращает движение. При этом ротор, продолжая вращаться, перемещается в осевом направлении и через упорные подшипники воздействует на одну из подвижных панелей буферного конечного выключателя. Панель, сжимая пружины, отодвигается и размыкает контакт выключателя 17 фиксирующего устройства в цепи катушки контактора. Контакт размыкается в тех случаях, когда усилие на штоке больше номинального или ход штока ограничен внешними упорами, а также при неправильном подсоединении фаз электродвигателя. Катушка контактора при этом обесточивается, и двигатель отключается.

Усилие пружинного фиксатора через ритцели передается штоку 14 посредством реечного зацепления. На хвостовой части ритцелей закреплены копиры, воздействующие на конечные выключатели 17 и 18 через толкатели 15 и 16.

Привод-толкатель винтовой ПТВ предназначен для дистанци­ онного и автоматического управления механизмами с возвратно­ поступательным движением в шахтах, опасных по газу или пыли. В приводе вращательное движение ротора электродвигателя пре­ образуется в возвратно-поступательное движение штока. Через ротор двигателя, который выполнен в виде гайки, проходит винт, соединенный с управляемым механизмом. Ротор, вращаясь, сооб­ щает винту поступательное движение.

Выпускаются приводы четырех типоразмеров по развиваемому усилию (75, 150, 300'и 600 кГ) и по номинальной величине хода штока (150, 250, 300 и 400 мм).

Приводные двигатели — асинхронные, трехфазные, напряжени­ ем 127/220 или 380/660 в, мощностью от 0,75 до 3,8 кет. С обеих сторон ротора вмонтированы конечные выключатели, которые ав­ томатически отключают двигатель привода как при конечных по­ ложениях штока, так и при усилиях на штоке, превышающих но­ минальное.

Привод стрелочный соленоидный ПСС-4 предназначен для дис­ танционного и автоматического управления стрелками на подзем­ ном рельсовом транспорте.

Основным элементом привода является электромагнит постоян­ ного тока, состоящий из двух катушек. При подаче питания на од­ ну из катушек сердечник втягивается внутрь катушки, перемещая шток. Вторая катушка осуществляет обратный перевод стрелки. Номинальная мощность электромагнита 1,75 кет, напряжение по­ стоянного тока питания соленоидов 250 в, усилие перевода стрел­ ки 100 кГ, рабочий ход штока 90—120 мм, максимальное время перевода стрелки 1,0 сек.

Привод двери стволовой ПДС-1 предназначен для управления стволовой дверью и другими механизмами. Со стволовой дверью привод соединен стальным канатом, который наматывается на ба­ рабан привода. Основными элементами привода являются: элек­ тродвигатель, редуктор и тяговый барабан со встроенной фрикци­ онной защитной муфтой. В случае перегрузки нажимной диск фрикционной муфты начинает проскальзывать относительно непо­ движного барабана. Величина прижатия нажимного диска к бара­ бану регулируется гайкой.

Электродвигатель — асинхронный с короткозамкнутым ротором, напряжением 127/220 или 380/660 в, мощностью 0,8 кет.

Приводы реостатов предназначены для дистанционно-автома­ тического управления реостатами роторных цепей. Моторные при­ воды МПР-1, КПР-1, ППР-1, ВПР-1 различаются конструкцией связи с валом реостата. Мощность асинхронного электродвигате­ ля 0,6 кет, скорость вращения 1450 об/мин.

§ 22. Гидравлические и пневматические исполнительные устройства

Основными частями гидравлических исполнительных устройств

являются насос, который обычно приводится во вращение элек­ тродвигателем, и гидродвигатель. Широко применяются шестерен­

ротным рычагом.

В поршневом двигателе поршень передвигается под действием разности давлений, действующих на него с обеих сторон. На рис. 37 показано устройство поршневого серводвигателя двустороннего действия с отсечным золотником. При работе золотник одновременно соединяет одну полость рабочего двигателя с трубопроводом

высокого давления р£ъ а другую полость со сливом р0. При этом поршень со штоком перемещаются, изменяя положение регулирую­ щего органа.

В кривошипных гидродвигателях поступательное движение поршня преобразуется во вращательное при помощи кривошипно­ шатунного механизма.

Электрогидравлические приводы широко применяют для управ­ ления шахтными механизмами с возвратно-поступательным дви­ жением (путевые стопоры, стволовые двери, тормоза, стрелочные переводы, бункерные затворы, рабочие тормоза лебедок и др.).

В горной промышленности используют электрогидравлические толкатели во взрывобезопасном исполнении ТГМ — реверсивные на усилия 50, 80, 160 кГ при ходе поршня 50 мм и ТЭГ (рис. 38) двух типоразмеров: ТЭГ-300 и ТЭГ-600 с толкающим усилием со­ ответственно 300 и 600 кГ. Ход поршня 250 и 350 мм. Время рабо­

щаться соединенный с ним полумуфтами 4 а 5 вал 6 с рабочим

колесом 9 насоса. Масло перекачивается из верхней полости ци­ линдра 7 через окна во всасывающей трубе 10 в подпоршневую полость цилиндра, создавая давление, под действием которого пор­ шень 8 со штоками 3 поднимается вверх, перемещая через травер­ су 2 регулирующий орган. При выключении двигателя давление в подпоршневой части цилиндра снижается, и поршень под действием собственного веса опускается вниз, выдавливая масло из подпорш­ невого пространства в надпоршневое.

Привод стрелочный гидравлический ПГС (рис. 39) предназна­ чен для перевода остряков управляемых стрелочных переводов рельсовых путей угольных и горнорудных шахт.

При включении электродвигателя 4 давление рабочей жидкос­ ти, развиваемое насосом 3, передается через гидропереключатель 13 и гидрозамок 12 в силовой цилиндр 10 и в зависимости от по­ ложения поршня-штока 6, 8 перемещает его влево или вправо до тех пор, пока правый конец его с помощью блока электрических переключателей 5 не выключит электродвигатель. После отклю­ чения электродвигателя гидрозамок запирает подводящие клапа­ ны силового цилиндра, замыкая при этом поршень-шток, а следо­ вательно, и остряки стрелки в переведенном положении.

При взрезе стрелки, когда к части 6 поршня-штока приложено усилие, направленное влево, в камере 9 силового цилиндра создает­ ся избыточное давление, которое, сжимая пружину 11, перемещает часть 8 поршня-штока относительно другой его части 6, в резуль­ тате чего соединяются камеры 9 и 7 силового цилиндра. При этом рабочая жидкость из камеры 9 перетекает в камеру 7, а 'обе части поршня-штока передвигаются влево. Переместившись таким обра­ зом примерно на половину своей длины, правый конец 6 поршняштока воздействует на блок электрических переключателей и включает электродвигатель. Под действием давления рабочей жид­ кости, создаваемого насосом 3 после включения электродвигателя, открываются подводящие каналы силового цилиндра, камера 7 соединяется с насосом, а камера 9 — со сливом. В результате это­ го давление в камере 9 резко падает, части 8 и 6 поршня-штока под действием пружины перемещаются в исходное положение и разделяют камеры 7 и 9. После этого поршень-шток под действи­ ем давления рабочей жидкости, поступающей в камеру 7 силового цилиндра, перемещается в сторону взреза (влево) до тех пор, пока правый конец 6 поршня-штока, воздействуя на блок электрических переключателей, не отключит двигатель. /

Для ручного перевода стрелки имеется ручной насос 1. Давле­ ние в гидросистеме привода ограничивается предохранительным клапаном 2, Исполнение привода PB, усилие на штоке 120 кГ, мощность потребления привода.— 0,6 кет. Привод ПГС управляет­ ся от специального блока БУГ-1.

К достоинствам гидравлических исполнительных устройств от­ носятся отсутствие редуктора, сочетание большой выходной мощ­ ности с малыми габаритами, взрывобезопасность, высокая надеж­ ность, большой срок службы и др. Недостатками их являются не­

обходимость тщательного уплотнения, изменение характеристик при колебаниях температуры, потребность в гидравлическом источ­ нике питания, инерционность.

Пневматические исполнительные устройства находят примене­ ние в системах автоматики благодаря взрывобезопасности, на­ дежности, компактности. В этих устройствах используются поршне­ вые пневмодвигатели, принцип работы которых мало отличается от

§ 23. Регулирующие органы

Регулирующие органы непосредственно воздействуют на поток энергии или вещества в объекте регулирования и изменяют его в соответствии с требованием закона регулирования. Конструкция и принцип действия регулирующих органов определяются видом и свойствами регулируемой величины, мощностью потока и харак­ теристиками объекта регулирования. Для регулирования электри­ ческих величин используют потенциометры, реостаты, угольные столбы, фазовращатели, конденсаторы переменной емкости, кон­ такты, регулируемые трансформаторы и др. Например, для регу­ лирования напряжения исполнительный орган (двигатель) приво­ дит в движение щетку переключателя ступеней (отпаек) трансфор­ матора. Переключатель ступеней, являющийся в данном случае регулирующим органом, изменяет коэффициент трансформации, а

следовательно, и напряжение на выходе трансформатора. Для ре­ гулирования потока жидкости, пульпы, воздуха, пара широко при­ меняются дроссельные регулирующие органы: дроссельные за­ слонки, клапаны, краны, шиберы и др.

На рис. 41 показана дроссельная заслонка для регулирования потока воздуха в воздухопроводе. Стальной диск 1, укрепленный на оси 2, вращаясь, изменяет живое сечение кольца 3. С помощью рычага 4 заслонка может быть сочленена с исполнительным ме­ ханизмом.

Одним из наиболее распространенных регулирующих органов, используемых в регуляторах потока жидкости или газа, являются клапаны односедельные и двухседельные.

Водноседельных клапанах (рис. 42, а) жидкость поступает под плунжер, что является их недостатком, так как исполнительный механизм должен преодолевать давление жидкости на плунжер, величина которого к тому же меняется в зависимости от положе­ ния плунжера.

Вдвухседельных клапанах (рис. 42, б) этот недостаток устра­

нен, так как жидкость на один плунжер давит сверху, а на дру­ гой— снизу. Профили плунжеров выполнены таким образом, что давление жидкости на плунжеры взаимно уравновешивается. Ис­ полнительному механизму в этом случае приходится преодолевать только усилие трения. Недостатком двухседельных клапанов яв­ ляется трудность подгонки плунжеров к седлам. Такие клапаны в закрытом положении пропускают некоторое количество жидкости

(порядка 5—10% от максимального).

Следует иметь в виду, что качество регулирования, а иногда и сама возможность регулирования зависят от типа регулирующего органа.

РЕЛЕ. РАСПРЕДЕЛИТЕЛИ

§24. Общие сведения

Реле— элемент автоматического устройства, в котором при плавном изменении входной величины выходная величина меняет­ ся скачкообразно. Зависимость выходной величины от входной называется характеристикой управления реле, примерный вид ко­ торой показан на рис. 43. При значениях входной величины мень­ ших, чем хСр, выходная величина равна нулю (или имеет некоторое постоянное значение). При достижении входной величиной значе­ ния хср выходная величина скачком меняет значение от у\ (в дан­ ном случае Уі = 0) до у% которое при дальнейшем увеличении х остается постоянным или почти постоянным. Такое скачкообразное изменение состояния реле называется срабатыванием, а значение х= хСр, при котором оно происходит, параметром (величиной)

срабатывания.

При плавном уменьшении входной величины выходная величи­ на остается неизменной и равной у2 до момента достижения вход­ ной івеличиной значения хот, при котором реле скачком возвра­ щается в исходное состояние. Это изменение состояния реле назы­

вается отпусканием, а значение хотш при котором оно происходит, 'параметром (величиной) отпускания.

Отношение параметра отпускания к параметру срабатывания называется коэффициентом возврата kB:

По виду (физической природе) входной величины различают электрические, механические, гидравлические и пневматические ре­ ле. Каждая из этих групп реле делится на подгруппы. Например, электрические в зависимости от управляющей электрической вели­ чины делятся на реле тока, напряжения, (мощности, частоты и т. д., а по принципу действия — на электромагнитные, магнитоэлектри­ ческие, индукционные, электродинамические, электронные и др.

В зависимости от выполняемой функции различают реле за­ щитные, управляющие, реле блокировки, сигнализации и др.

По роду контролируемой величины реле подразделяют на реле скорости, давления, уровня, температуры, расхода и др.

Реле различных типов широко применяют в схемах рудничной автоматики .и телемеханики, в вычислительных и управляющих машинах и др.

Кроме параметров отпускания и срабатывания, реле характе­ ризуется следующими показателями.

Коэффициент управления или усиления — отношение наиболь­ шей мощности, пропускаемой исполнительным органом реле (на­ пример, его контактами), к минимальной мощности на входе (на­ пример, мощности включающей катушки).

Время срабатывания исчисляется от момента подачи входного сигнала до окончания движения исполнительного механизма реле (например, до момента переключения контактов).

В автоматике термином реле часто называют не только кон­ кретный аппарат, но и комплектное устройство, состоящее из не­ скольких элементов и имеющее релейную характеристику. Так, например, контактное реле РВЩ состоит из щеточного датчика и выходного электромагнитного реле. В рудничной автоматике при­ меняют различные реле такого рода: реле уровня (поплавковые, пневматические), реле давления, производительности, скорости и др.

По существу это датчики указанных величин, имеющие релей­ ную характеристику. Они рассматриваются вместе с аппаратурой автоматизации тех объектов, где применяются.

§ 25. Электрические реле

Электромагнитные реле получили наиболее широкое примене­ ние благодаря простоте конструкции, небольшим размерам и ма­ лой стоимости. Они делятся на реле постоянного и переменного тока. Реле постоянного тока бывают нейтральные и поляризо­ ванные.

В нейтральных электромагнитных реле (рис. 44, а) стальной якорь 2 притягивается к. сердечнику 1 при пропускании по обмот­ ке 5 реле управляющего тока /у. В результате замыкается контакт 4, включенный в цепь управления. Возвращение реле в исходное положение после отключения обмотки производится с помощью возвратной пружины 3.