книги из ГПНТБ / Фудим Е.В. Пневматическая вычислительная техника. Теория устройств и элементов

Проходное сечение одного или обоих дросселей, а зна­ чит, проводимость должна изменяться при перемеще­ нии управляющего узла. Поэтому управляемые дроссели выполняют либо в виде элемента типа сопло-заслонка, либо в виде золотниковой пары.

В дросселях типа сопло-заслонка чаще всего сопло не­ подвижно, перемещается заслонка. В ряде конструкций сопло перемещается при неподвижной заслонке. Приме­ няются также подвижные сопло и заслонка.

Заслонку в большинстве случаев выполняют плоской.

Внекоторых конструкциях в целях снижения требований

кпараллельности плоскостей заслонки и торца сопла за­ слонкой служит шарик, не прикрепляемый к управляю­ щему узлу. Располагают шарик обычно в сферическом гнезде или в направляющих, выполняемых в сопле. Пере­ мещение шарика в одну сторону обусловливается управ­ ляющим узлом, в другую — давлением газа со стороны сопла,

Вточных устройствах сопло и заслонка металлические, причем часто предпринимаются специальные меры к обес­ печению параллельности рабочих поверхностей торца соп­ ла и заслонки.

Вустройствах невысокой точности в целях уменьшения расхода газа, а также в тех устройствах, где должна иметь­ ся возможность полного прекращения протока газа, за­ слонку (реже сопло) выполняют из резины, резинового полотна или другого мягкого материала.

Элемент сопло-заслонка может устанавливаться как на сбрасывающей линии делителя (рис. 5.7, а), так и на пи­ тающей (рис. 5.7, б). В конструкциях с обоими перемен­ ными дросселями типа сопло-заслонка (рис. 5.7, в, г, д), если неподвижны сопла, обе заслонки могут перемещаться одним общим либо двумя разными управляющими узлами.

ческие характеристики и более высокий коэффициент пе­ редачи, нежели узлы с одним переменным дросселем.

Если а 0 — проводимость дросселя сопло-заслонка при номинальном зазоре, принимаемая равной проводимости постоянного дросселя, h — ход заслонки, отсчитываемый от номпнального зазора (h ^> 0, когда заслонка удаляется от сопла), а = а 0 + kh — проводимость дросселя сопло-

при р, = р 2 = 0,83р-"пит

К = - 0,8а0 //с,

(5.35)

К;= — 0,67x0 /ft. J

В соответствии с уравиеипями (5.34) и (5.35) полный рабочий ход заслонок равен соответственно

т. е. при двух переменных дросселях полный рабочий ход примерно в 3,6 раза меньше.

Коэффициент передачи | dpjdhx | в установившемся

Из (5.37) можно найти диапазон изменения коэффициента передачи в случае одного переменного дросселя в испол­ нительном узле:

0,028 4к- р п и т < & < 0 , 6 9 ^/с- р :

В средней точке рабочего диапазона (при h^ = h2 = 0) dp J dhi — 0|5 dp„/dh2.

В качестве критерия для оценки усилительных свойств исполнительных узлов введем величину ]ГИ .У — среднего по рабочему диапазону коэффициента усилення испол­ нительного узла:

ное от среднего уровня, равного р Ш 1 Т / 2 .

Для исполнительных узлов с одним переменным дрос­ селем, подставляя выражение dp/dh из уравнения (5.37)

§ 5] ПОСТРОЕНИЕ ЭЛЕМЕНТОВ С П О Д В И Ж Н Ы М И ТЕЛАМИ 123

1

в уравнение (5.39), находим при р^ах = - у Рпит:

Диаметр dc отверстия сопла в точных элементах обыч­ но составляет величину порядка 0,1—1 мм. В элементах с мощным выходом диаметр достигает 4—6 мм.

Всоответствии с

ным дросселем ход hf, обеспечивающий изменение давле­ ния р в полпом диапазоне, равен 0,05—0,2 мм. При двух пе­

определяет нейтральное положение чувствительных эле­ ментов управляющего узла. Неточная установка сопла, как уже указывалось выше, приводит к тому, что в ней­ тральном положении все чувствительные элементы ока­ зываются смещенными на величину Ah0, в результате чего появляются соответствующие силы упругости.

В грубых элементах величина h0 устанавливается при переборке элементов с помощью прокладок определенной толщины, смещающих заслонку относительно чувстви­ тельных элементов. Прецизионная настройка h0 в точ­ ных элементах осуществляется специальными органами настройки.

Пыже рассматривается ряд способов настройки номи­ нального зазора hQ в дросселях с подвижной заслонкой.

В блоках АУС [21] (рис. 5.8) использовали клин 2, движение которого в направлении оси винта 3 вызывает перемещение сопла 1 в вертикальном направлении. Го­ ловка винта о вращается между стенкой 5 и гайкой 4. При таком конструктивном решении требуются направляющие

Рис. 5.9. Конструктивные схемы настройки зазора между соплом и заслонкой в элементах системы УСЭ1ША: а) П-1032; б) П-1018.

для сопла (в стенке 5) и для клипа (на сопле), уплотнение 6 между камерами 7 и <S' и уплотнение винта 3 для герме­ тизации камеры S (на чертеже не показано), а также пружина для прижима сопла вниз и одновременной фик­ сации положения сопла, клина и винта. Такая сложная конструкция обусловлена тем, что стенка, на которой рас­ положено сопло, не имеет сообщепия с атмосферой и к ней пет легкого доступа.

В элементе П-1032 системы УСЭППА [25] (рис. 5.9, а) сопло 1 вращается на резьбе в стенке 2. Подходящий к соплу канал 3 уплотнительными кольцами 4 и 5 изоли­ рован от атмосферы и камеры 6. В этой конструкции не исключены перекосы торца сопла и нет фиксации сонла.

В усилителе П-1018 УСЭППА [9, 25] (рис. 5.9, б) соп­ ло 1 перемещается поступательно — вверх толкателем 2, вращающимся на резьбе, вниз — пружиной 3. Гермети­ зация канала сопла осуществляется двумя разделитель­ ными мембранами 4 к 5. Для устранения перекоса сопло помещено в направляющий цилиндр. Фиксация положения толкателя (и сопла) осуществляется гайкой 6. Недостат­ ком этой сложной конструкции является некоторое сме­ щение сопла при фиксации.

§ 5] ПОСТРОЕНИЕ ЭЛЕМЕНТОВ С ПОДВИЖНЫМИ ТЕЛАМИ 125

На рис. 5.10 показаны варианты настройки, исполь­ зующие упругие свойства материала стенки, которая не­ сет не себе сопло или заслонку [139]. При изготовлении и сборке зазор делается заведомо большим, чем требуется для установки сопла. Вворачиванием винта прогибается стенка и вместе с ней сопло. Фиксация осуществляется за счет деформации упругой стенки без дополнительных уст­ ройств. При малом шаге резьбы настройка производится

Рис. 5.10. Примеры конструктивных схем органов настройки зазора между соплом и 8аслонкой посредством прогиба упругой стенки.

достаточно точно — например, при шаге резьбы 0,3 мм поворот винта на 6° перемещает сопло на 5 мкм.

И с п о л н и т е л ь н ы е у з л ы б е з « к о р о т к о г о з а- м ы к а н и я». В устройствах с аналоговым выходом заслон­ ка находится в промежуточном положении, обусловливая непрерывный проток газа из питающей магистрали в вы­ ходную линию и из выходной линии в атмосферу. При ус­ тановившемся значении выходного давления выходная линия газа не потребляет и весь этот поток газа идет в атмосферу. Если в устройствах с малой проводимостью исполнительного узла это приводит к небольшим потерям энергии, то в устройствах с большой проводимостью, на­ пример в усилителях расхода, эти потери недопустимо ве­ лики. Поэтому в устройствах с большой проводимостью при­ ходится отказываться_ от обычного непрерывного режима

работы исполнительного узла и переходить на такой режим работы, при котором обеспечивается выполнение следую­ щих условий: а) если давление в выходной линии превы­ шено, то ее следует сообщить с атмосферой на такое время, чтобы отвести избыток газа; б) если давление ниже тре­ буемого, выходную линию следует сообщить с питающей магистралью на такое время, чтобы ввести недостающее количество газа; в) в установившемся режиме, когда дав­ ление в выходной линии находится в эоне, определяемой нечувствительностью управляющего узла, выходная линия не должна соединяться ни с питающей линией, ни

сатмосферой.

Иными словами, требуется исполнительный узел, исключающий одновременное сообщение выхода с питаю­ щей и сбрасывающей линиями, т. е. узел без «короткого замыкания».

Этим условиям удовлетворяет исполнительный узел, состоящий из двух не связанных между собой дросселей сопло-заслонка, управляемых двумя разными управляю­ щими узлами. Однако этот путь приемлем только в схемах с простейшими управляющими узлами, удваивание кото­ рых не ведет к значительному усложнению (рис. 5.11).

На рис. 5.12 показано несколько конструкций, устра­ няющих короткое замыкание за счет использования упру­ гих свойств материалов, например, резины. В нейтральном положении обе заслонки касаются или немного вдавлены в сопла, в результате чего оба сопла закрыты; для от­ крытия любого сопла требуется увеличение деформации другого сопла (заслонки), т. е. одно сопло может открыть­ ся только при втором закрытом.

На рис. 5.12, а—г материал сопла (заслонки) испыты­ вает деформацию сжатия [10], на рис. 5.12, д, е — дефор­ мацию изгиба [140].

Конструкции с подвижным соплом, жестко закреплен­ ным на мембранном блоке, показаны на рис. 5.13 [9, 21]. В схеме на рис. 5.13, а шарик прижимается к неподвиж­ ному питающему соплу пружиной, в схеме рис. 5.13, б — за счет усилия на шарик от давления питания. Если сум­ марное усилие на мембранном блоке направлено вверх, подвижное сопло отходит от шарика-заслонки и выход­ ная линия р сообщается через это сопло с атмосферой. При движении сопла вниз оно сначала касается заслонки, пре-

t

Рис. 5.12. Конструктивные решения, позволяющие устранить короткое за­ мыкание за счет использования упругих свойств материалов: а — г) при дефор­ мации сжатия сопла или заслонки; д, е) при деформации изгиба стенки с соп­

лом.

Рис. 5.13. Примеры устранения короткого замыкания за счет применения под­ вижного сопла п не прикрепленных к управляющему узлу заслопок (шариков): а) шарик поджимается пружиной; б) шарик поджимается усилием давления

питания.