Гидропневмоавтоматика и гидропривод мобильных машин. Средства гидропневмоавтоматики

где С = —пневматическая емкость.

Благодаря постоянному давлению, плотность воздуха в верхней мембранной камере решающего усилителя также постоянна. Расход воздуха через дроссель 3:

G = a ( p , - p ^ )

Так как расходы сильфона и дросселя равны,то;

9.3. Система пневматических одномембранных элементов

Преимуществами одномембранных пневматических элементов перед двух- и много­ мембранными являются их компактность и конструктивная и технологическая просто­ та. Одномембранные пневмореле не содержат пружин и склеенных деталей, допускают изготовление схем печатным способом [3].

В одномембранных элементах используются как закрепленные,так, и незакрепленные мембраны. Общим для пневматических реле с закрепленной мембраной является то, что при воздействии на них давления мембраны деформируются.В пневмореле со свободной

одномембранном реле с двумя постоянными дросселями, рис.9.6 б. При отсутствии уп­ равляющего давления р , мембрана поднята и воздух питания через замкнутый пневма­ тический контакт проходит на выход 4 реле. Мембрана закроет вход3 при условии р,>р.

Величину р устанавливают подбором сопротивлений а, и 02- Из условия баланса сил на мембране получим значения давлений р, ир',,прп кото­

рых происходит переключение реле;

А = А = k p j k + k,.

(9.10)

p : = ( f - f ) p j F .

Ширину петли статической характеристики реле:

Др = д -д '= ^ /^ + А г ,)-(Р -/> ^ к

при заданных конструктивных размерах можно изменить, подбирая проводимости к, и к. Повторитель, построенный на базе одномембранного реле показан на рис.9.6,в. При

р,=0 р=Ро,а для р==0 давление р , определяется из уравнения (9.10).

На рис.9.6,г,д показаны схемы включения одномембранного реле соответственно для выполнения операций ИЛИ п Я. В первой схеме при любом из сигналов pi или Р2Р=Ро, во второй для получения выходного сигнала р=рд должны быть оба сигнала р, и Р2 На­ личие сопротивлений в схемах подключения одномембранных реле, которые вместе с емкостями образуют апериодические звенья,определяют их инерционность. Кроме того эти реле требуют постоянного расхода сжатого воздуха.

Применением двухпроводных схем включения пневматических реле указанные недо­ статки можно исключить. В отличие от однопроводных, в двухпроводных схемах каждая входная переменная представляется двумя сигналами,поступающими к логическим эле­ ментам по двум инверсным линиям.

В реле со свободной мембраной не требуется заделки мембраны,что позволяет значи­ тельно уменьшить размеры и ее массу. Уменьшение массы и отсутствие влияния жестко­ сти положительно сказываются на быстродействии, надежности и долговечности реле. К известному недостатку одномембранных реле - непрерывному расходу воздуха в схемах с

релейной автоматики (ПЭРА).Элементы системы позволяют четыре операции ДА,НЕ, ИЛИ и И

Элемент реализующий операцию(рис.9.8,а) содержит свободные мембраны 1 и 2,между которыми располагается стержень 3,имеющий длину больше длины отверстия, в котором он перемещается. Большая мембрана 1 может перекрывать седло 5. Под ма­ лой мембраной 2 имеется канавка 4.

При отсутствии управляющего сигнала />/=0, малая мембрана под действием даааения питания, поджимается вверх.толкает шток 3 и отводит мембрану I от седла 5. При подаче сигнала управления /»/=У, мембрана 1 закрывает седло 5 и отк,1Ючает выходной канал от соединения с атмосферой. Кроме того мембрана I через шток 3 передвигает

174________________________________________________________________________Глава 9

вниз мембрану 2.Давление питания р„ поступает в выходной канал,обеспечивая р=Ро. В элементе,реализующем операцию НЕ (рис. 9.8,б),седло 5 расположено в нижней камере и выходной клапан,соединен с нею. При р,=1 мембрана 1 через шток 3 прижи­ мает мембрану 2 к седлу 5 .разобщает выходной канал с питанием /»в,и сообщает его с

атмосферой.

Элемент,реализующий операцию Я (рис.9.8,в) имеет две одинаковые мембраны 1 и 2,между которыми находится подвижный стержень 3.При наличии только одного из дав­ лений Pi или Р2 сигнал на выходе р=0. Сигнал р=1 только при pt=p2=l. Усиления мощ­ ности сигнала при этом не происходит,т.е. элемент выполняет операцию Я пассивно.

Элемент ЯЛЯ содержит одну свободную мембрану (рис.9.8,г) и три канала.При по­ даче давлений в один из торцевых каналов мембрана прилегает к противоположному каналу и канал, по которому подано давление,соединяется с выходным.

9.4. Универсальная система элементов промышленной пневмоав­ томатики (УСЭППА)

УСЭППА представляет собой реализацию элементного принципа построения при­ боров в пневмоавтоматике. Каждый элемент выполняет простые функции, но их сово­ купность позволяет построить практически любую схему автоматического управления - непрерывного,дискретного и непрерывно-дискретного действия.Функционально систе­ ма УСЭППА заменяет все существующие приборы пневмоавтоматики и позволяет син­ тезировать принципиально новые-, системы оптимизации,непрерывные регуляторы,уп­ равляемые релейным сигналом логической части.

Элементы УСЭППА компактны,имеют малые вес и стоимость,внутри системы мно­ гие детали унифицированы: штуцеры,ножки.Технология изготовлеиия обеспечивает не­ обходимые характеристики, что исключает доводку элементов при отладке и запуске схемы. Монтаж схем осуществляется на коммутационный платах, внутри которых име­ ются каналы для соединения и питания. Соединение элемента с платой осуществляет­ ся через кольматаиионные ножки,служащие также креплениями и выходами для кон­ трольных приборов, а также трубками из полихлорвинилового пластика.

Питание УСЭППА осуществляется воздухом, очищенным от пыли, влаги и масла. Давление составляет 0.14±0,014 МПа; при давлении 0,1 МПа по имеющимся данным надежность и долговечность элементов увеличивается в 2-5 раз. За исключением пнев­ моэлектропреобразователей элементы могут использоваться в пожаро- и взрывоопас­ ных условиях эксплуатации. Зашита элементов от действия агрессивных сред обеспечи­ вается анодированием алюминия,хромоникелевым или кадмиевым покрытием, молот­ ковой эмалью на поверхности стали, цветных металлов и их сплавов.

Номенклатура элементов УСЭППА содержит пневмосопротивления,делители, уси­ лители, повторители, задатчики, элементы сравнения,пневмореле,клапаны пневмоэлектропреобразователи.тумблеры и кнопки,фильтры,вентили. УСЭППА разделяют на груп­ пы элементов непрерывной и дискретной техники.С помощью их комбинации создают системы управления дискретно-аналогового типа.

Элементы непрерывной техники предназначены для построения анапоговых пневма­ тических устройств. Они работают по принципу компенсации сил, воздействующих на чувствительный элемент-мембрану. Входные и выходные давления в процессе работы принимают в заданных пределах любое значение.

Элементы дискретной техники предназначены для построения логических уст­ ройств. Выходное давление может принимать значения Оили 0,08...0,14 МПа,соответствующие логическим переменным О и 1.

Пневмоемкости выпускаются нерегулируемыми (постоянными) и регулируемыми

на сопротивлений задастся положением мембранного блока.т.к.его торцы являются за­ слонками.Увеличение сопротивления одной пары сопло-заслонка приводит к уменьше­ нию его у другой.Соотношение сопротивлений определяет уровень выходного аав.1сиия р Однозначно уровень задается величинами входных давлений, в соответствии с кото­ рыми выставляется мембранный блок.

Это соотиетствис показывает статическая характеристика пневмоусилителя на рис. 9.11. в. Чувствительность усилит ля характеризуется следующими параметрами в Па со-

178 Глава 9

нию и соединения вывода 5 с атмосферой Использование выводов 1,3 и 4 аналогичное с усилителем.

Ширину зоны срабатывания (петлю р) для пневмореле делают равной (0,3...0,4}рд. Пониженные требования к точности реализации статической характеристики позволили для пневморелс применить более простую и более грубую,чем в усилителях конструкцию: сопла имеют большее проходное сечение и не регулируются, мембраны больше по тол­ щине, заслонка неметаллическая. По габаритны.м размерам пневмореле меньше усилите­ ля. При использовании в реле двух узлов сопло заслонка воздух расходуется лишь порци­ ями Каждая порция пост\’пает из питающей магистрали в момент, когда на выходе реле устанавливается высокий уровень давления, равный даапению питания, и выбрасывается в атмосферу при изменении выходного давления от значения равного давлению питания, до ат'.юсферного.Таким образом расход воздуха существенно зависит от частоты сраба­ тывания реле. Необходимо учитывать также и то обстоятельство, что при переходе мемб­ ранного блока из одного крайнего положения в другое,оба сопла на короткое время со­ единяются с атмосферой ("короткое замыкание"), что кроме дополнительного расхода воздуха может привести к снижении давления рд питающей магистрали.

При работе пневмореле в релейных схемах оно участвует в переработке лишь дис­ кретных сигналов,принимающих два значения р=рд и />=О.Подача дискретных сигналов к вывода.м 3 и 4 пневмореле приводит к неработоспособной схеме,т.к.при одинаковых значениях этих дискретных сигналов Лр=0,й 1акому значению Лр по статической харак­ теристике соответствует неопределенное значение выходной переменной. Поэтому сиг­