18. Гидравлические и пневматические им

Гидравлические ИМ сост. из э/двигателя, гидронасоса, гидропривода и исполн. элемента. Э/двигатель приводит в действ. ГН, создающий высок. давление в используемой жидк, подаваемой на вход управляемого гидропривода, обеспечивающего перемещение исполнительного элемента

Рис. 5.2. Структурная схема гидравлического ИМ: ЭД – электродвигатель; ГН – гидронасос; УГП – управляемый гидропривод; УПУ – управляющее преобразующее устройство; ИЭ – исполнительный элемент; u(t) – управляющий сигнал.

В УГП в кач-ве ИЭ исп. гидравлическ. двигатели: гидроцилиндры, поршневые двигатели вращатель-ного движения или ротац-е двигатели, позволяющ. получить возвратно-поступательное или вращательное движение.

Управление работой ИЭ осущ. с пом. управляющего преобразующего устройства УПУ, к-е обеспеч. управление направлением и скоростью движения ИЭ в соотв. с законом изменения сигнала управления u(t). Примером УПУ явл. золотниковое устройство. Гидравлические ИМ облад. Высок. быстродействием и больш. вых. мощностью при небольш. габаритах и массе.

Пневматические ИМ по принципу действия во многом аналогичны гидравлическим. Однако конструкции их элементов вследствие различия физ. свойств газов и жидкостей отлич-ся.

Напр, поршневые пневматические двигатели по устройству очень похожи на гидроцилиндры.

Пневматические диафрагменные двигатели, хотя и функч. аналогичны поршневым, конструктивно отлич. от них. Прежде всего, они явл. двигателями одностороннего действия. За счет использования давления газа эластичная диафрагма 1 выпрямляется и перемещает шток 2 в одну сторону. Возврат штока при снятии давления совершается под действием пружины 3.

Рис. 5.4. Пневматический диафрагменный двигатель: 1 – диафрагма; 2- шток; 3 – пружина; 4 – корпус; р – давление газа; х – линейное перемещение штока.

Пневматические ИМ имеют больш. размеры, чем гидравлические, так как давление газов – как раб. тела, знач. ниже, чем жидкостей. Наряду с этим, пневматические ИМ облад. высок. эксплуатационной надежностью, пожаробезопасны и экологичны. Общ. недостатки гидравлических и пневматических ИМ: это необходимость в спец. насосных или компрессорных установках для их питания и сложность наладки.

19. Электрические им

Электродвигательные ИМ. В них исп. э/двигатели постоянного и перемен. тока. Электродвигательные ИМ обычно, кроме двигателя содерж. редуктор и тормоз. Кроме этого могут содержаться дополн. элементы, обеспеч. управление двигателем по закону управляющ. сигнала, это концевые выключатели, указателем положения раб. органа и др. Применяемые двигатели постоян. тока имеют независимое возбуждение или возбуждение от постоян. магнитов. Управление работой этих двигателей осущ-ся путем изменения напряжения на обмотке возбуждения или на якоре. Из двигателей перемен. тока в совр. САР наибольшее распространение получ. 2-хфазные и 3-хфазные асинхронные электродвигатели.

Включение – выключение э/двигателя, реверсирование и изменение частоты вращения осущ-ся от усилительно-преобразующего устройства с пом. электро-магнитного пускателя, релейного устройства или частотного преобразователя.

Особенностью раб. электродвигательного ИМ явл. наличие выбега, т. е. когда силовые контакты отключ. напряжение питания э/двигателя, входной вал и останавливается не сразу, а продолжает нек-е время вращаться по инерции. Выбег может существенно влиять на кач-во регулирования. Существенно снизить влияние выбега позв. использование тормоза, включаемого в момент снятия питания с двигателя.

Важн. достоинствами электродвигательных ИМ явл.: простота подвода энергии, удобство регулирования, экономичность, экологичность.

К недостатками электродвигательных ИМ можно отнести: налич. выбега; больш. инерционность; потребность в использ. редуктора; отн. низкую надежность, особенно при раб. в усл. повышенной влажности, температуры и запыленности.

Электромагнитные ИМ. К этому классу ИМ отн. соленоидные ИМ и электромагнитные муфты.

Соленоидные ИМ по устройству, предст собой электромагнит, сердечник к-го перемещается при подаче на катушку управляющ. сигнала u(t) преодолевая при этом сопротивление пружины .

Электромагнитные муфты также содерж. катушку воздействующую своим магнитным полем на муфту - фрикционную соединяющ. ведущий вал, связанный с двигателем , и ведомый вал.

Фрикционная муфта сост из 2-х полумуфт посаженных на ведущий и ведомый валы. При появл. в катушке магнитн. поля полумуфты плотно прижимаются др. к др., и за счет сил трения обеспеч-ся передача вращательного момента с первичного вала на вторичный.

Порошковая муфта содерж. внутри герметичного корпуса ферромагнитную массу, вязкость к-й зависит от напряженности магнитного поля катушки. При отсутствии этого поля вязкость массы минимальна, и вращающ. момент на вторичный вал практически не передается. При возрастании магнитн. поля катушки вязкость ферромагнитной массы возрастает и предаваемый момент увелич.

Асинхронная электромагнитная муфта раб. на основе явления электромагнитной индукции. Вращающий момент при этом передается посредством магнитного поля, создаваемого обмоткой, расположенной на ведущей полумуфте. При ее вращении в ведомой полумуфте индуцируется ток, взаимод-й с магн. полем ведущей полумуфты. В резул. этого взаимодействия возникает вращающ. момент, увлекающий ведом. муфту за ведущей. Аналогично также будет иметь место и скольжение. По этой причине асинхронные электромагнитные муфты отн. к муфтам скольжения. Она также позв. плавно регулировать передачу вращающ. момента с ведущ. вала на ведомый и изменять скорость вращения ведомого вала при неизменной скорости вращения ведущего вала. Электромагнитные муфты имеют дост. высок. быстродействие и хорош. эксплуатационные кач-ва.