Файл: Бергер И.И. Токарное дело учебник.pdf

ляющая усиливать слабые командные сигналы в виде угловых по­

воротов, подводимых к золотнику.

Рассмотренный гидроусилитель получил широкое применение для усиления крутящего момента маломощных шаговых электро­ двигателей (см. рис. 285, б) в автоматизированных системах управ­ ления металлорежущих станков.

3. П р е о б р а з о в а т е л и: В некоторых схемах автоматич ского управления возникает необходимость изменять поступающий от датчика или усилителя сигнал из одного вида в другой, напри-

Р и с . 28 3 . Э л е к т р о г и д р а в л и ч е е к п й п р е о б р а зо в а т е л ь .

мер электрический в гидравлический. Для этого применяют раз­ личные преобразователи.

На рис. 283 показан преобразователь электрического сигнала, поступающего от датчика, в гидравлический для подачи в испол­ нительный механизм усиленного потока рабочей жидкости. Золот­ ником 2 управляют электромагниты / и 4. При подаче сигнала в соответствующий электромагнит сердечник его, втягиваясь в ка­ тушку, перемещает золотник в крайнее левое или правое положение. При этом поток жидкости 3 от насоса подается в гидравлический исполнительный механизм через канал 5 или 6.

В о п р о сы и з а д а н и я д л я п о в т о р ен и я

1. У к а ж и т е н а зн а ч е н и е и виды п р о м е ж у т о ч н ы х эл е м е н т о в а в т о м а т и к и .

2 . К а к и е эл ем ен т ы а в т о м а т и к и о т н о с я т с я к г р у п п е р ел е? У к а ж и т е их р а з н о ­

в и д н о ст и .

3 . О б ъ я с н и т е н а зн а ч е н и е н п р ин ц ип д е й с т в и я р е л е , и сп о л ь зу е м ы х д л я у п р а в ­

л ен и я эл е к т р о д в и г а т е л е м т о к а р н о г о ст а н к а .

5 . И з о б р а з и т е - с х е м ы эл е к т р о м а гн и т н о г о и эл е к т р о м а ш п ш ю го у си л и т ел е й (р и с . 2 8 2 , а, 6) и о б ѣ я с н и т е п р и н ц и п и х д е й с т в и я .

6 . О б ъ я с н и т е у с т р о й с т в о н п р и н ц и п д е й с т в и я г и д р о у с и л и т е л я к р у тя щ и х м о ­ м е н т о в (р и с . 2 8 2 , в). В к ак и х с л у ч а я х ом п р и м ен я ет ся ?

7 . К а к о е н а зн а ч е н и е п р е о б р а зо в а т е л е й ? О б ъ я с н и т е п р и н ц и п д е й с т в и я эл ек - т р о ги д р а в л м ч еск о г о п р е о б р а з о в а т е л я (р и с . 2 8 3 ) .

§ 6. Исполнительные элементы автоматики

Непосредственное воздействие на управляемый объект осу­ ществляется исполнительными элементами автоматики: электро­

катушку 1 возникает магнитный поток, замыкающийся через магиитопровод 2 и якорь 3, который при этом втягивается в катушку. По мере втягивания якоря и уменьшения зазора X сила тяги F воз­ растает и в конце хода в 1,5—2 ра­ за превышает ее первоначальное значение.

Электромагниты преимущест­ венно используются для включения и переключения сцепных муфт, ос­ новные типы которых были рассмот­ рены в гл. VII по рис. 153. Из этой группы муфт следует выделить элек­ тромагнитные муфты, способные са­ мостоятельно выполнять команды управления.

К исполнительным элементам также относятся предохранительные муфты и механизмы падающего чер­ вяка (см. гл. VII, рис. 154 и 155). При достижении расчетного усилия

они автоматически срабатывают, выключая подачу суппорта то­ карного станка.

2. Д в и г а т е л и. В автоматических схемах применяются гид­ ро- и электродвигатели.

Гидродвигатели бывают вращательного и поступательного движения. В качестве первых наиболее широкое применение полу­ чили аксиально-плунжерные двигатели, принцип действия которых был рассмотрен по рис. 282, в. Основу конструкции гидродвигате­

станка (стола, суппорта). При поступлении рабочей жидкости в ту или иную полость цилиндра поршень получает соответствующее поступательное движение и приводит в действие объект управления.

Главным достоинством гидродвигателей является возмож­ ность плавного и бесступенчатого изменения скорости и направле­ ния движения.

Наряду с известными электродвигателями непрерывного вращения особое место в системах автоматического управления занимают импульсные двигатели, способные выполнять последо­ вательно поступающие электрические командные сигналы.

На рис. 285, а схематично изображен импульсный двигатель постоянного тока, состоящий из электромагнита 1, храпового ко-

леса 2 и якоря 4 с собачкой 3. При подаче электрического импульса в обмотку электромагнита, последний притягивает якорь и собачка поворачивает храповое колесо на установленное число зубьев. Затем собачка под действием пружины 5 возвращается в исходное положение. Скорость действия такого двигателя не превышает 10 импульсных движений в секунду.

Шаговые электродвигатели (рис. 285, б) также являются им­ пульсными машинами, преобразующими электрические сигналы в последовательные перемещения. Статор 4 такого двигателя пред-

Р п с . 285 . И м п у л ь сн ы е эл е к т р о д в и га т е л и :

а — с электромагнитом; 6 — шаговый двигатель.

ставляет собой цилиндрический барабан, на внутренней поверхно­ сти которого расположены три секции прямоугольных выступовполюсов с обмотками возбуждения 6, 7 и 8, равномерно размещен­ ных по окружности. Полюса в каждой секции не имеют углового смещения, то есть промежутки между ними составляют общую канавку, расположенную вдоль оси цилиндра.

Ротор шагового двигателя 5 имеет точно такое же число полю­ сов и секций 1, 2, 3, что и статор. Но если статор напоминает одно широкое трехвенцовое зубчатое колесо с внутренним зацеплением, то ротор похож на три колеса, сдвинутые по окружности на одну -треть межполюсного расстояния.

Если к обмоткам возбуждения полюсов статора подводить по­ следовательно электрические импульсные сигналы в порядке 8-7-6, то полюса ротора, стремясь занять положения минимального маг­ нитного сопротивления, заставят ротор ступенчато поворачиваться. Причем частота этих шаговых поворотов будет увеличиваться по мере увеличения частоты подводимых импульсов. При большой скорости переключения обмоток ротор двигателя практически будет вращаться равномерно.

Для реверсирования шагового двигателя достаточно изменить порядок подключения обмоток полюсов статора, например 8-6-7.

Его управление осуществляется специальным электронным узлом, действующим по кольцевой схеме, или определенным порядком записи программы на дорожках магнитной ленты„

Шаговые двигатели обладают малой мощностью, поэтому они обычно используются в системах автоматического управления в паре с гидроусилителями крутящих моментов (см. рис. 282, в).

х а н и з м е п а д а ю щ е г о ч ер в я к а?

5 . У к а ж и т е типы д в и г а т е л е й , и с п о л ь зу е м ы х д л я а в т о м а т и ч е с к о г о у п р а в л е н и я

с т а н к о в .

6. О б ъ я с н и т е у с т р о й с т в о и п р ин ц ип д е й с т в и я д в и г а т е л е й п о с т о я н н о го и п е ­

р ем е н н о го т о к а .

7 . К а к у ст р о ен ы и д е й с т в у ю т и м п у л ь сн ы е д в и г а т е л и ?

§ 7. Элементы обратной связи

Системы с обратной связью применяются в металлорежущих станках для сопоставления действительных перемещений, соверша­ емых рабочими органами станка с перемещениями, заданными про­ граммой. При несовпадении этих значений (рассогласовании) на выходе сравнивающего устройства появляется сигнал ошибки, на­ правляемый к исполнительному механизму для устранения рассо­ гласования.

Принцип обратной связи основан на том, что-движение управ­ ляемого объекта совершается только при наличии ошибки слеже­ ния. Как только эта ошибка станет равной нулю, движение должно прекратиться.

Для осуществления обратной связи в машинах с вращающими­ ся валами часто используются спаренные кольцевые патенциометры, сопротивления которых включаются в мостовую схему, системы из двух сельсинов и контроллерные барабаны.

Принципиальная схема кольцевого потенциометра приведена на рис. 286, а. Он представляет собой реостатный датчик углового отклонения, к входным клеммам 5 и 6 которого подводится напря­ жение постоянного или переменного тока. Напряжение на выходе (клеммы 5 и 2) изменяется пропорционально углу поворота вала 7, с которым жестко соединен контактный движок 3, скользящий по виткам сопротивления 4.

В системах обратной связи сопротивления потенциометрадатчика /?і и Р2 и потенциометра-приемника 7?з и R4 соединяются в мостовую схему (рис. 286, б) и являются его плечами, а контакты движков 2 и 3, соединенные между собой, образуют диагональ мос­ та, в которую включается реле Р.

Мост будет уравновешенным, если сопротивление 7?і=/?з и /?2 = Т?4- В этом случае в точках А и В установятся одинаковые по­