Файл: Фудим Е.В. Пневматическая вычислительная техника. Теория устройств и элементов.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 11.04.2024
Просмотров: 273
Скачиваний: 1
126 |
МЕТОДЫ РЕАЛИЗАЦИИ БАЗОВЫХ ОПЕРАЦИЙ |
[ГЛ. I I |
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-
5] ПОСТРОЕНИЕ ЭЛЕМЕНТОВ С П О Д В И Ж Н Ы М И Т Е Л А М И 127
рывая сообщение выхода с атмосферой, и только при даль нейшем движении вниз открывает сообщение с питанием. При движении вверх сначала закрывается питающее сопло и только после его закрытия, когда шарик не может боль ше следовать вверх, подвижное сопло отрывается от за слонки и открывает сообщение с атмосферой. Схемы с под вижным соплом требуют дополнительной мембраны для подвода канала к подвижному соплу, имеют переменные массу подвижных тел и усилие от давления питания на
а,питг\ |
г\ Г |
Л |
Д . |
а) |
61 |
Рис. 5.11. Устранение короткого замыкания за счет применения двух управ
ляющих узлов: а) |
схема повторителя; б) графики |
изменения проводимостсн |
а п н т и |
а с 0 питающего и сбрасывающего |
сопротивлений. |
управляющий узел * ) . В ряде схем их недостатком яв ляется наличие отрицательной обратной связи от выход ного давления на мембрану, что не позволяет получить большой коэффициент передачи.
В узлах с одним переменным дросселем, |
работающих |
в дискретном режиме, в положении, когда |
проводимость |
переменного дросселя равна нулю, потерь энергии нет, однако в другом положении, когда проводимость макси мальна, потери энергии велики. В переходных режимах, когда заслонка перемещается из одного крайнег омоложе ния в другое, также есть потери энергии.
В узлах с обоими переменными дросселями, работаю щих в дискретном режиме,^ в обоих крайних положениях потерь нет, остаются только потери в переходных режимах,
*) Это усилие равно нулю, когда подвижное сопло не касается шарика.
128 |
М Е Т О Д Ы Р Е А Л И З А Ц И Ю Б А З О В Ы Х О П Е Р А Ц И Й |
( Г Т Г - |
t
a) |
S) |
6) |
г) |
д) |
е) |
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.
а) |
6) |
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.
§ 5] ПОСТРОЕНИЕ Э Л Е М Е Н Т О В С П О Д В И Ж Н Ы М И Т Е Л А М И 129
когда оба сопла приоткрыты и имеется сквозной проток газа из питающей линии в сбрасывающую. Однако эти потери устранимы. Достигается это так же, как и в ана логовых устройствах, применением узла без «короткого замыкания». При этом вводится строго поочередное откры вание сопел, при котором нет моментов, когда оба сопла открыты одновременно (рис. 5.13,6).
Золотниковые исполнительные узлы (рис. 5.14) требуют высокоточного изготовления, чтобы получить умеренные утечки ^газа [при минималь ном «заедании» золотника.
По сравнению с узлом соп ло-заслонка в них значитель но меньшее воздействие дав ления питания на управляю щий узел и имеется возмож ность получения без допол нительных средств разных режимов коммутации выход ного и входных каналов — при l<^d выход соединен либо с обоими входами, либо с одним из них; при d <^ I вы ход может соединяться либо
только |
с одним из входов, либо ни с одним, одновре |
менное |
соединение [с обоими входами исключено. Пос |
кольку |
эти преимущества существенны в устройствах |
с большими проводимостями дросселей, в которых усилие на заслонку от давления в соплах соизмеримо с усилием от управляющего узла, золотниковый исполнительный узел применяют в устройствах средней точности с мощ ным выходом.
5 Е. В. Фудим
ГЛАВА I I I
ЭЛЕМЕНТЫ ПНЕВМАТИЧЕСКОЙ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ ТЕХНИКИ
§ 6. Пневматические усилители
Под усилителем давления будем понимать устройство, которое в разомкнутом состоянии *) умножает входное давление на коэффициент Ку^>1, называемый коэффи циентом усиления усилителя:
|
р° = Кур°вх , |
(6.1) |
где • р°вх = 2 |
J P ? — алгебраическая |
сумма п входных |
давлений.
Пневматические усилители строятся из каскадов уси ления давления и усиления мощности (снижения выход ного сопротивления усилителя). В системах АУС [21] и УСЭППА 124] применяется один каскад усиления по дав лению; коэффициент усиления по давлению усилителя мощности равен единице. В системе 04 [110] использовались
*) Для усилителей, которые не могут работать в разомкнутом состоянии, так как в них жестко введена отрицательная обратная связь, PgX — изменение алгебраической суммы давлений на входе, вызывающее изменение выходного давления на р т а х . Для повторите ля П-1010, например, определить Ку можно посредством изменения
входного давления на р т а |
х (при этом р'ых т а |
к ж е |
изменяется на p ° n a x ) , |
|||
измерив |
имевшее |
место |
изменение входа |
р в |
х — p D b I X - Поскольку |
|
| р в х — Р в ы х I= |
А — абсолютная погрешность повторителя, то мож |
|||||
но |
записать: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 max |
|
|
|
|
|
|
m ax |
|
|
где Д р и |
Д р + р 0 |
— погрешности повторителя при давлении р в ы х = |
||||
|
|
max |
|
Ро |
|
|
= |
Praia и |
Рвых 7 |
Pmln + |
|
|
|
|
|
П Н Е В М А Т И Ч Е С К И Е У С И Л И Т Е Л И |
|
131 |
|
два |
каскада |
усиления |
по давлению — каскад |
усиления |
|
давления и выходной усилитель мощности с |
коэффициен |
||||
том |
усиления |
давления, |
превышающим единицу. |
|
|
|
1. Уравнение и параметры усилителей. |
В |
известных |
||
усилителях с чувствительными элементами каскад уси ления давления состоит из преобразователя давлений на входе в перемещение и преобразователя перемещения в выходное давление.
В качестве преобразователей давления в перемещение используются управляющие узлы — узлы с чувствитель ными элементами, выходом которых служит перемещение
h штока или |
рычага * ) . |
|
|
|
|
|
|||
|
У р а в н е н и е |
с т а т и к и |
этих |
преобразователей |
|||||
при п входах и ^ |
чувствительных |
элементах имеет |
вид: |
||||||
т |
п |
|
|
|
rii |
|
|
|
|
%PiSi |
PiSi |
- |
( А + |
|
|
c,S, |
|
|
|
1=1 |
2 |
лад |
2 |
|
|
||||
|
|
|
|
- |
2 |
cAhtSqi |
+ Gh = 0, |
(6.2) |
|
где |
h — перемещение |
заслонки, |
отсчитываемое от |
ней |
|||||
трального положения (положительное направление от счета h соответствует уменьшению выходного давления, в частности, при наличии в усилителе исполнительного узла с одним переменным дросселем на линии сброса поло жительное направление отсчета h соответствует увели чению зазора в дросселе); т — число входов, положитель
ное давление на которых приводит |
к перемещению |
h ^> |
|
> 0; St |
— эффективная площадь, соответствующая |
i-му |
|
входному |
давлению; с, — жесткость |
мембраны по давле |
|
нию * * ) ; |
Ah0 — неточность настройки взаимного распо |
||
ложения управляющего и исполнительного узлов; Aht — отклонение мембраны от нейтрального положения, опре деляемое неточностью изготовления; Sqi — эффективная площадь мембраны; Gh — составляющая веса управляю щего узла в направлении h.
*) Рычагу соответствует угол поворота, однако вследствие его малости он с достаточной точностью может быть заменен переме щением.
**) В рычажных конструкциях cj представляет собой жесткость по давлению, включающую в себя длину плеча.
5*