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: 300

Скачиваний: 1

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

П Н Е В М А Т И Ч Е С К И Е СОПРОТИВЛЕНИЯ

203

двухмембранные контакты

 

 

 

 

 

(Р+ — p j m i n > ( 2 — Щ(Д„

-|- Д3 )

-\- к ( р

ш

а х — p i n i l l ) ,

 

 

 

 

 

(8.19)

одномембранные контакты

 

 

 

 

 

+ - Р.),тп > 2 (Др

+ Д3 ) +

2 ( р ш , х

+

p m i n ) .

(8.20).

Эти требования являются решающими при работе со­ противления на высоких частотах, когда в рабочем диапа­ зоне частот контактов с ростом частоты падает диапазон

4 ,

I

1

1 * 1

1

1

1

1 -

1 — * -

о

Р-

Аг4

Р,«

АгЧ

РгЬ?

Pi

/ И *

р* Pi

Рис. 8.5. Графическая иллюстрация условий работоспособности для сопротив­ ления с трехмембранными приводами.

изменения управляющего сигнала (из-за ограниченной мощности последнего).

Для оценки предельных значений параметров и сопо­ ставления рассмотренных контактов запишем соответст­ вующие системы неравенств, определяющие правильное функционирование сопротивлений, подставив в них зна­

чения

постоянных:

 

 

 

 

 

 

 

Д3 =

0,1 кгс/см2,

Д р = 0,2

кгс/см2,

p m a x

=

1 кгс/см2,

 

Pmin

= 0,2 кгс/см2, к = 0,1.

 

 

Указанным системам неравенств удовлетворяют, на­

пример, следующие

значения

параметров:

 

 

 

 

 

 

 

Р-

Р+

Рм

Рб

трехмембранные

контакты

<

0,4

>

1,01

0,5

0,91

двухмембранные

контакты

<

0,3

] > 1,05

0,41

0,87

одномембранные

контакты

<

0,1

>

2,3

Таким образом, при выполнении условий (8.15), (8.16) трехмембранные и двухмембранные контакты могут обес­ печить" нормальную работу сопротивления, причем все параметры контактов не выходят за пределы рабочего диа­ пазона, давлений (0—1,4 кгс/см2). Одномембранный


2 0 i ЭЛЕМЕНТЫ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ Т Е Х Н И К И [ГЛ. I I I

контакт может обеспечить нормальную работу сопротивле­ ния только при диапазоне изменения управляющего сиг­

нала более широком, чем рабочий,

и при рт\п

^> р_ + Л3 .

Из неравенств ( 8 . 1 8 ) — ( 8 . 2 0 )

видно, что

сопротивле­

ние, построенное на трехмембранных контактах, требует

наименьшего

диапазона

( р +

p j m i n изменения

управ­

ляющего

сигнала.

 

 

 

 

 

 

При

двух

сдвинутых

во

времени управляющих

сигна­

лах (схема № 2) снимаются условия ( 8 . 1 5 )

— ( 8 . 1 7 )

для

нормального функционирования

сопротивления

необхо­

димо

удовлетворить следующие

неравенства:

 

для

трехмембранного

контакта

 

 

 

 

 

 

 

 

— Р- > А 3

+ А р ,

 

( 8 . 2 1 )

для двухмембранного

контакта

 

 

 

 

Р + - Р - > к ( p m a x

-

p m i n ) + (1 - к) ( А 3

+ А „ ) ,

( 8 . 2 2 )

для

одномембранного

контакта

 

 

 

 

 

Р+ —

Р- >

Ртах —

Pmin + А 3 +

Д р .

( 8 . 2 3 )

Сравнение полученных неравенств соответственно с

неравенствами

( 8 . 1 8 )

(8 . 20) показывает, что введение

двух

сдвинутых

во времени управляющих

сигналов поз­

воляет работать

на вдвое более уэком диапазоне

измене­

ния каждого управляющего сигнала и делает возможным использование одномембранных контактов при стандарт­ ном диапазоне управляющих сигналов.

На рис. 8 . 6 изображена схема сопротивления 13 на трехмембранных контактах с одним из возможных команд­ ных устройств, формирующим два сдвинутых во времени управляющих сигнала. Один управляющий сигнал pt2 снимается с выхода генератора (реле 5 и сопротивление 6'),

другой — с выхода р ( 3 импульсатора

(реле 7 и

сопротив^

ление 4).

 

 

 

 

 

 

 

Сдвиг во времени Д£н определяется временем прохож­

дения сигнала pt

от

элемента 5 к элементу

7 и

временем

срабатывания элемента 7. Сдвиг во времени AtK

осущест­

вляется настройкой сопротивления 4 импульсатора.

Схема пульсирующего сопротивления,

JB которой сквоз­

ной проток

исключается • благодаря

применению

испол­

нительного

узла

без

короткого замыкания

(схема

3 ) ,


П Н Е В М А Т И Ч Е С К И Е СОПРОТИВЛЕНИЯ

205

приведена на рис. 8.7, а. Устранение короткого за­ мыкания достигается за счет предварительного сжатия

HI'

Ра\

Р—

т

\ 2

\Рг

S)

Рис. 8.6. Пример схемы с двумя

управляющими

сигналами:

а) схема; б) график изменения

управляющих

сигналов.

исполнительного узла, содержащего упругие сопла (за­ слонки). Условием работоспособности является:

chQ > Д р ,

где с — жесткость упругих сопел (заслонок) по давлению

206

ЭЛЕМЕНТЫ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ

Т Е Х Н И К И

[ГЛ. ИГ

приведенная к эффективной площади средней камеры;

h0

перемещение упругих элементов,

соответствующее

их

деформации при нейтральном положении управляющего узла.

Замыкание

контактов требует совершения хода

h3

>

^> h0, так как

только в этом случае между соплом

и

за-

лонкойпоявится зазорен возрастет до o t m a x проводимость дного из контактов.] Таким образом, для замыкания

Рис. 8.7. Схемы пульсирующего сопротивления с одним приводом (а) и двой­ ным соплом (б).

контактов

необходимо

преодолеть перепад

А3 =

ch3,

где

(h3 — h0) — зазор,

обеспечивающий

проводимость

замкнутого

контакта. Условия

замыкания

контактов

2

и 3

(приводится только

для

трехмембранных

приводов)

имеют вид:

Р+ > Рб +

ch3,

ро > Р- + ch3,

 

 

 

 

 

 

 

 

откуда имеем:

 

 

 

 

 

 

 

 

Р+ — Р. >

2с/гл.

 

 

 

Если упругие элементы исполнительного узла по рис. 8.7,а при нейтральном положении привода не деформированы, то схема не устраняет сквозного протока и может обеспе­ чить лишь приближенную реализацию с некоторой по­ грешностью.

Поскольку в этом случае упругие элементы не деформи­ рованы, то при разомкнутом одном контакте другой ока­ зывается замкнутым и условия работоспособности кон­ тактов следующие:

Рб>Р- + ДР , Р+ > Рб + д Р ,


 

П Н Е В М А Т И Ч Е С К И Е

СОПРОТИВЛЕНИЯ

2С7

ИЛИ

 

 

 

 

 

Р + - Р - > 2 А р .

 

 

Минимизация суммарного

^количества

газа при сквоз­

ном

протоке достигается уменьшением длительности

т

сквозного протока, мгновенное значение

которого

рав­

но

f„.3-

 

 

 

Такой режим (схема № 4) целесообразен при электри­ ческом приводе контактов, а также в тех случаях, когда частота управляющего сигнала настолько низка, что по­ зволяет пневматическими средствами получить т в требуе­

мое число раз меньше постоянной времени Г с к п

апериоди­

ческого звена, образованного камерой V пульсирующего

сопротивления

и сопротивлениями контактов * ) .

Возможно

применение комбинированного

режима,

при котором наряду с уменьшением т частично уменьша­ ется £к .3 (0 < h0 <С Ар/с) (схема № 5). Однако в этой схеме растет А3 и требуемое значение р+ — р_.

Выбор схемы сопротивления определяется предъявля­ емыми требованиями к характеристикам имеющихся кон­ тактов. Сравним возможности и сложность разных схем. При одинаковых приводах и ограничении мощности гене­ ратора управляющего сигнала наибольшая рабочая ча­ стота достижима в схеме с двумя сдвинутыми во времени управляющими сигналами (№ 2); затем в порядке убыва­ ния рабочей частоты располагаются схема со сквозным протоком (№ 4), схема с уменьшенным сквозным прото­ ком (№ 5), схема с устранением сквозного протока за счет предварительной деформации исполнительного узла (№ 3) совместно со схемой с устранением сквозного прото­ ка за счет подбора параметров (№ 1).

Однозначная сравнительная оценка сложности схем (при одинаковых типах приводов) требует задания конкрет­ ных данных применяемых элементов. Сделать это в общем не представляется возможным. Можно лишь отметить ни­ жеследующее.

Схема № 1 содержит два привода; два привода и в схе­ ме № 2, но требуются два источника управляющих сигна­ лов, согласованных во времени между собой; один привод

*) Применение данного режима для схем с двумя приводами требует учета разброса характеристик этих приводов.


2 0 8

ЭЛЕМЕНТЫ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ Т Е Х Н И К И

[ГЛ . I I I

в схеме № 3, однако эта схема содержит управляющий узел без короткого замыкания; один привод в схемах № 4 и № 5, однако необходимо обеспечить высокое быстродей­ ствие.

Целесообразность выбора типа привода в схемах пуль­ сирующего сопротивления определяется мощностью уп­ равляющего сигнала на максимальных рабочих частотах.

При необходимости получить максимальные рабочие частоты, если характеристика генератора управляющего сигнала задана и имеет ограничения по мощности в полосе пропускания приводов контактов, при соответственно рав­ ных мембранах приводов лучший результат может быть получен при использовании трехмембранных приводов, являющихся наиболее сложными конструктивно.

3. Основные параметры. Характеристиками контактов практически полностью определяется как работоспособ­ ность, так и точность работы пульсирующего сопротивле­ ния. Так, контакты определяют моменты подсоединения камеры к подводящим линиям, что существенно в связи с жестко заданной последовательностью работы сопротив­ ления, а также усилия, обеспечивающие размыкание, от которых зависит точность сопротивления, так как при не­ полном размыкании утечки искажают характеристику. От максимальной проводимости контакта в замкнутом состоя­ нии находятся в прямой пропорциональной зависимости предельные рабочие значения проводимости сопротивле­ ния, рабочей частоты и объема камеры. Конструкцией контакта определяется искажение забранной в камеру со­ противления порции газа, имеющее место при «затягива­ нии» избыточной дозы газа в момент размыкания контакта («нахлоп»).

П о с т о я н н а я

в р е м е н и

а п е р и о д и ч е ­

с к о г о

з в е н а ,

о б р а з о в а н н о г о

к а м е р о й

и з а м к н у т ы м

к о н т а к т о м .

В соответствии с

принципом действия пульсирующего сопротивления за время, когда контакт не разомкнут и через него прохо­ дит газ, в камере V должно установиться давление под­ соединенной линии. Это означает, что время, отводимое управляющим сигналом для установления давления (t' или t"', рис. 8 . 1, б), должно быть не меньше отрезка вре­ мени ( t y 3 или 2У 2 соответственно), необходимого для этой цели в пульсирующем сопротивлении.