Файл: Автоматизация_Staroverov1.doc

В зависимости от угла поворота движка потенциометры раз­деляются на три вида: с углом вращения движка менее 360°;

а — профильный; б — ступенчатый; в — с иекруглым каркасом; г — с переменным шагом намотки; д — с секциями, выполненными из провода различного сечеиия; е — с шунти­рующими резисторами

Рис. 37. Функциональные потенциометры:

с углом вращения движка более 360°; с неограниченным углом вращения движка.

Сечение каркаса может быть круглым или плоским (с большим отношением высоты к толщине).

В задающих устройствах по соображениям простоты изготовле­ния, возможности получения необходимой точности и взаимо­заменяемости наибольшее распространение получили профильные потенциометры с плоскими каркасами и посекционношунтирован- ные потенциометры с отводами обмотки, выполненной на круглых каркасах.

Погрешность воспроизведения сложных функций для рассмо­тренных профильных и ступенчатых потенциометров дости­гает ±2 %.

Всем рассмотренным задающим устройствам непрерывного действия присущи общие недостатки: невозможность изменения программы без выключения регулятора; ограниченное быстродей­ствие; точность задания программы определяется как точностью изготовления деталей, так и точностью их сборки. Перечисленные недостатки отсутствуют у задающих устройств дискретного дей­ствия, поэтому они получают в настоящее время все большее распространение.

В качестве привода сменных носителей программ в дискретных задающих устройствах применяют шаговые двигатели различных видов.

Все носители программ дискретных задающих устройств могут быть условно разделены на две категории: сменные и постоянные. К первой категории относятся перфокарты, перфоленты, ленты с нанесенными оптическими метками (использующие как неравно­мерную прозрачность, так и неравномерную отражательную способность), магнитные ленты и диски (однако два последних носителя при смене не заменяются; стирание старой программы и запись новой равноценны замене). Вторую категорию составляют «схемные» носители программы, представляющие собой много­цепные переключатели, элементы которых связаны между собой в соответствии с заданным алгоритмом функционирования.

Перфокарты изготовляют из плотной бумаги, а перфоленты — из такой же бумаги или лавсана. На перфокарте или перфоленте пробиваются отверстия, совокупность которых составляет код программы. Если цикл программы повторяется, то перфолента может быть свернута в кольцо. Для считывания сигналов с перфо­карты или перфоленты используют контактные щетки или фото­элементы.

Оптические носители (кинолента, бумажная или лавсановая лента) выполняют аналогичные функции, что и перфолента, но считывание с них осуществляется только с помощью различных фотоэлементов. Разрешающая способность оптических носителей в основном определяемая качеством оптической системы, дости­гает 5—10 знаков на 1 мм длины.

Магнитные носители программы, широко используемые в циф­ровых ЭВМ, находят неограниченное применение в дискретных задающих устройствах промышленных станков с числовым про­граммным управлением, где они заняли преобладающее место.

В качестве постоянных носителей программы находят широкое применение многоцепные переключатели различного вида, в каче­стве которых используют шаговые искатели, многоцепные реле времени, переключающие бесконтактные устройства и др.

3. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ИСПОЛНИТЕЛЬНЫЕ МЕХАНИЗМЫ

Электрические исполнительные механизмы в зависи­мости от типа принципа действия делят на электромагнитные и электродвигательные.

Электромагнитные исполнительные механизмы являются наи­более простыми, надежными и быстродействующими из электри­ческих исполнительных механизмов. Их используют для управле­ния различного рода регулирующими и затворными клапанами, вентилями, золотниками и т. п. По виду движения исполнитель­ного (регулирующего) органа (шток, выходной вал) электро­магнитные механизмы подразделяют на электромагниты с прямо­линейным движением и электромагнитные муфты с вращательным движением.

В. зависимости от требований электромагниты могут отли­чаться друг от друга конструктивно. Однако они имеют общие элементы (рис. 38): катушку 2, подвижный сердечник 3, возврат­ную пружину 1. С помощью подвижного сердечника энергия магнитного поля преобразуется в механическую и через шток 4 передается запирающему элементу. Перемещение сердечника, при котором происходит движение запирающего элемента, назы­вают рабочим ходом 6.

По характеру движения сердечника и связанного с ним регу­лирующего органа электромагнитные механизмы подразделяют на тянущие, толкающие, поворотные, удер­живающие и реверсивные.

В тянущих механизмах линейное пере­мещение сердечника направлено от точки приложения противодействующих сил, а в тол­кающих — наоборот. В поворотных электро­магнитных механизмах при подаче напряже­ния на обмотку катушки силовой элемент по­ворачивается на определенный угол. Примене­ние поворотных механизмов ограничивается вследствие малых крутящих моментов и гро­моздкости конструкции.

Реверсивные электромагнитные механизмы обеспечивают изменение'"перемещения силового элемента в зависимости от характера электрического сигнала. Реверсивный механизм обычно содержит два электромагнита, сердечники которых механически связаны с запирающим элементом.

По количеству позиций выходного силового элемента (регули­рующего органа) различают одно-, двух- и трехпозиционные электромагнитные механизмы. У однопозиционных механизмов при подаче тока на обмотку катушки сердечник занимает одно определенное положение. У двухпозиционных механизмов сило­вой элемент занимает одно из двух положений в зависимости от того, на обмотку какого электромагнита подается электрический ток. После обесточивания он сохраняет занятое им положение. Выходной силовой элемент трехпозиционных электромагнитных механизмов при отсутствии тока в обмотках занимает нейтральное положение.

В зависимости от вида питающего напряжения электромагнит­ные механизмы могут быть переменного и постоянного тока, а также со сменными катушками переменного и постоянного токов с унифицированным магнитопроводом.

В настоящее время получили широкое распространение элек­тромагнитные приборы серии ЭВ. Приводы ЭВ-1 и ЭВ-2 рассчи­таны на длительный режим работы, а привод ЭВ-3 рассчитан на кратковременный режим работы (в течение 1 мин) при усилии 100 Н.

В термических и литейных цехах исполнительные механизмы с электромагнитным приводом используют в регуляторах темпе­ратуры в топливных печах, давления и расхода сжатого воздуха в формовочных машинах.

Электромагнитные муфты являются связующим звеном между приводом и регулирующим органом. Электромагнитные муфты обладают высоким быстродействием, плавным пуском и регулиро­ванием скорости, просты в управлении и имеют мощность от нескольких ватт до сотен киловатт.

По принципу действия электромагнитные муфты разделяют на фрикционные и порошковые муфты и муфты скольжения.

Фрикционная муфта (рис 39) состоит из двух полумуфт: ведущей 1 и ведомой 6, посаженных на валы 3 и Р. В корпусе ведущей полумуфты имеется обмотка 5, питаемая электрическим током через кольца 4 и щетки 2. При подаче постоянного электри­ческого тока на обмотку возникает магнитный поток, который притягивает по шлицам 8 к себе ведомую полумуфту. Последняя, преодолевая усилие пружины 7, притягивается к ведомой полу- муфте. Силы трения между полумуфтами позволяют передать крутящий момент с ведущего вала на ведомый. При выключении тока магнитное поле исчезает, и пружины 7 разъединяют полу­муфты друг от друга, прерывая тем самым вращение вала 9. Однодисковые муфты не позволяют передавать большие крутящие моменты. Для этого используют многодисковые муфты, имеющие большое число поверхностей трения.

г г

Рис. 39. Электромагнитная фрикцион- Рис. 40. Электромагнитная порошко-

иая муфта вая муфта

Порошковые муфты (ферропорошковые или магнитоэмульсион­ные) работают по принципу намагничивания ферромагнитной среды, заполняющей пространство между полумуфтами 1 и 2 (рис. 40). Ферромагнитная среда 4 представляет собой обычно смесь порошка карбонильного или кремнистого железа и смазы­вающего вещества (тальк, графит, масло), улучшающего проскаль­зывание полумуфт при холостом ходе и уменьшающего истирание ферропорошка. При подаче тока в обмотку 3 ведущей пол у муфты 1 возникает магнитное поле, намагничивающее отдельные частички железного порошка, которые слипаются между собой, увеличивая вязкость ферромагнитной среды. Ведомая полумуфта 2 начинает вращаться, передавая вращение на объект управления. Вязкость ферромагнитной среды зависит от силы тока в обмотке, следова­тельно, можно при росте тока увеличивать передаваемый крутя­щий момент. Таким образом, муфты вязкого трения являются управляемыми, т. е. позволяют плавно регулировать вращающий передаваемый момент, а следовательно, и частоту вращения ведо­мого вала.

і

Рис. 41. Электромагнитная муф­та скольжения

Промышленность выпускает муф­ты- для механизмов малых мощно­стей типа ПМС с номинальным мо­ментом 1,7 ... 30 Н-м. Для меха­низмов большей мощности выпускают муфты серии ИМС с номинальными моментами 70 ... 1600 Н-м.

Электродвигательный механизм состоит из исполнительного двига­теля редуктора и тормоза. Сйгнал управления одновременно подается на двигатель и тормоз, при этом тормоз растормаживается и двига­тель приводит в движение регули­рующий орган. При снятии сигнала двигатель выключается, а тормоз останавливает движение регулирующего органа.

Исполнительными двигателями называют управляемые дви­гатели малой мощности, которые предназначены для преобразо­вания электрического сигнала в механическое вращение вала.

Как правило, исполнительные двигатели имеют две обмотки: возбуждения и управления. Исключение составляют двигатели с постоянными магнитами. Обмотки возбуждения постоянно на­ходятся под напряжением, а на обмотку управления сигнал подается лишь тогда, когда необходимо получить вращение вала. Так как исполнительные двигатели работают в схемах управления, то для них в основном характерны пуски, остановки или реверсии. Время их вращения обычно невелико, поэтому эти двигатели никогда не снабжаются вентиляторами. В цепях сопряжения переходных процессов исполнительные двигатели стремятся вы­полнить малоинерционными и малогабаритными. В настоящее время в качестве исполнительных двигателей используют двух­фазные асинхронные, синхронные шаговые двигатели и двигатели постоянного тока.

Типы электродвигателей, их устройство и схемы выключения изучаются в курсе «Общая электротехника» и поэтому здесь не рассматриваются.

4. ГИДРАВЛИЧЕСКИЕ И ПНЕВМАТИЧЕСКИЕ

ИСПОЛНИТЕЛЬНЫЕ МЕХАНИЗМЫ

Гидравлические и пневматические исполнительные дви­гатели преобразуют энергию рабочей среды, находящейся под давлением, в механическую энергию поступательного или вра­щательного движения.

В качестве рабочей среды в гидродвигателях чаще всего исполь­зуется минеральное масло, сохраняющее свои свойства при воз­действии на него высокого давления. В пневмодвигателях рабочей средой служит сжатый воздух./ г

т

,7

\р,

Рис. 42. Мембранный исполнительный Рис. 43. Поршневой исполнительный механизм ‘механизм