Файл: Автоматизация_Staroverov1.doc

В устройствах автоматического управления гидро- и пневмо- двигатели используют значительно реже, чем электрические. Однако в ряде случаев они оказываются единственно приемлемыми в техническом отношении.

Гидро- и пневмодвигатели способны развивать очень большие усилия (0,03 ... 0,3 МН) при малых габаритных размерах. По этим параметрам они превосходят все остальные двигатели. Они просты по конструкции, надежно работают и не нуждаются в ре­дукторах для согласования с регулирующим органом. Гидравли­ческие и пневматические двигатели имеют одинаковый принцип действия, их различие лишь в быстродействии.

Различают две основные разновидности гидро- й пневмодви­гателей: с поступательным движением (мембранные и поршневые) и с вращательным движением (шестеренчатые, лопастные, плун­жерные и турбинные).

В мембранном исполнительном механизме (рис. 42) перемеще­ние выходного штока 4 осуществляется силой, создаваемой давле­нием.рабочей среды на мембрану 2. При этом возвратная пружина 3 сжимается. Чем больше диаметр мембраны, тем большее усилие может быть передано на регулирующий орган. Полость под мемб­раной соединена с атмосферой. При снятии давления мембрана и, следовательно, шток возвращаются возвратной пружиной в исходное положение. Диски 1 обеспечивают жесткость мемб­раны, изготовленной из прорезиненной ткани.

Значительно реже применяют поршневые исполнительные ме­ханизмы. Их используют в тех случаях, когда шток необходимо перемещать на расстояние более 300 мм.

В цилиндре 1 исполнительного механизма (рис. 43) переме­щается поршень 2 со штоком 3. Поршень будет неподвижен при равенстве давлений Р_г и Р₂. Если давление в левой полости больше, то на поршень будет действовать сила, равная разности давлений Р_г и Р₂, умноженной на площадь поверхности поршня. Под действием этой силы поршень начнет перемещаться вправо. Шток 3 проходит через уплотнительный сальник 4.

Рис. 44. Регулирующая заслонка

золотники, устройства типа сопло-заслонка или струйные трубки. При объемном управлении в качестве источников энергии исполь­зуют насосы или компрессоры переменной производительности.

Гидро- и пневмодвигатели применяют в устройствах привода автоматических манипуляторов и исполнительных механизмов, дозаторов, затворов и питателей, предназначенных для регули­рования расходов формовочных и других сыпучих и пусковых материалов.

б. РЕГУЛИРУЮЩИЕ ОРГАНЫ

Для непрерывного регулирования в запорно-регулиру- ющих устройствах применяют дросселирующие регулирующие органы следующих типов: заслонки, клапаны, краны, шиберы и направляющие аппараты. '

В заслонках (рис. 44) изменение пропускной способности достигается поворотом заслонки (диска) в седле. Они просты по конструкции и имеют удовлетворительные регулировочные свойства. Заслонки можно устанавливать на вертикальных и горизонтальных участках трубопроводов. Они получили широкое распространение в литейных и термических цехах для регулиро­вания потоков газа и воздуха в трубопроводе с избыточным давлением до 0,25 МПа.

Клапаны применяют для регулирования расходов газа, воздуха или пара при давлении до 20 МПа. В зависимости от числа поло­жений их подразделяют на двух- и трехходовые.

В зависимости от положения запирающего элемента при обесточенной катушке двухходовые клапаны делят на нормально закрытые (рис. 45, а) и нормально открытые (рис. 45, б). В нормально закрытом клапане при отсутствии тока проходной канал закрыт, а в нормально открытом — открыт. Тяговое усилие большинства электромагнитов резко уменьшается с увеличением хода сердечника, что вызывает увеличение габаритных размеров и потребляемой мощности. Поэтому в клапанах с электромагнит­ными механизмами применяют уравновешивающие запирающие элементы (рис. 45, в) и встроенные усилители (рис. 45, г).

В соответствии с типом дроссельного органа клапаны делят на золотниковые, диафрагмовые и шланговые.

Золотниковые клапаны бывают односедельные (рис. 45, а и б), двухседельные (рис. 45, в) и многоседельные. Запорные элементы всех клапанов выполняют либо в форме тарелки (рис. 45, а—в), либо с кониче­ской (рис. 45, г) или шаровой поверхностью.

Трехходовые (распределительные) клапаны имеют три при­соединительных прохода, через которые два потока соединяются в один (рис. 45, 5) или один поток разделяется на два (рис. 45, е).

Краны являются простейшими регулирующими органами, которые применяют для регулирования расхода потока в трубо­проводах небольшого сечения. Наиболее распространенной яв­ляется конструкция крана с пробкой в виде усеченного конуса, притертого к корпусу. В пробке имеется отверстие круглой, овальной или прямоугольной формы, сквозь которое протекает регулируемая среда. Поворотом пробки регулируется расход жидкости, протекающей по трубопроводу.

Шиберы устанавливают в дымоходах топливных плавильных и термических печей. Они предназначены для регулирования давления в рабочем пространстве печи.

При изменении входной скорости газа или воздуха дымососов и вентиляторов изменяются их производительность и напор. На этом свойстве основано устройство регулирующего органа на базе направляющего аппарата. Регулирующий орган, выполненный в виде направляющего аппарата, практически безынерционен и более экономичен, чем регулирующий орган, использующий дросселирование потока.

Дозирующие исполнительные органы подразделяют на две группы: механические и электрические. К первой группе относятся плужковые сбрасыватели, дозаторы, питатели, насосы, компрес­соры. Во вторую группу входят реостатные и автотрансформатор­ные регулирующие органы.

Плужковые сбрасыватели широко применяют в литейных цехах для регулирования уровня различных формовочных мате­риалов в бункерах бегунов, формовочных и стержневых машин. Плужки выполняют в виде лемеха плуга или другого скребкового устройства и устанавливают над ленточным транспортером с дви­жущимся сыпучим материалом. Плужок может занимать два положения: на ленте или над ней.

Дозаторы представляют механизмы, предназначенные для вы­дачи потока материала с обеспечением требуемого значения расхода.

Практически для всех сыпучих материалов, кроме порошко­образных, могут применяться одни и те же дозаторы. Для порош­ковых материалов используют дозаторы, исключающие само­произвольное движение материала.

Дозаторы непрерывного действия различают по способу регу­лирования производительности, типу систем автоматического регу­лирования, характеристики дозируемого материала и конструк­тивным признакам.

Рис. 46. Схемы рабочих органов дозаторов:

а — ленточный питатель; б — вибропитатель; в — тарельчатый питатель; г — шнеко­вый питатель; д — секторный питатель; е — гравитационный питатель

В зависимости от способа регулирования производительности все дозаторы делят на механизмы с автоматическим регулирова­нием и без автоматического регулирования.

В связи с большим разнообразием физико-химических свойств дозируемых материалов и условий, в которых работают дозаторы, разработаны различные конструкции рабочих (регули­рующих) органов дозаторов, основные типы которых показаны на рис. 46, а—е.

Контрольные вопросы и задания

1. Расскажите о классификации задающих устройств.

2. Расскажите о классификации исполнительных механизмов.

3. Расскажите о классификации регулирующих органов.

4. Как устроены и работают механические задающие устройства?

5. Каково назначение задающих устройств, выполненных в виде функ­циональных потенциометров?

6. Как устроены и работают дискретные задающие устройства?

7. Какие электромагнитные исполнительные механизмы применяют в си­стемах автоматики?

8. Какие электрические муфты применяют в системах автоматики?

9. Назовите электродвигательные исполнительные механизмы.

10. Как устроены и работают гидравлические и пневматические исполни­тельные механизмы?

11. Как устроены и работают дросселирующие регулирующие органы?

12. Как устроены и работают дозирующие исполнительные органы?

РАЗДЕЛ И

КОНТРОЛЬНО-ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ПРИБОРЫ И ТЕХНИКА ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ

Глава 6. Общие сведения об измерении и контроле

1. ОСНОВНЫЕ МЕТРОЛОГИЧЕСКИЕ ПОНЯТИЯ

ТЕХНИКИ ИЗМЕРЕНИЯ И КОНТРОЛЯ

Контроль параметров технологических процессов, об­работанных деталей и изделий, запыленности и загазованности атмосферы цеха является неотъемлемой частью современного производства. Очевидно, что в любом автоматизированном произ­водстве контроль также должен быть автоматизирован.

Измерение технологического параметра (физической вели­чины) — это сравнение его с величиной, принятой за единицу измерения, с помощью специальных технических средств. Число, показывающее отношение измеряемой величины к единице изме­рения, называют численным значением измеряемой величины.

К числу технических средств измерения относятся меры, измерительные преобразователи, измерительные приборы и изме­рительные системы.

Мера — эталон, служащий для хранения и воспроизведения единицы измерения. Например, за эталон длины принят метр.

Измерительным преобразователем называют устройство, предназначенное для преобразования измеряемого параметра в сигнал, удобный для дальнейшей передачи на расстояние или в цепь управляющего устройства. Преобразователи подразделяют на первичные (датчики), промежуточные, передающие и масштаб­ные. Измеряемую величину называют входной, а результат пре­образования — выходным сигналом. Первичные преобразователи предназначены для преобразования физических величин в сиг­налы, а передающие и промежуточные преобразователи формируют сигналы, удобные для передачи на расстояние и регистрации. К масштабным относят преобразователи, с помощью которых измеряемая величина изменяется в заданное число раз, т. е. они не преобразуют одну физическую величину в другую.

Измерительным прибором называют устройство, предназначен­ное для выработки измерительной информации в форме, доступной для непосредственного восприятия наблюдателем (оператором). Измерительные приборы делят на две группы. К первой группе относят аналоговые приборы, показания которых являются не­прерывной функцией измеряемого параметра. Вторая группа включает в себя цифровые приборы. Они вырабатывают дискрет­ные сигналы измеряемой информации в цифровой форме.

Измерительная система объединяет измерительные преобра­зователи и приборы, обеспечивая измерения параметра без участия человека.