Файл: Автоматизация_Staroverov.doc

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

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.