Файл: Полубояринов Ю.Г. Основы машиностроительной гидравлики и пневматики учеб. пособие.pdf

Различают два класса стабилизаторов:

1.Жидкостные — типа рассмотренного выше стабилизатора на приборе «Солекс» (рис. 50), применяемые при рабочем давлении до 0,12 кГ/см2.

2.Механические — стабилизаторы высокого давления, рабо­ тающие в диапазоне рабочего давления 0,3 — 2 кГ/см2. Механиче­ ские стабилизаторы разделяют по виду зависимости, связывающей

Рис. 60

рабочее давление с положением регулирующего органа (клапана), на статические и астатические. В статических стабилизаторах эта зависимость однозначная, поэтому им присуща неизбежная стати­ ческая погрешность. В астатических стабилизаторах рабочее дав­ ление не связано однозначно с положением клапана, и эти стабили­

заторы (рис. 60, а), в которых воздух движется от седла 2 к тарелке / клапана, и стабилизаторы (рис. 60, б), в которых движение воз­ духа происходит от тарелки / к седлу 2 клапана. При движении воздуха через щель, образованную седлом и тарелкой, в том и дру­ гом клапане вследствие местного сопротивления происходит пони-

124

I

жение (редуцирование) давления. Стабилизация пониженного (ра­ бочего) давления обеспечивается совместной работой мембраны 4, соединенной штоком 3 с тарелкой, и основной пружины 5. Вели­ чина проходного сечения щели между седлом и тарелкой клапана регулируется винтом 6. При понижении рабочего давления мемб­ рана под действием пружины прогибается вниз, вследствие чего размер щели увеличивается, ее сопротивление уменьшается и ве­ личина давления восстанавливается. При повышении рабочего дав­ ления происходит обратное движение мембраны и тарелки клапана.

Внастоящее время в пневматических измерительных системах применяются преимущественно статические стабилизаторы с на­ правлением потока воздуха от тарелки к седлу клапана.

Вастатических стабилизаторах (рис. 60, в) усилие на мембрану 5

создается не пружиной, а грузом, величина которого не зависит от положения клапана. Грузы 1 \\ 2 размещены на рычаге 3, шарнирно соединенном со штоком 4. При изменении рабочего давления

в которую воздух поступает через сопло 1. Выход воздуха из ка­ меры происходит через'регулируемое сопло 3, перекрываемое сна­ ружи заслонкой 4, укрепленной на вспомогательной мембране 7. Прогиб вспомогательной мембраны зависит от усилия пружины 6, регулируемой винтом 5. При повышении рабочего давления вспомо­ гательная мембрана вместе с заслонкой прогибается вверх, откры­ вая выход воздуху из сопла 3. Вследствие этого давление в камере 2 понижается, основная мембрана 8, соединенная штоком 9 с та­ релкой 10, прогибается вверх, в связи с чем уменьшается проход­ ное сечение щели клапана и рабочее давление стабилизируется.

Расчетная зависимость, связывающая величину рабочего дав­

* Применительно к стабилизатору, показанному на рис. 60, б.

125

Как правило, стабилизаторы работают в надкритической области истечения.

Из уравнения (117) следует, что зависимость рабочего давления

1)погрешность вследствие колебания сетевого давления;

2)погрешность, обусловленная изменением расхода воздуха;

3)погрешность вследствие изменения упругих свойств пружин

имембраны стабилизатора.

126

Основная погрешность, составляющая 5 0 — 7 0 % от суммарной, связана с изменением величины расхода воздуха. Эта погрешность,

Реет

=/ (рС ет. G) (рис. 62) . На этом графике номера кривых соответст­

вуют расходам G: 1 — 10 л/мин; 2 — 50 л/мин; 3 — 80 л/мин; 4 —

Рсет>>2 кГ/см2.

Установлено, что для обеспечения нормальной работы стабили­ затора необходимо придерживаться такого соотношения:

Рраб < 0,6р

сет*

Уменьшение погрешности рабочего давления обеспечивается

врезультате следующих мероприятий:

1)изменением типа стабилизатора;

2)частичной разгрузкой клапана от действующих на него сил (от сил давления воздуха разгрузка производится путем устройства дренажных отверстий в тарелке и штоке клапана, через которые

3) применением стабилизатора с пневматическим усилителем (рис. 60, г), главной особенностью которого является непрямое со­ единение основной пружины с клапаном, т. е. через усилитель. На-

127

личие усилителя позволяет снизить погрешность Д р р а б до 0,1 кПсм2 при изменении расхода воздуха в диапазоне от 5 до 120 л/мин, т. е. на каждый 1 л/мин погрешность составляет 0,0008 кГ/см2.

В некоторых случаях применяются стабилизаторы с двойным пневматическим усилителем.

§ 15. ЧУВСТВИТЕЛЬНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ

ПНЕВМАТИЧЕСКИХ ПРИБОРОВ. ИЗМЕРИТЕЛЬНАЯ ОСНАСТКА

Чувствительные элементы

Чувствительные элементы (датчики) в пневматических маномет­ рических приборах предназначены для преобразования измеритель­ ного давления в механическое перемещение указателя отсчетного устройства с целью определения размера детали.

Ю Ризм

Рис. 63

Точность, пределы измерения, время срабатывания и габариты пневматических приборов в значительной мере определяются ти­ пом и размерами чувствительного элемента. Чувствительные эле­ менты подразделяются на две основные группы: 1) жидкостные и 2) механические. Кроме того, применяются комбинированные дат­ чики с электро- и фотоэлементами.

Жидкостные чувствительные элементы выполняются в виде ча­

венного действия (прибор типа «Солекс», рис. 50) и в приборах диф­ ференциального действия (прибор «Сигма», схема которого дана на рис. 64). В приборе «Сигма» имеются две ветви: ветвь 5 и ветвь противодавления 2. Подача воздуха в них происходит через вход­ ные сопла 3 я 4. Чувствительный элемент 6 регистрирует разность давлений р0 — рИ.т, где р0 — давление воздуха в ветви 2, регули­ руемое соплом 1.

128

Жидкостные чувствительные элементы обладают рядом преиму­ ществ по сравнению с механическими: они обеспечивают постоянную равномерную шкалу независимо от экземпляра элемента благодаря отсутствию остаточных явлений типа упругого гистерезиса, более надежны в эксплуатации в случае перегрузок, так как в них имеются предохранительные устройства от выброса измерительной

или с дополнительным оптическим устройством и зеркальной шкалой. Температурная погрешность, обусловленная тепловым расширением жидкости, как правило, не превышает 1 % , поэтому этой погрешностью можно пренебречь. Погрешность, вызванная капиллярным поднятием жидкости, может иметь место в отсчетных трубках малого диаметра, поэтому необходимо использовать трубки с диаметром не менее 3 мм в чашечных манометрах и не менее 6—7 мм — в U-образных манометрах.

Механическими чувствительными элементами являются пру­ жинные, мембранные, сильфонные и поршневые датчики давления. Пружинные датчики выполняются пластинчатыми (рис. 65, а) и трубчатыми — трубка Бурдона (рис. 65, б). Мембранные датчики выполняются в виде мембраны (рис. 65, в) и мембранных коробок. Для изготовления мембран используются эластичные резиноткане­ вые материалы, пластмассы и металлы (например, бериллиевая бронза). Широкое распространение в пневматических приборах получили чувствительные элементы в виде сильфонов (гофрирован­ ные трубки, рис. 65, г), изготовляемые из упругих материалов (полутомпак, бериллиевая бронза и др.). Для увеличения жестко­ сти мембранных и сильфонных чувствительных элементов приме­ няется винтовая пружина (рис. 65, д).

129