Файл: Дмитриев, В. Н. Основы пневмоавтоматики.pdf

нш'і к последнему. Кривые I—4 на рис. 95 являются характери­ стиками элемента, у которого рабочей средой служит воздух, а кривая 5 соответствует случаю, когда рабочей средой является

вода.

Постановка приемной трубки в выходном канале вихревой камеры и наличие некоторого сброса расхода приводит к увели­ чению крутизны характеристики [55] вихревого элемента. Результаты, по­ лученные при смешанном управле­ нии питающая струя — водяная, уп­ равляющая — воздушная, представ­ лены на рис. 96. Данные опытов, приведенные на рис. 95 и 96, по­ лучены при сходных условиях.

'’ л. элемента с атмосферным отверстием в вихревой

камере ро =* (0,07 0,31) МПа

Смешанное управление позволяет создавать различные пневмогпдропреобразователи.

Принимая сделанные ранее допущения о несжимаемости жидкости, найдем основные зависимости, характеризующие вих­ ревое движение.

Полная составляющая скорости течения в кольцевом сечении вихревой камеры может быть выражена через радиальную и тангенциальную составляющие. Распределение тангенциальных скоростей в случае заглушенного канала питания выражается обычно в виде степенной зависимости 1

ѵ% R

где оу — средняя скорость потока в канале управления; г — пе­ ременный радиус.

1 Показатель степени закона распределения тангенциальных скоростей в камере зависит от геометрических и иных характеристик камеры и обычно

.лежит в пределах от 2/3 до 1 [28, 55]. Выражение (88) находят из уравнения моментов количества движения.

,160

Откуда получаем

Радиальная составляющая скорости в кольцевом сечении

2лгН

Градиент изменения давления в радиальном направлении пропорционален квадрату тангенциальной составляющей скорости, т. е.

9

Подставляя в последнее выражение зна­ чение ѵ%, найденное по формуле (88), полу­ чаем

Найдем расход на выходе из вихревой камеры. Уравнение (90) справедливо для малых скоростей течения невязкой жидко­ сти. В случае течения несжимаемой жидкости массовый расход Gв связан с избыточным давлением рв на выходе из камеры из­ вестным уравнением

G B = Р- S B V 2р р в >

Глава V

ПНЕВМАТИЧЕСКИЕ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЕ, УПРАВЛЯЮЩИЕ И РЕГУЛИРУЮЩИЕ

мышленной автоматики позволил создавать специализированные регуляторы, решающие отдельные задачи регулирования, а имен­ но, пропорциональное, пропорционально-интегральное регулиро­ вание, а также выполняющие вычислительные операции — ум­ ножение, деление, сложение и т. д.

Дальнейшее развитие промышленности и необходимость ав­ томатизации более сложных объектов и процессов привели к реализации элементного способа построения пневматических приборов, аналогичного применяемому в электронике. Элемент­ ный способ построения пневматических приборов, при котором новый пневматический прибор (аналогового или дискретного действия) собирают из пневмоэлементов универсального назна­ чения, был воплощен в системе УСЭППА (Универсальная систе­ ма элементов промышленной пневмоавтоматики).

В основе конструкции приборов, реализующих тот или иной способ соединения элементов в едином приборе, лежат опреде­ ленные технические принципы построения.

Существуют три основных принципа построения непрерывных пневматических вычислительных и регулирующих приборов, а именно: принцип компенсации перемещений, принцип компен­ сации сил и принцип компенсации расходов. На более ранней стадии развития пневмоавтоматики пневматические приборы строили по принципу компенсации перемещений. В качестве упругих элементов в этих приборах использовали, как правило, сильфоны. Принцип компенсации перемещений состоит в том, что перемещение одних упругих элементов компенсируется пере­ мещениями других упругих элементов. Сложение перемещений выполняется на рычагах. Поэтому приборы, построенные по принципу компенсации перемещений, имеют обычно громоздкую конструкцию с тягами и рычагами.

В последние годы при построении пневматических приборов используют в основном два последних принципа, причем наи­ большее распространение получил принцип компенсации сил. Использование этих принципов, в отличие от принципа компен­ сации перемещений, позволяет значительно уменьшить габарит-

ные размеры приборов и применить блочный и элементный спо­ соб построения. Эти принципы чрезвычайно перспективны.

Приборы, работающие по принципу компенсации сил, в каче­ стве основных узлов включают в себя мембраны из мембранного полотна, соединенные общим штоком. Принцип компенсации сил заключается в том, что па штоке автоматически поддерживается баланс сил, т. е. равнодействующая оказывается всегда равной нулю. Торец штока управляет соплом пневматического усилителя сопло — заслонка. Перемещения штока составляют сотые доли миллиметра, т. е. практически шток не перемещается. На этом принципе построена пневматическая ветвь приборов Агрегатной унифицированной системы п приборов непрерывного действия Универсальной системы элементов промышленной пневмоавто­ матики.

Принцип компенсации расходов перенесен в пневмоавтома­ тику из электроники. Пневматические приборы, построенные по этому принципу, в качестве основного элемента содержат реша­ ющий усилитель. Расход воздуха, направляемый с выхода реша­ ющего усилителя через дроссель в суммирующую камеру, ком­ пенсирует расходы воздуха от входных сигналов, поступающих через дроссели в эту же камеру. При этом давление в камере либо остается постоянным, либо все время равным давлению, формируемому в другой камере решающего усилителя. Решаю­ щие усилители работают по принципу компенсации сил.

Рассмотрим на примере схем, получивших в свое время наи­ большее распространение, реализацию основных принципов по­ строения пневматических приборов.

2. РЕАЛИЗАЦИЯ ПРИНЦИПА КОМПЕНСАЦИИ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ В РЕГУЛЯТОРАХ, ПОСТРОЕННЫХ НА БАЗЕ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ПРИБОРОВ

Обычно регуляторы, построенные на базе измерительных при­ боров, имеют задатчик, регулирующее и регистрирующее уст­ ройства. Поэтому такие регуляторы иногда называют регулято­ рами приборного типа. Достоинства этих регуляторов состоят в том, что функции контроля и регулирования объединены в од­ ном приборе, что упрощает конструкцию, монтаж и эксплуата­ цию. Как уже отмечалось ранее, недостатком таких регуляторов являются большие габаритные размеры и невозможность реали­ зации многоконтурных систем регулирования. Однако иногда регуляторы рассматриваемого типа могут быть использованы как корректирующие устройства и в многокоитурных системах автоматического управления.

С помощью этих регуляторов могут быть реализованы П (пропорциональный), ПИ (пропорционально-интегральный) -за­ коны регулирования, и чаще всего они являются регуляторами давления, уровня, температуры и иных параметров [37].

164

Рассмотрим реализацию принципа компенсации перемещений на примере пропорционального регулятора (П-регулятора).

Схема простейшего П-регулятора показана на рис. 97. Регу­ лятор является усилителем, работа которого основана на прин­

матического усилителя. К

постоянному дросселю 5 усилителя подведено давление питания

давления р\ рычаг-заслонка 2 приближается к соплу 4 и давле­ ние р увеличивается. Одновременно увеличивается и давление отрицательной обратной связи рос. Жесткий центр сильфона 3 поднимается п отводит заслонку от сопла. Давление на выходе р уменьшается. Смещение заслонки относительно сопла на не­ сколько сотых долей миллиметра обеспечивает полный набор пли сброс давления в междроссельной камере. Поэтому суммар­ ное перемещение h заслонки относительно сопла в процессе ра­ боты меняется незначительно. В соответствии с приведенной на рис. 98 схемой можно записать, что

h = hx—h2= cpb— у а ,

вместе с тем из рассмотрения треугольников следует, что

165