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

Имеются активные и пассивные элементы схем. К первым из них подводится питание, вторые лишь преобразуют входные сиг­

зывается линейной. На самом деле все реальные пневматические элементы имеют нелинейные характеристики п пневматические цепи являются нелинейными. Однако в ряде случаев указанная идеализация процессов может быть принята, и в определенном диапазоне рабочих режимов пневматические цепи можно рас­ сматривать как линейные.

Существенным отличием пневматических цепей от электриче­ ских является то, что по трубопроводам, каналам и функцио­ нальным элементам протекает газ, имеющий неизмеримо боль­ шую масс)', чем масса электронов.

Соединение сопротивлений пневматической цепи называется последовательным, если по цепи проходит один и тот же общий расход. На отдельных последовательно включенных участках с разными пневматическими сопротивлениями образуются пере­ пады давлений, зависящие от величины сопротивлений и прило­ женного к цепи давления. Потерн давления происходят также в трубопроводах и коммуникационных каналах за счет сил трения.

Соединение сопротивлений называется параллельным, если все они находятся под одинаковым перепадом давлений. Расхо­ ды в параллельно соединенных пассивных элементах зависят от их проводимостей п перепада давления.

Как отмечалось ранее, для линейных нневмосопротпвлений расход пропорционален проводимости п перепаду Q = аАр, для нелинейных пневмосопротнвленпй расход является нелинейной' функцией перепада давления. Например, для ламинарного сопротивлений расход сжимаемого газа может быть опре­ делен по формуле (9), а для турбулентных — по формулам (4)

и (5).

Полный расход через все, соединенные параллельно, пневма­ тические сопротивления равен сумме расходов через отдельные сопротивления.

При последовательном соединении струйных элементов нель­ зя говорить о постоянстве расхода в цепи, так как к элементам может быть подведено давление питания и из элементов проис­ ходит утечка газа в атмосферу. Параллельное соединение струй­ ных элементов характеризуется тем, что полный расход в объ­ единенном выходном коллекторе равен сумме расходов через все выходные каналы элементов.

Другого типа соединения, называемые последовательно-па­ раллельными, образуют более сложные пневматические развет­ вленные цепи [61, 64].

224

(рис. 122, г), соединенным с окружающей средой, давление кото­ рой ра, канал не подключен, то при некотором открытии регули­ руемого дросселя истечение происходит под перепадом давлений Р ш — Р а- Если же между выходным соплом элемента и регули­

руемым дросселем включен канал (рис. 122, в), то вследствие наличия гидравлических потерь вдоль канала возникает некото­ рый перепад давлений Ар. Истечение в окружающую среду будет

Рис. 122. Различные условия нагружения струйных элементов:

а — схема включения элемента через соединительный канал: б — входная характеристика элемента при переключении; а -- схема на­ гружения переменной нагрузкой через соединительный канал; с — схема

нагружения переменной нагрузкой без канала; д — выходные характе­ ристики

большее значение Ар принимает при полном открытии дросселя в окружающую среду, соответствующем наибольшей скорости в канале. Общей точкой характеристик с подсоединенным кана­ лом и без него является точка максимального набора давления Рвшах при полном закрытии нагрузочного дросселя. Наибольшее расхождение кривых будет иметь место при полном открытии дросселя. Характеристика Q B I = Мрві) при подключении канала

и изменении его длины изменяться не будет.

Нагрузкой для активного струйного элемента могут служить последовательно соединенные пассивные элементы, например, два дросселя <ц и аг, соединенные между собой каналомі поте­ рями в котором можно пренебречь (рис. 123, а). Допустим, что заданы выходная характеристика QB = fi (рв) струйного элемен-

226

ения расход и давление на выходе нагруженного элемента, а так­

Если известны входная и выходная характеристики струйных элементов, то графический расчет рабочего режима при после­ довательном соединении двух элементов (рис. 122, а) сводится к следующему. Строят входную Qy = fi(py) и выходную QB = = Ыдв) характеристики соответственно двух последовательно включенных струйных элементов (рис. 122, а и 124). Точка А пе­ ресечения этих характеристик определяет расчетный режим, ко­ торый устанавливается при данном входном сопротивлении управляемого элемента. Этому режиму соответствуют рабочие параметры ррад и QpaGОднако в установившемся режиме управ­ ляющий элемент может отдавать свою выходную мощность не полностью. Одна из задач — определение величин запасов по давлению и расходу. В ряде случаев представляет интерес дру-

гая постановка этой задачи — определение коэффициента ветв­ ления управляющего элемента '.

Графический способ расчета разветвленной струйной цепи с линейными и нелинейными элементами. Для решения постав­ ленных задач необходимо знать величины давления русри расхо­ да QУср, при которых происходит срабатывание управляемого элемента. Моменту срабатывания управляемого дискретного эле­ мента на его входной характеристике (рис. 124) соответствует точка С. Для обеспечения срабатывания на выходе управляюще­

наибольшее количество подсоединяемых элементов и носит наз­ вание коэффициента ветвления.

Допустим, что в струйной разветвленной цепи к выходу од­ ного управляющего элемента подсоединено несколько управляе­ мых элементов (рис. 125, а), имеющих в общем случае нелиней­ ные характеристики. При этом на выходную характеристику управляющего элемента накладывается сетка его входных харак­ теристик (рис. 125, б). Каждая входная характеристика соответ­ ствует определенному числу подключаемых элементов (п = 1, 2, 3, 4). Число подключаемых элементов выбирают таким, чтобы удовлетворялось условие рраб ^ руср. Точки Аі, А2, A3 , А.h лежа­

щие на пересечении входных и выходной кривых, определяют различные режимы работы цепи при разных нагрузках. Напри­ мер, точка А2 определяется величиной расхода Qpa6 и давления

Ррпб, если нагрузкой являются два элемента. Площадь прямо­ угольника 0EA2F равна рабочей мощности ІѴрао = Qpaö-Рраб-

В ряде случаев известна не результирующая входная харак­ теристика, а входные характеристики отдельных элементов. Рас­ смотрим случай, когда один элемент нагружен двумя параллель-

1 Часто коэффициент ветвления называют коэффициентом нагрузочной

способности.

228

но соединенными элементами, входные характеристики которых показаны на рис. 125, в. При известном давлении рв находят величины Qyi и Qy2 .Тогда расход в неразветвленной части цепи

п —схема подключения; б —график совместной работыуправляющего и управляемых элементов; —графический расчет рабочеГі точки двух парал­ лельно включенных управляемых элементов

Точки пересечения прямой АЕ, проведенной параллельно оси ор­ характеристиками элементов определяют рас­ ходы Qyi и Qy2 .Точка А определяет рабочий режим элемента.

В струйной технике часто возникает необходимость увеличе­ ния выходной мощности, что можно осуществить за счет увели­ чения давления питания.

С увеличением давления питания и выходной мощности воз­ растает мощность, необходимая для управления элементами. По­ этому для увеличения выходной мощности иногда используют параллельное соединение управляющих элементов (рис. 126, а), работающих на одну нагрузку. Так как при параллельном соеди­ нении выходное давление одинаково, то результирующую харак­ теристику получают путем суммирования расходов, соответству­ ющих одинаковым давлениям. По заданным внешним характе­ ристикам р 1 = fi (Qi) и р2 = І2 (Q2 ) (рис. 126, б) необходимо про­ суммировать расходы Qi и Q2 . Для определения рас­

229