Общие сведения об исполнительных механизмах. электрические исполнительные механические механизмы.
1 Назначение и классификация исполнительных механизмов (ИМ).
2 Основные требования и характеристики ИМ.
3 Общие сведения об электрических ИМ.
4 Электромагнитные ИМ
А) Электромагниты.
Б) Электромагнитные муфты.
5 Электродвигательные ИМ.
1 Исполнительное устройство является промежуточным преобразователем, состоящим из двух самостоятельных узлов: исполнительного механизма (ИМ) и регулирующего (управляющего) органа.
Исполнительные механизмы предназначены для воздействия через регулирующий орган или непосредственно на объект управления. В исполнительный механизм входят двигатель и передаточное устройство.
Регулирующим органом называется устройство, которое изменяет расход энергии или вещества и непосредственно влияет на регулируемую величину объекта регулирования.
Исполнительные механизмы, применяемые в системах автоматики, очень разнообразны.
Классификация ИМ.
I По принципу действия.
1. Электрические ИМ
2. Механические ИМ.
3. Гидравлические ИМ
4. Пневматические ИМ.
II По конструкции
1. Электронные
2. Электродвигательные
3. Электромагнитные
4. Поршневые
5. Мембранные
6. Лопастные
7. Комбинированные
III В зависимости от управляющего воздействия
1. Силовые – если ИМ создают управляющее воздействие на регулирующий орган в виде силы и момента.
2. Параметрические – если изменение состояния регулирующего органа связано с изменением его параметров (сопротивления, магнитного потока, температуры, скорости вращения и т.п.) или параметров подводимой энергии (напряжения, тока, частоты, давления рабочей среды и т.п.)
|
|
|
VI В зависимости от характера движения выходного вала.
1 С линейным движением
2 Поворотным (угол поворота меньше 3600)
3 Вращательным (угол поворота больше 3600)
2 Основными параметрами, характеризующими работу исполнительного механизма, являются усилие на выходе механизма, коэффициент усиления по мощности, линейное и угловое перемещение, частота вращения, быстродействие и т.п.
Исполнительные механизмы должны удовлетворять следующим требованиям:
- мощность ИМ должна превосходить мощность необходимую для приведения в движение объекта управления или его органов во всех режимах работы;
- статические характеристики должны быть по возможности линейными и иметь минимальные зоны нечувствительности,
- должны обладать достаточным быстродействием, как наиболее мощные функциональные звенья АСР;
- регулирование выходной величины должно быть по возможности простым и экономичным;
- они должны иметь малую мощность управления.
3 Электрические исполнительные механизмы служат для преобразования электрического тока в механическое перемещение с целью воздействия на регулирующий орган объекта управления. Они применяются:
|
|
|
- для включения и отключения механических, пневматических и гидравлических цепей;
- сцепления и расцепления вращающихся валов;
- открытия и закрытия клапанов, вентилей, задвижек;
- плавного перемещения или поворота различных подвижных деталей на углы, зависящие от величины подводимого тока.
Электрические исполнительные механизмы в зависимости от принципа действия делят на электромагнитные и электродвигательные.
4. 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.
А) В зависимости от требований электромагниты могут отличатся друг от друга конструктивно. Однако они имеют общие элементы (рис.2.6.1): катушку 2, подвижный сердечник 3, возвратную пружину 1. С помощью подвижного сердечника энергия магнитного поля преобразуется в механическую и через шток 
4 передается запирающему клапану. Перемещение сердечника, при котором происходит движение запирающего элемента, называется рабочим ходом d.
|
|
|
Электромагнитные исполнительные механизмы классифицируют по следующим признакам.
1. По характеру движения сердечника и связанного с ним регулирующего органа
1) тянущие – перемещение сердечника направлено от точки приложения противодействующих сил;
2) толкающие перемещение направлено к точке приложения противодействующей силы;
3) поворотные – при подаче напряжения на обмотку катушки силовой элемент поворачивается на определенный угол. Применение поворотных механизмов ограничивается вследствие малых крутящих моментов и громоздкости конструкции;
4) реверсивные – обеспечивают изменение перемещения силового элемента в зависимости от характера электрического сигнала. Реверсивный механизм обычно содержит два электромагнита, сердечники которых механически связаны с закрепляющим элементом.
5) удерживающие.
2. По количеству позиций выходного силового элемента (регулирующего органа)
|
|
|
1) однопозиционные – при подаче тока на обмотку катушки сердечник занимает одно определенное положение;
2) двухпозиционные – силовой элемент занимает одно из двух положений в зависимости от того, на обмотку какого электромагнита подается электрический ток. После обесточивания он сохраняет занятое положение;
3) трехпозиционные – выходной силовой элемент при отсутствии тока в обмотке занимает нейтральное положение.
3. В зависимости от вида питающего напряжения
1) переменного тока;
2) постоянного тока;
3) со сменными катушками переменного и постоянного тока.
Б) Электромагнитные муфты являются связующим звеном между приводом и регулирующим органом. Электромагнитные муфты обладают высоким быстродействием, плавным пуском и регулированием скорости, простоты в управлении и имеют мощность от нескольких ватт до сотен киловатт.
По принципу действия электромагнитные муфты разделяют на:
- фрикционные;
- порошковые;
- муфты скольжения.
 |
Фрикционная муфта (рис. 1.6.2) состоит из двух полумуфт: ведущей 1 и ведомой 6, посаженные на валы 3 и 9. 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 ведущей полумуфте. Силы трения между полумуфтами позволяют передать крутящий момент с ведущего вала на ведомый. При отключении 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.
Порошковые муфты (ферропорошковые или магнитоэмульсионные) работают по принципу намагничивания ферромагнитной среды, заполняющей пространство между полумуфтами 1 и 2 (рис. 2.6.3).
Ферромагнитная среда 4 представляет собой обычно смесь порошка карбонильного или кремнистого железа и смазывающего вещества (тальк, графит, масло), улучающего проскальзывание полумуфт при холостом ходе и уменьшающего истирание ферропорошка. При подаче тока в обмотку 3 ведущей полумуфты 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.
Электромагнитные муфты скольжения состоят из двух основных частей полумуфт (рис. 2.6.4). На ведущем валу 1 устанавливают полумуфту с индуктором 3 в виде электромагнита постоянного тока с катушкой возбуждения 6 и полюсами 7. На ведомом валу закреплена полумуфта с якорем 4 в виде роторной клетки асинхронного двигателя. Ток к катушке 6 подается через щетки и контактные кольца 2. При вращении ведущего вала магнитное поле индуктора 3 вращается относительно якоря 4, наведя в нем токи, которые, взаимодействуя с магнитным полем индуктора, создают крутящий момент. Якорь и вала 5 начинают вращаться. При отключении тока вращение якоря прекращается. Имеются конструкции не только с наружным, но и с внутренним расположением якоря. Достоинством рассмотренной конструкции является ее высокая надежность, а также возможность плавно регулировать передаваемый момент за счет изменения напряжения питания.
5 Электродвигательный механизм состоит из исполнительного двигателя, редуктора и тормоза. Сигнал 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.
С помощью электродвигателей, применяемых в исполнительных механизмах автоматических систем, электрическая энергия превращается в механическую. Различают электродвигатели постоянного и переменного тока. В зависимости от целевого назначения их можно разделить на две большие группы: двигатели для нерегулируемого привода и двигатели для регулируемого привода. Двигатели первой группы должны обеспечивать приблизительно постоянную скорость вращения и в случае необходимости изменять направление вращения на обратное. К двигателям второй группы предъявляют более высокие требования: они должны быстро и плавно запускаться, тормозиться, менять направление вращения и иметь широкий диапазон регулирования скорости. Кроме того, поскольку управление двигателем в регулируемом приводе обычно осуществляется изменением напряжения, подводимого к обмоткам, необходимо, чтобы скорость и направление вращения соответствовали величине и знаку напряжения.
Так как исполнительные двигатели работают в схемах управления, то для них в основном характерны пуски, остановки или реверсы. Время их вращения обычно невелико, поэтому эти двигатели 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.
Дата добавления: 2019-02-22; просмотров: 780; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!