Файл: Лабораторная работа Изучение конструкции и определение характеристик исполнительных механизмов.docx

Лабораторная работа 2. Изучение конструкции и определение характеристик исполнительных механизмов.

Цель работы: Изучить конструкции исполнительных механизмов

Теоретические сведения

Исполнительное устройство — устройство системы автоматического управления или регулирования, воздействующее на процесс в соответствии с получаемой командной информацией. Состоит из двух функциональных блоков: собственно исполнительного устройства (если исполнительное устройство механическое, то его часто называют исполнительный механизм) и

регулирующего органа, например регулирующего клапана, и может оснащаться дополнительными блоками.

Под исполнительным устройством (также называют актуатор) в теории автоматического управления понимают устройство, передающее воздействие с управляющего устройства на объект управления. Иногда рассматривается как составная часть объекта управления. Управляющим устройством может быть любая динамическая система.

Исполнительные механизмы иногда называют сервомеханизмами, сервоприводами и даже сервомоторами. Предназначены для силового воздействия на конечное звено автоматических систем - регулирующие органы (РО).

Классификация исполнительных механизмов.

По назначению:

-двухпозиционные (выполняют операцию типа «открыто - закрыто»);

-многопозиционные (выполняют ступенчатое или плавное (аналоговое) регулирование).

По принципу действия:

-электрические (электромагнитные, электродвигатели);

-пневматические (мембранные, поршневые);

-гидравлические.

По конструктивному признаку:

-поршневые (с поступательным и вращающим приводами);

-электромагнитные;

-мембранные;

-электромоторные:

-комбинированные.

По принципу воздействия на регулирующий орган:

-силовые (воздействие осуществляется с применением определенного усилия);

-параметрические (воздействие связано с изменением какого- либо параметра или состояния вещества).

Основными показателями исполнительных механизмов характеризующих их регулирующую способность является коэффициент усиления, а также скорость на выходе исполнительного механизма. По скорости на выходе

---

, исполнительные механизмы делятся:

-сервомоторы с постоянной скоростью:

-сервомоторы с пропорциональной скоростью (синхронный двигатель).

Электрические серводвигатели (электродвигатели). Чаще всего представляют собой трех фазный асинхронный двигатель с рабочим напряжением 220 или 380 В и частотой вращения до 1400 об/мин. Обычно сочленяются с редукторами. На выходном валу крепится рычаг для соединения с регулирующим органом. Полный ход сервопривода такого рода соответствует повороту выходного вала на 90⁰. Время полного хода выходного вала называется временем привода. Электрический сервопривод выпускают нескольких модификаций с двигателями разной мощности. Сервоприводами малой мощности типа РМ и РМБ. У них мощность на выходном валу - от 0.15 до 0.25 кВт Вращающий момент выходного вала до 25 кг м. Сервоприводы большой мощности (РБ) могут создать на выходном валу до 100-400 кг м.

Однооборотные ИМ. Состоят из электродвигателя и силового редуктора: чаще всего в их состав входят концевые переключатели, датчик положения (индуктивный и потенциометрические преобразователи). Концевые выключатели - это контактные устройства, которые должны срабатывать при крайнем положении выходного вала. Датчиком положения называется преобразователь, по изменению параметров которого можно определить угол поворота выходного вала ИМ.

По построению схемы управления, бывают:

• 
  механизмы с контактным управлением (реле, контакторы, магнитные пускатели).
  
• 
  механизмы с бесконтактным управлением (магнитные усилители, тиристорные пусковые устройства).
  

Наиболее широко распространенными электрическим механизмом поворотного действия является МЭО (механизм электрический однооборотный).

Пусковые устройства. Являются исполнительными устройствами, предназначенными для пуска, остановок и реверса устройств типа МЭО. Встречаются схемы на тиристорах и симисторах. Так как тиристор не позволяет управлять переменным током, управление осуществляется диодной ячейкой (она представляет собой по двуполупериодный выпрямительный мост, в диагональ которого вместо сопротивления нагрузки включается

тиристор). Задача ячейки обеспечить подачу питания на электродвигатель.

---

Пускатель бесконтактный реверсивный (ПБР). Предназначен для управления однофазными РД (МЭО). Коммутация цепей - с помощью симисторов (коммутируют переменный ток). Управление осуществляется замыканием переключателей: либо М (прямое включение), либо Б (реверс). Б и М - «больше нормы» и «меньше нормы» соответственно.

Электромагнитные муфты. Муфты предназначены для соединения ведущего и ведомого валов, а электромагнитные являются сцепными муфтами, которые управляют электрическим сигналом.

Фрикционная муфта с сухим трением состоит из ведущего фланца, закрепленного на двигателе ведомого фланца, на котором закреплен специальный фрикционный материал (для повышения коэффициента трения). С ведомым фланцем жестко связан сердечник, расположенный в соленоиде и связанный с нагрузкой. Сердечник с помощью шлицевого соединения может перемещаться вдоль оси вала. При подаче U_BX на катушку сердечник будет перемещаться под действием электромагнитных сил в направлении ведущего фланца. При этом происходит передача вращающего момента на нагрузку.

Исполнительные механизмы оказывают силовое воздействие на регулирующие органы. В свою очередь, регулирующие органы оказывают непосредственное воздействие на объект регулирования, то есть это элемент системы, который непосредственно изменяют параметры воздействия путем изменения количества вещества, энергии или состояния, подаваемых на вход регулирующего органа в зависимости от значений регулируемого параметра. Входной величиной регулируемого объекта может быть силовое воздействие (сила, давление), электрические величины (ток, напряжение), изменение состояния вещества.

Силовые характеристики регулирующих органов:

-диапазон регулирования - это изменение расхода вещества при перемещении РО из одного крайнего положение в другое.

Силовые характеристики регулирующих органов:

-диапазон регулирования - это изменение расхода вещества при перемещении РО из одного крайнего положение в другое.

• 
  перемещающее усилие - это усилие, которое необходимо приложить к РО для его перемещения.
  
• 
  расходная характеристика - это зависимость между изменением положения РО и расходом подаваемого в объект вещества (обычно в %). Следует учитывать, что расход подаваемого вещества зависит не только от свойств РО, но и от свойств подаваемого вещества: плотности, вязкости, текучести, условий работы РО (напора и тд).
  

---

Регулирующие клапаны. Под клапаном понимают регулирующий орган с поступательным перемещением затвора. По роду действия клапаны подразделяют:

прямого действия – запорное воздействие осуществляется

вниз;

обратного действия – запорное воздействие осуществляется

вверх.

Корпус клапанов чаще - чугунный. На повышенное давление - стальной. Конструкция большинства клапанов универсальна (можно собрать прямого и обратного действия). По форме корпуса клапаны могут быть прямыми (вход и выход в параллельных плоскостях); угловыми (вход и выход под прямым углом); 3-х ходовыми (вход и два выхода). Следует отметить, что двухседельные клапаны применяются в случаях повышения давления рабочей среды. В них давление подается между запорными устройствами, при этом выталкивающая сила будет перераспределена: половина действует вверх, половина - вниз. При этом выталкивающая сила существенно уменьшается.

Шиберы. Это регулирующие органы, у которых затвор перемещается прямолинейно в плоскости перпендикулярной движущемуся потоку. Часто называют задвижками. Бывают запорными (для отключения участков трубы); регулирующими (для регулирования площади проходного сечения, обычно регулируются потоки газа малых давлений (до 10 кН/м2)).

Заслонки. Поворотные заслонки служат для регулирования потока газа или пара в трубопроводах большого сечения. Обычно используется при избыточном давлении - до 98 кН/м2. Иногда применяют при регулировании малых разряжений. В зависимости от сечения трубопровода, формы заслонок бывают: круглыми и прямоугольные, при чем прямоугольные могут быть однолопастными и многолопастными.

Регулирующие краны. Применяются для регулирования потоков вязких и агрессивных жидкостей. Применяются в трубопроводах малого диаметра. Состоят из двух основных деталей: корпуса и подвижной цилиндрической, а чаще конической, притертой к седлу, трубки. В трубке имеется сквозное отверстие, через которое проходит поток жидкости в открытом состоянии. При повороте одной пластины относительно другой и совмещения отверстий (частичном или полном) осуществляется регулирование

---

расхода.

Недостатки: значительные усилия при повороте пробки; угол поворота пробки, необходимый для полного открытия или закрытия крана, достаточно мал поэтому быстрое открытие при высоких давлениях может привести к гидравлическому удару, поэтому краны в качестве РО применяются достаточно редко и при относительно низких давлениях.

Форма защиты работы

1. 
   Написать отчет по проделанной работе.
   
2. 
   Ответить на контрольные вопросы
   
3. 
   Дополнить отчет информацией про «Системы управления с программируемыми контролерами» - назначение, область применения
   

Контрольные вопросы:

1.Что понимают под исполнительным устройством?

2.Как классифицируются исполнительные устройства?

3.Охарактеризуйте электромагнитные муфты, регулирующие клапаны, шиберы, заслонки, регулирующие краны.

---