Лекция 10 Исполнительные механизмы и регулирующие органы

благодаря высокой надежности, простоте конструкции и возможности получения до­статочно больших

усилий.
Крутизна статической характеристики пневматического ИМ находится в прямой зависимости от площади мембраны и в об­ратной — от коэффициента жесткости пружины (несколько возрастает по мере ее сжатия).
Соответственно, при малых из­менениях выходного параметра S динамику механизма можно представить характеристиками безынерционного звена, причем коэффициент передачи которого несколько убывает с увеличе­нием S.
Общие недостатки пневматических и гидравлических ИМ — сложность операций по их наладке и, главное, необходимость специальных компрессорных (насосных) установок для их пита­ния.

03

от значения величины на входе системы. Статическую характеристику изображают в

виде кривой Y(X).







Установившийся режим (Yуст) - это режим, при котором расхождение между истинным значением регулируемой величины и ее заданным значением будет постоянным во времени.
Статический элемент - у которого при постоянном входном воздействии с течением времени устанавливается постоянная выходная величина. Астатический элемент - у которого при постоянном входном воздействии сигнал на выходе непрерывно растет с постоянной скоростью, ускорением и т.д. Линейный статический элемент - называется безинерционный элемент, обладающий линейной статической характеристикой вида:
Yуст = k*X + b.
Система управления называется статической, если при постоянном входном воздействии ошибка управления Е стремится к постоянному значению, зависящему от величины воздействия. Система управления называется астатической, если при постоянном входном воздействии ошибка управления Е стремится к нулю вне зависимости от величины воздействия.

Yуст = К*X

поршневого типа могут иметь золотниковое распределение или распределение, осуществляемое при

помощи управляющего цилиндра. При высоких давлениях газа применяют поршневые исполнительные устройства. При низких давлениях газа чаще применяют исполнительные устройства мембранного типа.
Пневматическое исполнительное устройство служит для преобразования командного пневматического сигнала, получаемого на выходе регулирующего устройства, в перемещение регулирующего органа. В качестве линии связи для передачи информации в пневматических регуляторах используются металлические или пластмассовые трубопроводы. По ним сигнал в виде избыточного давления сжатого воздуха, изменяющегося в стандартных пределах 0 02 - 0 1 МПа, передается от измерительного устройства и задатчика к регулирующему устройству и от этого - к исполнительному устройству. Подобные линии связи (пневмоприводы) характеризуются ограниченной скоростью передачи сигналов, однако для довольно инерционных технологических процессов нефтяной и газовой промышленности эта скорость вполне достаточна. 

двигатели.
Передаточная функция асинхронного трехфазного двигателя совпадает с ПФ инерционного

звена. Коэффициент преобразования и постоянную времени определя­ют по механической характеристике двигателя и рабочей машины.
В современных сельскозяйственных технологических линиях благодаря широкому диапазону регулирования частот и высокой надежности широко начали применяться частотные электроприводы.
Частотные преобразователи электронного типа часто применяют для плавного регулирования скорости электродвигателя за счет создания на выходе преобразователя электрического напряжения заданной частоты.

04

— это катушка, втя­гивающее усилие которой при подаче управляющего сигнала

U перемещает якорь на расстояние S, преодолевая сопротивление пружины.
Статическая характеристика электромагнитных ИМ, как пра­вило, нелинейная, и их используют в системах позиционного ре­гулирования.
Электромагнитные муфты могут быть фрикционными, порош­ковыми или асинхронными.
Фрикционная муфта состоит из двух полумуфт, посаженных на ведущий и ведомый валы. В одной из полумуфт расположена обмотка возбуждения. При подаче на нее напряжения полумуфты сдвигаются и возникающая сила трения приводит их в движение. Такие муфты также применяют в систе­мах позиционного регулирования и защиты оборудования при аварийных нарушениях его работы.

05

заполняющей муфту. При пода­че на катушку напряжения вязкость ферромагнитной массы

воз­растает и передаваемый момент увеличивается.
В муфтах скольжения момент вращения передается посред­ством магнитного поля, создаваемого обмоткой, расположенной на ведущей полумуфте. При ее вращении в ведомой полумуфте, как в роторе асинхронного двигателя, индуцируется ток, от взаи­модействия которого с магнитным полем возникает момент вра­щения, увлекающий ведомую полумуфту за ведущей.
Порошковые и асинхронные электромагнитные муфты могут быть использованы и в системах непрерывного регулирования. В этом случае их характеризует ПФ инерционного звена с постоян­ной времени 0,03…0,25 с (для порошковых) и 0,11...0,45 с (для асинхронных муфт).

06

- механическая характеристика муфты трения,
в - схема муфты вязкого

трения, г - схема схватывания ферритового наполнителя, д - механическая характеристика муфты вязкого трения,
е - схема муфты скольжения, ж - механическая характеристика муфты скольжения.

– вибрационный питатель;
в – ленточный питатель (скоростной); г –

тарельчатый питатель;
д – шнековый питатель; е – секторный питатель; ж – тарельчатый клапан;
з – золотниковый клапан; и – поворотная заслонка

2. Регулирующие органы 

07

среды за счет изменения ее объема (например, ленточные питатели-дозаторы компонентов

кормовых смесей).
Матери­ал на ленту поступает непосредственно из бункера через воронку в его нижней части.
На фронтальной грани
воронки в вертикальных
направляющих перемещается
заслонка, посредством
которой осу­ществляется
регулирование производительности
питателя.
Для исключения заклинивания ленты высота щели h между заслонкой и лентой должна быть не менее (2,5...3)dmax, где dmax – максимально возможный размер частиц материала.

08

его частоты вращения.

Ленточные питатели (рисунок 1, в) предназначены для

выдачи сыпучих материалов с различными размерами фракций.

Произво­дительность питателя зависит от размеров фракций материала и скорости перемещения ленты υ. Последнюю можно изменять с помощью частоты вращения электропривода или бесступенчатого вариатора, управляемого ИМ.

09

не имеющего дна, мелко- и крупнокусковых материа­лов. Подачу материала регулируют

изменением амплитуды вып­рямленного напряжения, подводимого к электромагнитам питате­ля. Электромагниты, жестко связанные с корпусом лотка, застав­ляют его вибрировать с определенной частотой. Материал вслед­ствие небольшого наклона лотка перемещается к его концу со скоростью, зависящей от амплитуды питающего напряжения. До­стоинства вибрационных питателей — отсутствие вращающихся частей, плавное и практически безынерционное регулирование производительности.

10

преимущественно мелкозернистых и мелкокусковых материалов.
Тарельчатый питатель представляет собой круглый

плоский диск (тарель), устанавливаемый под бункером и вращае­мый специальным приводом желательно с возможностью регули­рования частоты вращения п.
Между бункером и тарелью устанавливают манжеты и нож, с помощью которых осуществляется регулирование сечения потока материала. Более точное регулирование осуществляют поворотом ножа или изменением частоты вращения тарели.

11

мелкозернистых и мелкодисперсных материалов.т
Производительность шнекового питателя пропорциональна квадрату диаметра

рабочего винта D, шагу S и частоте его враще­ния n.
Секторные питатели (рисунок 1, е) предназначены для выдачи мелкозернистых материалов. Основа конструкции секторного пи­тателя — вращающийся барабан, разделенный радиальными пере­городками на несколько секторов.
Секторный питатель устанавливают под бункером. Матери­ал выдается за счет поочередного заполнения и опорожнения сек­торов в процессе вращения ротора.

12

скорости и площади сечения потока жидкости или газа при прохождении

его через дросселирующее устройство, гидравлическое сопротивление которого — перемен­ная величина.
Для тарельчатого клапана эту характеристику называют конструктивной и рассчитывают по формуле (hmax = 0,25D): F = πDh, где D – диаметр отверстия, м.
Для золотникового клапана (рисунок 1, з) с прямоугольным сече­нием окон F = nbh, где п – число окон; b и h — ширина и высота окна, м.
Поворотные заслонки (рисунок 1, и) круглой или прямоугольной формы предназначены в основном для регулирования расхода газообразных сред при малых перепадах давления на регулирующем органе. Зависимость площади проходного сечения от угла поворота заслонки имеет вид F = 0,78 (1–cosφ), φ – угол поворота заслонки.

13