Исполнительные механизмы автоматических систем

103

103

Гидромоторы.

Из большого количества гидромоторов для средств автоматизации применяются в основном аксиально-поршневые, радиально-поршневые и лопастные.

Величина вращающего момента гидромотора с постоянным рабочим объемом. Развиваемая на его валу. Не зависит от скорости вращения вала и может быть рассчитана по формуле

М = 0,159Дpqз, или М = qудДpз,

где Дp - перепад давления, создаваемый нагрузкой.

Наибольший вращающий момент, который может быть получен от гидромотора данного размера, зависит от принятого для него максимально допустимого давления. На рисунке 3.8 показан аксиально-поршневой гидромотор с неподвижным блоком, наклонной шайбой и дисковым распределением.

Рисунок 3.8 - Аксиально-поршневой гидромотор с неподвижным блоком

Жидкость, нагнетаемая через штуцер 2, попадает в цилиндры через окна в торце блока 6. Жидкость воздействует на поршни 4, которые давят на шайбу подшипника 5. Благодаря наклону оси подшипника к оси вала 7 возникает тангенциальная сила, вращающая вал и перемещающая распределительный диск 3 за счет эксцентричности пальца 1. Одновременно с этим цилиндры, окна которых соединены с полостью 8, сообщаются со сливом. И поршни, перемещаясь, выталкивают отработавшую жидкость в сливную полость 8. По мере вращения вала диск соединяет все новые и новые цилиндры с полостью нагнетания, а другие - со сливной полостью 8.

Гидромоторы этого типа имеют особо малый момент инерции вращающихся частей и, следовательно, большую приемистость, однако для обеспечения высокого объемного к. п. д. требуют малых зазоров и высокой точности изготовления распределительного диска и сопряженных с ним деталей. Тангенциальная сила, действующая на поршень, может вызвать него защемление, поэтому обычно угол наклона шайбы не превышает 20є.

В конструкции аксиально-поршневого гидромотора типа МГ-15 с вращающимся блоком, наклонной шайбой и торцовым распределением устранены некоторые недостатки описанного выше гидромотора, но получен несколько больший момент инерции вращающихся частей. Применение блока из двух частей обеспечивает его самоустановку и разгрузку торцовой опорной поверхности то радиальных и тангенциальных сил.

Приведенные выше гидромоторы не могут использоваться как насосы. Работающие на самовсасывание, так как их поршни не соединены с наклонной шайбой и при вращении вала не могут перемещаться. Они могут работать в качестве насоса лишь при условии подпора в линии всасывания.

Распределение жидкости и принцип действия аксиально-поршневого гидромотора типа ПМ с наклонным блоком цилиндров, торцевым распределением и двойным несиловым карданом аналогичны предыдущим гидромоторам (рисунке 3.9).

Рисунок 3.9 - Аксиально-поршневой гидромотор с наклонным блоком

В этой конструкции гидромоторов наклон блока может быть увеличен до 30є, что ведет к повышению к. п. д. и увеличению рабочего объема при тех же диаметрах блока и цилиндров. В тихоходных гидромоторах этот угол может быть увеличен до 45є. Шарнирная связь поршней с валом позволяет использовать гидромотор в качестве насоса постоянной производительности с самовсасыванием.

Радиально-поршневые гидромоторы по своей схеме аналогичны радиально-поршневым насосам. В гидромоторах только принимаются меры для уменьшения потерь на трение. Кроме того, радиально-поршневые гидромоторы могут быть многоходовыми, т.е. за один оборот вала их поршень может совершать несколько рабочих ходов.

На рисунке 3.10 показана схема четырехходового радиально-поршневого гидромотора с цапфенным распределителем.

Рисунок 3.10 - Схема четырехходового радиально-поршневого гидромотора

При нагнетании жидкости отверстия 1, 2, 3 и 4 неподвижной цапфы создается момент. Вращающий звездообразный блок цилиндров и вал по часовой стрелке. Этот тип гидромоторов имеет больший диаметр бока, чем предыдущие, а следовательно, и больший момент инерции. Гидромоторы такого типа удобно встраиваются в плоские узлы.

Многоходовые радиально-поршневые гидромоторы тихоходны, имеют большой рабочий объем и вследствие этого развивают большой момент на валу. Такие гидромоторы часто называют высокомоментными. Так как передаточное число объемной гидропередачи i выражается через рабочие объемы насоса qн и гидромотора qм, то

.

Благодаря большому qм (когда qм " qн) можно осуществить гидравлическую редукцию, т.е. путем подбора рабочих объемов получить малые обороты на валу без применения механического редуктора.

Гидромоторы всех указанных типов могут выполняться регулируемыми путем изменения угла наклона шайбы, блока или экцентрициента (для одноходовых).

Лопастные гидромоторы двойного действия типа МГ-16 аналогичны по схеме лопастным насосам, но в отличии от них имеют принудительный поджим лопаток к профилю статора коромыслообразными пружинами, поджим торцового диска для компенсации износа и золотник для обеспечения прижима лопастей к статору и торцового диска к ротору при изменении направления подачи жидкости в гидромотор.

Эти гидромоторы компактны. Имеют малый момент инерции вращающихся частей. Вследствие чего направление вращения вала можно изменять за тысячные доли секунды (до 0,002 сек), но из-за наличия больших поверхностей трения и трудностей уплотнения торцов общий и объемный к. п. д. у них более низкий, чем у поршневых гидромоторов.

В таблице 8 приведены основные параметры некоторых гидромоторов.

Таблица 8 - Гидромоторы.

Находят также широкое применение так называемые шаговые гидромоторы, осуществляющие дискретное вращение вала за один цикл подачи в него жидкости.

На рис.24 показана схема действия такого гидромотора.

Рисунок 24 - Схема действия шагового гидромотора

Масло от насоса поступает в полость Н поворотного золотника 3 и при его вращении - последовательно в полости А, Б и В. Когда одна из полостей 9полость А) соединена с полостью Н, две другие соединены с баком (на фигуре не показано). При вращении золотника поршни 1, 2 и 3 последовательно оказываются под давлением и через торцовый кулачок, развертка которого показана на фигуре, вращают вал гидромотора. Переключение подачи жидкости из полости А в полость Б вызывает поворот вала на ? шага кулачка tк. Шаговые гидромоторы находят применение в системах. Требующих малые, но точно фиксированные перемещения.

Механизмы исполнительные гидравлические поршневые типа, предназначены для управления рабочими органами возвратно - поступательного или поворотного (с углом 90є) движения.

Исполнительные механизмы выполнены по блочно-модульному принципу и могут быть укомплектованы следующими дополнительными блоками:

устройствами, реализующими пропорциональный закон перемещения выходного звена механизма, с гидравлическим, пневматическим или электрическим унифицированным входным сигналом (позиционерами с гидравлическим или электрическим сигналом);

датчиком положения с электрическим выходным сигналом, пропорциональным положению выходного звена механизма;

гидравлическим блокировочным устройством, фиксирующим положение выходного звена механизма при снятии командного сигнала или при аварийном падении давления масла в системе;

блоком концевых выключателей, обеспечивающими переключение электрических контактов при достижении выходным звеном механизма крайних положений;

гидравлическим переключающим устройством для системы ручного управления от отдельного источника маслоснабжения.

Исполнительный механизм без дополнительных блоков состоит из гидроцилиндра и узлов крепления его к фундаментной плате и регулирующему органу. Гидроцилиндр имеет демпферное устройство, обеспечивающее дросселирование потока масла и соответственно снижение скорости движения поршня при приближении его к крайним положениям (так называемая безударная посадка поршня на упоры). Поршень и место вывода штока уплотнены резиновыми О-образными кольцами. Механизмы с первым вариантом крепления имеют на глухой крышке цилиндра и на головке штока подвижные опоры в виде шаровых подшипников, что позволяет механизму в процессе работы поворачиваться на некоторый угол (это необходимо, например, при управлении неполноповоротными регулирующими органами), механизмы со вторым вариантом крепления имеют кронштейн для жесткого крепления цилиндра на фундаментной плите.

Внешний вид исполнительных механизмов без дополнительных блоков изображен на рисунке 3.12.

Рисунок 3.12 - Внешний вид исполнительных механизмов типа МГП без дополнительных блоков

Схема исполнительного механизма, укомплектованного гидравлическим (пневмогидравлическим) позиционером, блокировочным и переключающим устройствами, а также блоком концевых выключателей, изображена на рисунке 3.13.

Управляющий гидравлический (пневматический сигнал подается на входное устройство (мембранный чувствительный элемент) 4, нажимная игла которого предается на рычаг 3 усилие, пропорциональное входному сигналу. На рычаге производится сравнение этого усилия с усилием. Развиваемой пружиной обратной связи 2, и в случае неравенства этих усилий перемещаются рычаг 3 и заслонка 7 управляющей пары сопл блока управления, создавая перепад давлений в междроссельных камерах а и б. Под действием этого перепада перемещается золотник 5, соединяя одну из полостей гидроцилиндра 1 с напорной, а другую - со сливной магистралью. Одновременно смещается заслонка 6 сопл обратной связи, выравнивая давления в в междроссельных камерах и таким образом ограничивая перемещение золотника, определяющее скорость движения поршня гидроцилиндра. При перемещении поршня гидроцилиндра изменяется натяжение пружины обратной связи 2, благодаря чему уравновешивается усилие, развиваемое чувствительным элементом. При этом заслонки 7 и 6, а также золотник 5 устанавливаются в средние положения и перемещение поршня всегда устанавливается в положение, пропорциональное входному сигналу.

Схематически изображенное на рис.18 блокировочное устройство 9 состоит из двух конусных клапанов с эластичными уплотнениями и не изображенной на схеме системы настройки падения давления в системе управления блокировочным устройством, при которой происходит закрытие этих клапанов.

Рисунок 3.13 - Схема исполнительного механизма, комплектованного гидравлическим (пневматическим) позиционером, блокировочным устройством и блоком концевых выключателей

Переключающее устройство 8 систему ручного управления представляет собой пять конусных клапанов, управляемых вручную кулачковым валиком. При положении А рукоятки управления переключающего устройства (автоматическое управление) все клапаны этого устройства закрыты и при наличии нормального давления в напорной магистрали рпит это давление поступая через постоянный дроссель в систему управления блокировочного устройства, обеспечивает открытие его клапанов и, следовательно, нормальное управление гидроцилиндром при помощи золотника 5, т.е. работу исполнительного механизма в описанном выше автоматическом режиме.

Если в силу каких-либо причин давление в напорной магистрали рпит опустится ниже установленного (например, при аварийном отключении маслонасоса), то упадет давление в системе блокировочного управления и его клапаны плотно закроются, зафиксировав находящиеся в полостях гидроцилиндра объемы масла и осуществив, таким образом, гидравлическую фиксацию его положения.

Совершенно аналогично будет обеспечена гидравлическая фиксация положения исполнительного механизма и при переводе рукоятки управления переключающего устройства в положение С (ручное управление - стоп), когда система управления блокировочного устройства соединится через соответствующий клапан переключающего устройства со сливной магистралью. Необходимо отметить, что при этом обеспечивается фиксация механизма независимо от положения золотника 5, т.е. независимо от входного сигнала.

При установке рукоятки управления переключающего устройства в положение Б (ручное управление - больше) или М (ручное управление - меньше) клапаны блокировочного устройства остаются закрытыми и одновременно обеспечивается возможность перемещения поршня исполнительного механизма в ту или другую сторону независимо от подводимого к позиционеру входного сигнала путем подвода к полостям механизма масла через соответствующие клапаны переключающегося устройства. При этом источником энергии, осуществляющей перемещение исполнительного механизма, является подводимое к переключающему устройству масло под давлением рручн (это давление может создаваться любым специальным насосом с ручным или механическим приводом либо отбираться от основной напорной магистрали).

Блок концевых выключателей 10 представляет собой смонтированные в одном корпусе два микропереключателя, срабатывающие от воздействия соответствующих подвижных элементов механизма при достижении его поршнем одного или другого крайних положений.

Внешний вид описанного исполнительного механизма со вторым вариантом крепления изображен на рисунке 3.14.

Рисунок 3.14 - Внешний вид исполнительного механизма, укомплектованного гидравлическим (пневмогидравлическим) позиционером, блокировочным устройством и блоком концевых выключателей

На гидроцилиндре 3 с соответствующими узлами крепления 6 и 7 установлен кинематический узел 4, включающий в себя две телескопически соединенные трубы, внутри которых расположена пружина обратной связи. На кинематическом узле закреплено блокировочное устройство 2 (а в случае отсутствия этого устройства в комплекте механизма - имеющая те же габаритные и присоединительные размеры промежуточная плата) на котором установлен закрытый кожухом 1 узел гидроусилителя со входным устройством. На передней крышке гидроцилиндра установлении блок концевых выключателей 5. Все внутренние гидравлические соединения гидроусилителя и входного устройства с блокировочным устройством (промежуточной платой) выполнены методом стыкового монтажа, все штуцеры внешних соединений размещены на блокировочном устройстве (промежуточной плате).

Переключающее устройство системы ручного управления монтируется отдельно от механизма в удобном для доступа месте и соединяется с механизмом гидравлическими линиями.

Схема исполнительного механизма с электрогидравлическим позиционером изображена на рисунке 3.15.

Рисунок 3.15 - Схема исполнительного механизма, укомплектованного электрогидравлическим позиционером

На смонтированном на гидроцилиндре 3 кинематическом узле 4 установлен датчик положения 5 выходного звена механизма. Датчик положения 5 выполнен на базе серийного индуктивного датчика типа ПД - 5. якорь которого кинематически связан с пружинным делителем перемещений, образованным пружиной обратной связи кинематического узла 4 и специальной жесткой пружиной. Входящей в состав датчика положения. Таким образом, с датчика положения. Таким образом. с датчика 5 снимается электрический сигнал в виде переменного напряжении, пропорциональной положению исполнительного механизма. Этот сигнал преобразуется преобразователем напряжения 7 типа ПН-2 в нормированный токовый сигнал, который подается в качестве электрического сигнала обратной связи на электронный усилитель 6 типа УН-М-2, где сравнивается с входным токовым сигналом. Выработанный усилителем УН-М-2 электрический сигнал небаланса поступает на вход электрогидравлического усилителя 2 типа ПЭГ-ПМ, который, осуществляя подачу масла в соответствующую полость гидроцилиндра 3, обеспечивает его установку в положение, пропорциональное входному электрическому сигналу.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6