Раздел 5. Исполнительные устройства.
Тема 5.1. Общие сведения.
Исполнительным органом или механизмом называется устройство, преобразующее командные сигналы в исполнительные воздействия (перемещение, вращение).
Исполнительные органы систем регулирования являются последним звеном цепи автоматического регулирования.
В зависимости от вида используемой энергии и конструктивных особенностей исполнительные механизмы классифицируются на: электрические, пневматические, гидравлические, электропневматические, электрогидравлические, пневмогидравлические, мембранные, поршневые.
По характеру обратной связи исполнительные механизмы могут быть непрерывного или релейного действия.
Исполнительные механизмы в робототехнике отличаются более сложным устройством, так как должны обеспечивать перемещение рабочего органа в пространстве, для чего требуется несколько степеней свободы. В простейшем случае это может быть обеспечено применением (одновременным или последовательным) нескольких исполнительных механизмов с одной степенью свободы. Однако в этом случае масса и габариты промышленного робота (манипулятора) возрастают.
Электрические исполнительные устройства в зависимости от принципа действия делят на электромагнитные и электродвигательные.
Тема 5.2. Электромагнитные исполнительные устройства.
Электромагнитные исполнительные устройства 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.
Электромагниты.
Создателем электромагнита считается Уильям Стерджен.
Именно он в 1825 году сделал первый подобный магнит. Конструктивно устройство представляло собой цилиндрический кусок железа, вокруг которого был намотан толстый заизолированный медный провод.
Рис. 74. Электромагнит Стерджена. |
В момент, когда по нему пускали электрический ток, стержень из металла приобретал свойства магнита. А когда течение тока прерывалось, весь магнетизм устройство сразу же теряло. Именно такое качество - включение и отключение при необходимости - и позволяет применять электромагниты в ряде технологических и промышленных сфер.
Применение электромагнитов:
Рис. 73. Электромагнит |
2 - электромагнитные муфты сцепления и торможения;
3 - тормозные электромагниты;
4 - электромагниты, приводящие в действие контактные устройства в реле, контакторах, пускателях, автоматических выключателях;
5 - подъемные электромагниты,
6 - электромагниты вибраторов и т. п.
В зависимости от требований электромагниты могут отличаться друг от друга конструктивно. Однако они имеют общие элементы (рис. 73).
Элементы электромагнита:
1 – возвратная пружина,
2 –катушка электромагнита,
3 – подвижный сердечник.
На подвижный сердечник электромагнита действует электромагнитная сила Fэм.
Где I–ток в обмотке электромагнита,
w – число витков обмотки,
Rм– магнитное сопротивление магнитопровода.
Если пропустить через катушку электромагнита ток, то электромагнитная сила Fэм втянет сердечник, преодолевая сопротивление возвратной пружины. Перемещение сердечника, называют рабочим ходом δ.
По характеру движения сердечника (рис. 75)электромагнитные механизмы подразделяют на:
тянущие, толкающие, поворотные, удерживающие и реверсивные.
Рис 75. Электромагниты. а и ж) поворотный, б) прямоходовой, в) удерживающий, е) геркон, д) реверсивный. |
В зависимости от вида питающего напряжения электромагнитные механизмы могут быть переменного и постоянного токов.
В настоящее время получили широкое распространение электромагнитные приборы серии ЭВ. Приводы ЭВ-1 и ЭВ-2 рассчитаны на длительный режим работы, а привод ЭВ-3 рассчитан на кратковременный режим работы (в течение 1 мин) при усилии 100 Н.
В заключение следует отметить, что электромагниты широко применяются в электропневматических и электрогидравлических исполнительных устройствах, в которых электромагнит перемещает распределительный золотник, подключая ту или иную полость рабочего цилиндра к источнику высокого давления, либо открывает вспомогательные клапаны с той же целью.
Рис. Применение электромагнита в пункте приёма металлома. |
5.2.2.Элетромагнитные вентили.
жидкость |
1- клапан, 2- седло, 3- труба, 4- сердечник, 5- катушка, 6- пружина возврата, 7- корпус электромагнита |
Рис. 76. Электромагнитный вентиль. |
Электромагнитные вентили служат для преобразования электрического импульса в двухпозиционное перемещение клапана: при наличии напряжения в электромагнитной катушке клапан открыт, при отсутствии напряжения — закрыт.
По принципу действия различают поршневые , мембранные и соленоидные вентили.
Электромагнитные вентили широко применяются для дистанционного или автоматического управления дозированием жидкостей как на производстве так и в быту, например в стиральных машинах
Принцип действия простейшего электромагнитного вентиля показан на рис.76.
В исходном состоянии вентиль закрыт, т.е. клапан 1 прижат к седлу 2 пружиной 6 и жидкость не проходит. При подаче эл. тока на катушку 5 сердечник 4 электромагнита втянется вверх и вентиль откроется и будет пропускать воду.
Внешний вид электромагнитного клапана.
Промышленные электромагнитные вентили устроены несколько сложнее, см. рис.77.
На рис. 77а приведена схема поршневого соленоидного вентиля.
При отсутствии тока управляющий клапан 5 перекрывает центральное отверстие в поршне-клапане 6. Поступающая жидкость через калиброванное отверстие в поршне-клапане 6 или по специальной канавке, имеющейся на его наружной поверхности, попадает в полость над поршнем 6. Давление жидкости и вес клапана обеспечивают его полное закрытие.
При появлении тока в катушке 1 сердечник 2 втягивается в катушку, поднимая при этом разгрузочный (управляющий) клапан 5. Жидкость из верхней полости поршня 6 стекает через центральное отверстие и давление ее падает. Под действием силы электромагнита и давления жидкости, поступающей снизу (поскольку площадь поршня больше площади перекрываемого отверстия), поршень перемещается вверх до полного открывания вентиля.
Катушка 1 отделена от жидкостной полости трубкой 3 из немагнитного материала.
Винт 8 служит для принудительного открытия клапана.
Для лучшего уплотнения в основном клапане предусмотрена резиновая прокладка, которая прилегает к латунному седлу. Центральное отверстие в поршне не должно быть намного больше калиброванного отверстия(или площади сечения продольной канавки), иначе клапан будет быстро закрываться и произойдет недопустимое повышение давления в трубопроводе до вентиля, что может вызвать гидравлический удар и разрыв трубопровода.
а б Рис. 77 а. Поршневой соленоидный вентиль. 1 - катушка; 2 - сердечник; 3 -трубка; 4 -гайка; 5 - управляющий клапан; 6 -поршень; 7 - основной клапан; 8 –винт. Рис.77 б. Мембранный соленоидный вентиль. 1 - мембрана; 2 - щель; 3 - пружина; 4 - основной клапан; 5 - направляющая клапана; 6 - канал. |
Поступающая жидкость, проходя через щель 2 и отверстие в направляющей клапана 5, заполняет полость над мембраной, Её давление закрывает основной клапан 4. При включении катушки соленоида управляющий клапан поднимается, преодолевая силу пружины 3. При этом жидкость вытекает из полости над мембраной по каналу 6 и давление над ней падает. Тогда давление жидкости на мембрану снизу и сила пружины 3 открывают основной клапан 4.
.
Дата добавления: 2020-11-18; просмотров: 463;