Лекція 6. Виконавчі пристрої. Регулюючі органи. Виконавчі механізми. Гідравлічні виконавчі механізми.

Види характеристик дросельних РО:

1. Відносне відкриття (m) і переміщення (n) РО (рис. 2.1).  

2. Витратні характеристики (внутрішні і робочі) вказують функціональну залежність між відносною витратою і відносним переміщенням РО. Як відомо, витрата визначається за формулою:

  

де  - коефіцієнт витрати; F – площа перерізу прохідного отвору;  - коефіцієнт розширення речовини;  ;  - густина.

Отже, витрата – це функція водночас від площі перерізу отвору і від перепаду тисків.

Однією з важливих характеристик РО є коефіцієнт опору:

 

Коефіцієнт опору визначає втрати енергії на РО. Як приклад розглянемо як змінюється коефіцієнт опору при зміні відносного переміщення (рис. 2.2).

Коефіцієнт опору для різних РО визначається експериментальним шляхом. І саме він визначає витратну характеристику. 

Так як РО встановлюється безпосередньо на вході (на виході) об’єкта регулювання (ОР), то їх слід розглядати як ланку з послідовним з’єднанням елементів ( ). Характеристика РО не повинна спотворювати характеристику ОР, а інколи може виправляти характеристику ОР.

Як приклад розглянемо витратну характеристику засувки (рис 2.3). 

Витратна характеристика залежить від опору лінії на якій встановлено РО.

 

Існують правила узгодження характеристик РО і ОР.

1.Якщо характеристика об’єкта є лінійною, то і характеристика РО теж має бути лінійною.

2.Якщо характеристика об’єкта не лінійна, то характеристика РО повинна бути її дзеркальним відображенням.

3.Якщо об’єкт працює при різних навантаженнях, де має місце перехід з однієї характеристики на іншу, розрахунок характеристики РО виконують на основі графічного інтегрування характеристики об’єкта.

Для вибору регулюючих органів вводять поняття умовна пропускна здатність (УПЗ) (коефіцієнт пропускної здатності), за якою здійснюють вибір РО. УПЗ (познач. С) – це витрата в м3/год для речовин з густиною =1г/см3 і перепаду тисків Р=0.1МПа (для рідин); С/ - це витрата в м3/год для речовин з густиною =1кг/м3 і перепаду тисків Р=10Па (для газів). УПЗ відображається в паспорті РО.  

По типу витратних характеристик розрізняють: РО з лінійними характеристиками (регулюючі клапани); РО з квадратичними характеристиками (засувки, заслінки); РО з логарифмічними характеристиками (більшість РО).

 

Вони призначені для переміщення регулюючих органів відповідно до поступаючих сигналів керування. Основні технічні характеристики виконавчих механізмів - це номінальний обертаючий момент на вихідному валу або номінальне тягове зусилля на вихідному штоці, кут повороту вихідного вала або хід штока, час одного оберта або повного ходу штока і споживана потужність. Крім цих характеристик, для деяких механізмів характерні запізнення, зона нечутливості і вільний вибіг, що негативно впливають на роботу системи автоматичного регулювання.

За видом споживаної енергії виконавчі механізми поділяються на електричні, гідравлічні, пневматичні та інші (вантажні, пружинні тощо).

Електричні виконавчі механізми за принципом дії поділяються на електромагнітні і електродвигунні, а за характером руху вихідного елемента - однообертові, багатообертові і поступального руху.

Електромагнітні механізми випускають двох видів: з котушкою електромагніта, розрахованою на тривале протікання струму, і котушкою електромагніта, розрахованою на короткочасне протікання струму. Електромагнітні виконавчі механізми серій ЕВ-1, ЕВ-2, ВЕМ-1 і інші відносяться до першого виду. При подачі напруги на котушку електромагніта його якір втягується, відкриваючи вентиль або клапан. Якщо напруга з котушки знімається, то якір переміщується під дією пружини, закриваючи регулюючий орган.

Виконавчий механізм серії ЕВ-3 має дві котушки: котушку тягового електромагніта і котушку електромагніта заскочки. При вмиканні вимикача SA1 або замиканні контактів KV1 реле дистанційного керування (рис. 2.33) через випрямляч VD, зібраний за мостовою схемою, одержує живлення котушка тягового електромагніта YA1, якір якої втягується і вентиль  відкривається. За 3...4 мм до кінця повного ходу якоря контакт шляхового вимикача SQ4 розриває коло живлення котушки, тягове зусилля падає, але якір продовжує рухатися за інерцією і у крайньому положенні фіксується механічною заскочкою.

 

Рис. 3. Принципова електрична схема електромагнітного виконавчого механізму з заскочкою.

 

Щоб закрити вентиль, вмикають вимикач SA2 або реле дистанційного керування KV2. При цьому котушка електромагніта заскочки YA2 одержує живлення від випрямляча VD за однопівперіодною схемою випрямлення, якір втягується, заскочка звільняє якір тягового електромагніта, який під дією зворотної пружини переміщується у вихідне положення, і вентиль закривається. У цьому положенні замикаючий контакт шляхового вимикача розмикається й електромагніт YA2 відключається. Розмикаючий контакт SQ4 підготовлює коло для повторного включення електромагнітного вентиля. Контакти шляхових вимикачів SQ1, SQ2, SQ5 і SQ6 використовують для керування і сигналізації.

Щоб зменшити іскріння контактів шляхових вимикачів при їх розмиканні, котушки електромагнітів шунтують діодами. Цим створюються електричні кола протікання струму, джерелом якого є накопичена в котушці енергія електромагнітного поля.

Отже, коли вентиль знаходиться у відкритому або закритому стані, його електромагніти відключені, що дозволяє заощаджувати електроенергію. Це дуже важливо при дистанційному керуванні, коли потужність джерел живлення обмежена.

Серед електродвигунних найбільше поширені однообертові виконавчі механізми. Використовують їх для двопозиційного (ДР-М, ДР-1М), і пропорційного (ПР-М і ПР-1М) регулювання, а також для керування такими регулюючими органами як дискові затвори, заслінки, крани тощо. Промисловість випускає механізми з вихідним пристроєм у виді диска і кривошипа для з’єднання з регулюючим органом. Основні технічні характеристики деяких виконавчих механізмів наведені