Материал: Штейнберг, Ш. Е. Промышленные автоматические регуляторы

Внимание! Если размещение файла нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам

Струйная трубка усилителя входит в измерительную схему, суммирующую сигналы от датчика, задатчика и обратной связи.

Выходом	этой	схемы	является				перемещение		струйной	трубки х2
(в месте приложения к ней усилий).
Линеаризованное уравнение статики измерительной схемы, при
веденной на рис. 13-2, имеет					вид:
	, „	— cx	x2)	. ,	=	с 2	(осг -f- х')	Z,2	( L t — SK)	,
	(aoFm			Ц			——
где a « 0 , 7 5 — коэффициент,						приближенно			учитывающий		люфт
в местах	контакта струйной				трубки с иглой			и	пружиной	задатчика,

трение в опорах струйной трубки, гистерезис мембраны и пружины;

РЭФФ — эффективная площадь мембраны; сх	и с2—жесткости	мембра
ны и пружины задатчика; г — положение	штока задатчика; х' —

перемещение рычага корректора по оси приложения усилия к струй

ной трубке; плечи L u L 2 , SK показаны на	рис. 13-2	(знак	SK принят
положительным при поднятии корректора	вверх от	места	приложе

ния усилий к струйной трубке и отрицательным при опускании корректора).

Можно показать,	что	х' =	ix%,
где

есть коэффициент, определяемый положением корректора							усилителя.
После преобразования		получаем:
	^ 2 = а	Fэф*	о" — с, іг		.		(13.2)
		_ ^ Ф Ф ^		Л
		сх -f-		с 2 і 2
Передаточная функция		измерительной			схемы	по каналу вход
ной сигнал — перемещение		струйной		трубки	имеет	вид:
В рассмотренной	измерительной			схеме	корректор		включен со

стороны задатчика. При включении его со стороны датчика урав нение схемы выглядит так:

XB = JIs*iE^.	(13.3)
С 2 +	C i t 2

Уравнения статики измерительных схем П- и ПИ-регуляторов аналогичны уравнениям (13-2) и (13-3).

На динамические характеристики измерительной схемы влияют длина и диаметр импульсных линий, параметры заполняющей их среды. Без учета импульсных линий в диапазоне частот до 60 рад/сек (значительно превышающем диапазон рабочих частот регулятора) уравнения движения линейных моделей измерительных схем совпа дают с уравнениями статики.

В двухкаскадном усилителе первый каскад выполнен на усили теле со струйной трубкой, второй — на усилителе с цилиндрическим зблотником поступательного движения. Принципиальная схема уси лителя дана на рис. 13-9.

442

нительного механизма СПГК-1 дан на рис. 13-10. Поршень переме щается в цилиндре 1; в картере 2 находятся кривошип и вал, на котором установлен рычаг 3 для соединения с регулирующим ор ганом. Пробка 4 служит для выпуска воздуха.

Максимальное перемещение прямоходных исполнительных ме

ханизмов	200	мм, кривошипных 90°. Нечувствительность ненагру-
женных	прямоходных исполнительных		механизмов составляет
±0,36 кгс/см2,		кривошипных ±0,24 кгс/см2.
Технические характеристики исполнительных механизмов приве
дены в табл.		13-4.
Т а б л и ц а		13-4
Технические характеристики исполнительных			механизмов

	к
	S3
	3
Тип механизма	о
Тип механизма	а
	с
	шетр

лие, раз-	и разно- й на гс/см*.
s	a s к
днееСре вив,аемое сти пор кгс
	давл шне1

звиваемый омент при влений .2 кгс/см'.
та Е та
	«а	т-
дний	'ТЯЩИ	ности порції
ju		-
а	о,тата

О и с и

At о

Постоянная времени Т„ .,

и.м в зависимости от типа

усилителя УОКГ-4 УДКГ-4

о	a	И
о	a
=;	о.	S о.
а;

Прямоходные:
СПГП-2	80	550
СПГП-4	120	1 250
СПГП-5	150	2 000

Кривошипные:

—	0,02	0,06
—	0,047	0,15
—	—	0,21	—

СПГК-1	80
СПГК-2	120
СПГК-4	150

— .

—

151

237

—

0,045

0,1

—

0,04

0,1

0,14

Для управления исполнительными механизмами типа СПГП-2 и СПГК-1, имеющими меньшую площадь поршня, обычно применя ются однокаскадные усилители УОКГ-4, а для управления исполни

тельными	механизмами типа СПГП-4, СПГП-5, СПГК-2 и СПГК-4
с большей	площадью поршня — двухкаскадные усилители УДКГ-4.

Однако для повышения быстродействия можно применять двухкас кадные усилители для управления исполнительными механизмами с меньшей площадью поршня.

Рассмотрим динамические свойства системы усилитель — испол нительный механизм, которые различны в зависимости от типа уси

лителя. Структурная схема системы усилитель						со	струйной			труб
кой—исполнительный			механизм приведена на			рис.		13-11	[Л. 27].
Входом	первого		элемента системы — сопловой				плитки		является
перемещение	х 2	струйной		трубки,	выходом — перепад			давлений		АЯі
в приемных	соплах при			заторможенном исполнительном механизме.
В диапазоне перемещения струйной трубки ±0,15 мм								динамические
характеристики		элемента		хорошо	аппроксимируются			передаточной
функцией
		' • ^ • 7 f B			r 7 i T '					( 1 3 - 5 )

444

ч (р)

т2р +1

где £ 2 = 2 8	кгс/см2-мм—	коэффициент	усиления	элемента;		Г 2 =
=0,015 сек—	его постоянная времени.
Входом второго элемента является перепад				давлений		ДЯ на
поршне движущегося исполнительного			механизма,	выходом — пере
мещение у исполнительного механизма. Пусть нагрузка N постоянна
по величине и направлена в сторону,			противоположную		направле
нию перемещения исполнительного механизма, причем					\| Д Р \| > \| Л ' \| .
Тогда уравнение движения		второго элемента (пренебрегая			утечками
	"г		F		Г
T2p+f		)	У

Рис. 13-11. Структурная схема системы усилитель со струйной труб кой — исполнительный механизм.

между	поршнем	и цилиндром и скоростью распространения давления
в соединительных линиях) имеет вид:
		m3P2y	+ H3py + N = APF,	(13-6)
где т3	— масса	поршня	и соединенных с ним подвижных	частей

исполнительного механизма, рабочей жидкости в цилиндре и в сое

динительных линиях; # з — коэффициент				вязкого трения поршня, сое
диненных с ним частей и рабочей			жидкости, движущейся в		цилиндре
и соединительных линиях; F — площадь				поршня.
При длинных соединительных линиях площадью поперечного се
чения f и длиной /		9 ....
					(13-7)
и согласно (12-4)			f		(13-8)
и согласно (12-4)			f
На	=	,4лці(-у^\
где р и (X — плотность	и динамическая			вязкость рабочей	жидкости.
Передаточная функция второго элемента при отсутствии на
грузки
W3		(Р) =	-	J — .

т3 р2 + Н3р

Перепад давлений ДР в приемных соплах однозначно опреде ляется положением х2 струйной трубки лишь при заторможенном исполнительном механизме, что аналогично заглушённым приемным соплам. При движении исполнительного механизма перепад давле ний в соплах будет зависеть от скорости поршня dyjdt. Такая неде-

445

тектируемость учитывается введением третьего элемента на структурной схеме на рис. 13-11—скоростной обратной связи. Входом этого элемента является перемещение исполнительного ме ханизма, выходом — перепад давлений ДРг, на который уменьшается перепад ДРь

Приближенно можно принять, что

Wt(p) = ^ & L = ktp,

(13-9)

где &4 — коэффициент, определяемый геометрическими размерами струйной трубки, площадью поршня и скоростью струи масла.

Из выражений (13-5), (13-6) и (13-9) можно получить уравнение движения системы усилитель со струйной трубкой — исполнительный механизм:

*'	Р2У + Ти.иру	+	^ — ) ( Т і Р		+ 1) = х2,	(13-Ю)
где
	7 V M = - ^ - ( 4 r			+ h)		(13-И)
— постоянная времени исполнительного				механизма.
Постоянные	времени /и . м для		различных		исполнительных меха
низмов даны в табл. 13-4.
Графики зависимости установившейся скорости движения испол
нительного механизма СПГП-4		от	положения		струйной	трубки х2

при различных по величине нагрузках приведены на рис. 13-12. На

рисунке нагрузки	приведены в относительных	единицах Р , =
= Л / ( Д Р і ) м а к с Л	где (ДРі)макс — максимальный	перепад давления

на поршне исполнительного механизма. Как видно на рис. 13-12, на


грузка		вызывает	увеличение зоны		нечувствительности.
	При коротких соединительных				линиях	(длина 1 < ! л и	диаметр
d^\2		мм) для наиболее распространенных				исполнительных	механиз
мов	(диаметр 0 ^ 1 2 0 мм)			в диапазоне частот до 3 рад/сек			линейная
модель		системы	усилитель	со струйной		трубкой — ненагруженный

исполнительный механизм описывается передаточной функцией ин тегрирующего звена

* 2 ( Р ) Ти.мР

Рассмотрим систему золотниковый усилитель — исполнительный механизм, входом которой является перемещение х2 золотника. Как и ранее, нагрузку N будем считать постоянной по величине и направ ленной в сторону, противоположную движению исполнительного ме ханизма. Пренебрегая утечками в золотнике и между поршнем и ци линдром, скоростью распределения давления в соединительных ли ниях, считая окна в золотнике прямоугольными, а коэффициент |х3 расхода через них постоянным, получаем уравнение движения порш ня [Л. 24]

dy 7ї -ї V'/ , -'

1 И.М '

446

ММ/'сек

		Рис. 13-13. Зависимость скоро
		сти	движения		исполнительного
		механизма СПГП-4 от положе
		ния	золотника		при различных
		нагрузках.
		Рис.	13-12. Зависимость скоро
		сти	движения		исполнительного
		механизма СПГП-4 от положе
		ния струйной трубки при раз
		личных нагрузках.
где РПит2 — давление	питания второго каскада усилителя.
Постоянная времени		Г и . м , значения	которой	даны в табл. 13-4,
определяется соотношением
	7"и.м — Из Ь				(13-14)
	7"и.м — Из Ь
где Ь — коэффициент,	определяемый конструкцией				золотника.
Зависимость установившейся скорости движения исполнительно
го механизма СПГП-4 от положения золотника х2					при различных по
величине относительных		нагрузках R^N/P^wF		дана на рис. 13-13,

447

Источник: https://tut-files.ru/previewfile/155571

Смотрите также:



17. Введение 18. Линейные программы 19. Ветвления 20. Программирование циклических алгоритмов
Анализ эффективности инвестиций предприятия на примере ООО «СпецПримСтрой»
Сборные железобетонные ребристые плиты перекрытия
_-___-~1
_3 тема - Диффузия
_Роджерс Карл, Брак и его альтернативы
_Штерн Вильям, Дифференциальная психология и ее методические основы
- Описание типа СЭТ7009