Пневматические устройства и гидравлические приводы

220 просмотров Статьи по бизнесу
Пневматические устройства и гидравлические приводы

Гидроаппараты

К гидроаппаратам относятся устройства, которые используют для регулирования давления, распределения и управления расходом, изменения направления движения потоков рабочей среды (жидкости) в объемном гидравлическом приводе. Гидроклапаны давления.

Гидроклапанами давления называют регулирующие гидроаппараты, предназначенные для управления давлением рабочей среды (жидкости). Принцип работы гидроклапанов основан на уравновешивании давления рабочей жидкости, действующего на затвор запорно-регулирующего элемента, усилием пружины или груза. Когда сила, создаваемая давлением, преодолеет усилие пружины (груза), клапан поднимется со своего седла и откроет проход для жидкости.

Площадь живого сечения и конфигурация щели образовавшегося прохода определят гидравлическое сопротивление клапана потоку жидкости и будут влиять на изменение давления в напорной и сливной гидролиниях, к которым подключен гидроклапан. В зависимости от формы запирающих элементов различают: шариковые клапаны Седла запираемых каналов могут быть с острыми кромками , в виде плоской , конической , кольцевой, сферической и других форм поверхности.

Опыт свидетельствует, что особенности конструкции и конфигурации запирающих элементов гидроклапанов существенно влияют на характер регулирования и стабильность работы гидроаппарата.

Рассмотрим работу гидроклапана с конусным затвором и острокромочным седлом. Допустим, что давление в сливной линии равно атмосферному, а силы трения между подвижными деталями клапана отсутствуют.

При подъеме затвора над седлом на высоту h диаметр эффективного сечения конуса затвора уменьшается. Теперь избыточное давление будет воздействовать на уменьшенное сечение. В свою очередь дополнительное сжатие пружины на величину h повысит ее противодействие до значения. При работе клапана с коническим седлом в момент перед поднятием затвора усилие пружины уравновешивается давлением жидкости рк, воздействующей на его поверхность.

Площадь этой поверхности равна площади сечения отверстия диаметром. Как и ранее, предполагаем, что слив жидкости из клапана происходит при атмосферном давлении, а силы трения ничтожно малы. После начала движения затвора (отрыва от седла) жидкость будет действовать также и на дополнительную поверхность, равную проекции площади седла на плоскость, перпендикулярную к оси клапана. Обычно диаметр затвора седла.

Чтобы затвор не заклинивало, принимают угол конусности. Минимальная ширина седла конического клапана должна быть не менее 0,25 мм. Рекомендуется также ограничивать средние скорости движения жидкости в клапанах. По мере открытия затвора меняется скорость потока, а следовательно, и давление жидкости в щели. Для компенсации изменения давления можно использовать, в частности, возникающую в клапане гидродинамическую реакцию потока.

Следовательно, изменяя угол а конической части затвора, можно менять значение реактивной силы, чтобы улучшить динамические характеристики клапана. Для этого же используют клапаны, затвор которых имеет обратный конус и даже двухступенчатую конусность. Следует отметить, что меняющиеся перепады давлений на клапане, с одной стороны, возбуждают колебания его подвижных деталей, а с другой, демпфируют эти колебания. В литературе приведены примеры расчетов и результаты исследовании клапанов на устойчивость в работе.

Генераторы импульсных сигналов

Генераторы импульсных сигналов также строят с использованием естественной задержки. Простейший генератор реализуют на пневмореле, включенном по схеме отрицания и введенном в режим автоколебаний с помощью обратной связи, в цепь которой помещено инерционное звено.

Генераторы пневматических импульсов, как и импульсаторы, относятся к пневматическим временным устройствам, которые формируют дискретные пневматические сигналы требуемой длительности. В принципе действия этих устройств лежит зависимость между длительностью (временем) и диапазоном изменения давления от одного до другого фиксированного значения. Основные узлы генератора импульсных сигналов — пневматическое апериодическое звено,

Устанавливающее однозначную функциональную связь между временем и диапазоном изменения давления, и реле с дискретным выходом, меняющее свой выход на противоположный при достижении заданных пределов изменения давления. Работает генератор следующим образом. Под действием подпора, заведенного в камеру Б , мембранный блок перемещен в крайнее нижнее положение. При этом нижнее сопло, сообщающее выход генератора через камеру Г с атмосферой, закрыто, а верхнее сопло, сообщающее выход генератора с линией питания через камеру Л,-открыто.

При подаче давления питания в момент времени на выходе генератора появляется дискретный сигнал. Линия выхода генератора сообщена линией обратной связи через нижнее сопло с камерой Г и через регулируемый дроссель — с камерой В и дополнительной емкостью V, которые и образуют пневматическое апериодическое звено. Одновременно с поступлением сигнала на выход генератора сжатый воздух по линии обратной связи через регулируемый дроссель наполняет емкость V и камеру В. Давление воздуха в них начинает возрастать.

Возрастание происходит до тех пор, пока усилие от давления в камере В,- направленное вверх, не превысит усилие на мембранном блоке от давления подпора, направленное вниз. При этом мембранный блок переключается в верхнее положение, перекрывает верхнее и открывает нижнее сопло. Выход генератора отсоединяется от линии питания и через нижнее сопло и камеру Г сообщается с атмосферой. На выходе появляется сигнал (момент времени).

Процесс опорожнения продолжается до тех пор, пока усилие от давления подпора в камере Б не превысит усилие давления в камере В настолько, что станет достаточным для переключения мембранного блока в нижнее крайнее положение (момент времени ). При этом вновь закроется нижнее и откроется верхнее сопло, на выходе генератора появится сигнал и начнется наполнение емкости V и камеры. Естественную задержку сигнала осуществляют c помощью инерционного звена (пневмосопротивления и емкости), устанавливаемого на входе в логический элемент. Параметрами инерционного звена определяется собственное время задержки т.

Основные временные устройства, применяемые в многотактных релейных схемах,- это импульсаторы, генераторы импульсных сигналов, триггеры с раздельными и счетным входами, дискретные ячейки памяти и др. Импульсаторы деформируют (смещают) пневматические дискретные сигналы. Строят импульсаторы, используя естественные задержки. Простейшие импульсаторы создают на одном пневмореле с включением на входе в какую-либо одну из его глухих камер инерционного звена. Смещение дискретного сигнала зависит как от времени задержки т, так и от подпора.

Моделирование работы трактора

Для электронного моделирования необходимо знать значения всех коэффициентов дифференциальных уравнений, составляющих математическую модель процесса. Часть коэффициентов определяется расчетным путем, часть требует проведения экспериментов.

Как будет показано далее, для упрощения электронной модели некоторые коэффициенты математической модели должны быть преобразованы в определенные функциональные зависимости. Поэтому при подготовке к электронному моделированию все показатели и параметры элементов системы должны быть приведены к виду, удобному для моделирования. Комплекс количественных характеристик элементов системы, приведенный к этому виду, и будем называть исходными данными.

Расчет приведенных моментов инерции. Определение исходных данных экспериментальным путем.

Рассмотрим метод определения исходных данных на примере стендовых испытаний двигателя с турбокомпрессором. Для получения исходных данных по двигателю со свободным впуском не требуется дополнительного оборудования к стандартному тормозному устройству.

Эксперимент заключается в снятии серии скоростных характеристик при закрепленной в различных положениях рейке топливного насоса. Принимаем, что характеристики любого элемента в переходном и установившемся режимах одинаковы. В действительности между ними имеются некоторые расхождения, причем характеристика элемента в переходном режиме, как правило, зависит от скорости (иногда так же от ускорения) процесса.

Если зависимость выходного параметра элемента от скорости (или ускорения) процесса известна, то при моделировании она может быть учтена. Ошибка, вытекающая из принятого допущения, может быть оценена сравнением результатов моделирования с натурными опытами, проведенными в различных условиях эксплуатации МТА.

Стендовыми испытаниями двигателя предусматривается получить следующие функциональные зависимости. При снятии характеристик элементов, выходной параметр которых зависит не от одного, а от двух и более входных параметров, необходимо выявить лишь однозначную зависимость между выходным параметром и одним из входных при остальных постоянных.

Это обусловливает некоторые особенности методики стендовых испытаний, которые рассмотрим на примере определения функциональной зависимости при постоянных двух других параметрах. Опыт проводили в следующей последовательности. После прогрева двигателя до рабочего температурного состояния рейку закрепляли в некотором положении, для чего в крышке топливного насоса был предусмотрен зажимной винт. Начиная с небольшого значения, момент сопротивления ступенчато увеличивали до предельного.

В каждой новой точке загрузки с помощью автономного компрессора устанавливались такие значения чтобы плотность воздуха на входе в двигатель сохранялась постоянной во всем диапазоне нагрузок и соответствовала некоторому заданному значению. Для облегчения определения значений удобно пользоваться номограммой. Затем опыт повторяли при новых положениях рейки топливного насоса h = h2 = const, h = h3 = const, h = h± = const и т. д., но при прежнем значении. Таким образом была получена функциональная зависимость.

Поделитесь, пожалуйста:
При использовании материалов сайта активная ссылка на Ru-Deluxe.ru обязательна.