Исполнительные механизмы автоматических систем
Исполнительные механизмы автоматических систем
103
Дипломная работа
Исполнительные механизмы автоматических систем
ТЭФ
Содержание
- Введение
- 1. Классификация исполнительных механизмов
- 2. Электрические исполнительные механизмы
- 2.1 Общие сведения
- 2.2 Классификация
- 2.3 Конструкции электрических исполнительных механизмов
- 3. Гидравлические исполнительные механизмы
- 3.1 Общие сведения
- 3.2 Классификация
- 3.4 Конструкции гидравлических исполнительных механизмов
- 4. Пневматические исполнительные механизмы
- 4.1Общие сведения
- 4.2 Классификация
- 4.3 Конструкции пневматических исполнительных механизмов
- 5. Лабораторная работа
- Заключение
- Литература
Введение
В современной жизни человека механизмы и машины играют важную роль. Они широко применяются в народном хозяйстве, промышленности, сельском хозяйстве, специальных областях техники, медицине, космической промышленности, быту и т.д.
С каждым днем увеличивается потребность в машинах и механизмах для многих устройств автоматики, телемеханики, связи, промышленной электроники, счетно-решающей и измерительной техники, предметов повседневного спроса.
В автоматических линиях, в промышленных работах, в приборах измерения и управления применяется большое число управляемых и неуправляемых исполнительных механизмов.
1. Классификация исполнительных механизмов
Исполнительный механизм - 1) устройство, выполняющее непосредственно требуемую технологическую операцию;
2) механизм автоматической системы регулирования, осуществляющий в соответствии с сигналами механическое воздействие на объект регулирования.
Рисунок 1.1 - Классификация исполнительных механизмов
Исполнительные механизмы, применяемые в системах автоматически, очень разнообразны. Классификация производится в первую очередь по виду энергии, создающей усилие (момент) перемещения регулирующего органа. Соответственно, исполнительные механизмы бывают пневматические, гидравлические и электрические, механические и комбинированные.
По конструкции различают электродвигательные, электронные, электромагнитные, поршневые, мембранные и комбинированные исполнительные механизмы.
В пневматических исполнительных механизмах усилие перемещения создается за счет давления сжатого воздуха на мембрану, поршень или сильфон; давление обычно не превышает 10і кПа. В гидравлических исполнительных механизмах усилие перемещения создается за счет давления жидкости на мембрану, поршень или лопасть; давление жидкости в них находится в пределах (2,5 - 20) 10і кПа.
Отдельный подкласс гидравлических исполнительных механизмов составляют исполнительные механизмы с гидромуфтами.
Пневматические и гидравлические мембранные и поршневые исполнительные механизмы подразделяются на пружинные и беспружинные В пружинных исполнительных механизмах усилие перемещения в одном направлении создается давлением в рабочей полости исполнительного механизма, а в обратном направлении - силой упругости сжатой пружины. В беспружинных исполнительных механизмах усилие перемещения в обоих направлениях создается перепадом давления на рабочем органе механизма.
По характеру движения выходного элемента большинство исполнительных механизмов подразделяются на: прямоходные с поступательным движением выходного элемента, поворотные с вращательным движением до 360° (многооборотные).
Управление исполнительными механизмами осуществляется, как правило, через усилители мощности. Помимо того, непосредственно к исполнительным механизмам может подводиться энергия от дополнительного источника, т.е. используются одновременно два вида энергии: электропневматические, электрогидравлические и пневмогидравлические. Вид энергии управляющего сигнала может отличаться от вида энергии, создающей усилие перемещения.
В электрических системах автоматизации и управления наиболее широко применяются электродвигательные (электромашинные) и электромагнитные исполнительные механизмы. Основным элементом электромашинного исполнительного механизма является электрический двигатель постоянного или переменного тока. Такие исполнительные механизмы обычно называют электроприводами, т.к согласно ГОСТ электропривод - это электромеханическая система, состоящая из электродвигательного, электрического преобразовательного, механического передаточного, управляющего и измерительного устройств, предназначенная для приведения в движение исполнительных органов рабочей машины и управлении этим движением. Электромагнитные ИМ дискретного действия выполняются в основном на базе электромагнитов постоянного и переменного тока и постоянных магнитов. Жесткое и упругое соединение узлов систем осуществляют различного рода электромагнитные муфты.
ИМ должны удовлетворять следующим требованиям:
мощность их должна превосходить мощность, необходимую для приведения в движение объекта управления или его органов во всех режимах работы;
статические характеристики исполнительных механизмов должны быть по возможности линейными и иметь минимальные зоны нечувствительности (зоной нечувствительности называется зона, в пределах которой изменение управляющего сигнала не вызывает перемещение управляемого объекта или его органов);
как наиболее мощные функциональные звенья автоматических систем регулирования должны обладать достаточным быстродействием;
регулирование выходной величины должно быть по возможности простым и экономичным;
должны иметь малую мощность управления.
В качестве исполнительных механизмов в системах автоматики в основном применяются мощные электромагнитные реле, электромагниты, электродвигатели постоянного тока, двухфазные электродвигатели переменного тока, электромагнитные муфты, мембранные и поршневые, гидравлические и пневматические двигатели и др.
2. Электрические исполнительные механизмы
2.1 Общие сведения
Электрическими исполнительными (управляемыми) двигателями автоматических систем называют двигатели, предназначенные для преобразования электрического сигнала в угол поворота или частоту вращения (или перемещения) вала. Такие механизмы, преобразуют энергию электрического тока в механическую энергию с целью воздействия на объект управления или его органы.
Исполнительные механизмы представляют собой электроприводы, предназначенные для перемещения регулирующих органов в системах дистанционного и автоматического управления. В настоящее время наибольшее распространение получили асинхронные двухфазные исполнительные двигатели, исполнительные двигатели постоянного тока с независимым возбуждением или с возбуждением от постоянных магнитов, шаговые двигатели.
Эти двигатели предназначены для различных функциональных преобразований. В зависимости от устройства они могут работать либо в режиме непрерывного вращения (перемещения), либо в шаговом режиме.
Электрические микродвигатели постоянного и переменного тока, применяемые в системах автоматики, вычислительной техники и др., имеют номинальную механическую мощность от сотых долей ватта примерно до 750 Вт.
Требования, предъявляемые к исполнительным двигателя, вытекают из специфических условий работы исполнительных двигателей в устройствах автоматики. Основные из них:
высокое быстродействие (малая инерционность);
возможность регулирования частоты вращения исполнительного двигателя в широком диапазоне;
отсутствие самохода (явление самохода состоит в том, что двигатель продолжает развивать вращающий момент и его ротор продолжает вращаться при сигнале управления);
высокая линейность регулировочных и механических характеристик и обеспечение устойчивости работы во всем рабочем диапазоне угловых скоростей;
малый момент трения (малое напряжение трогания).
малая мощность управления при значительной механической мощности на валу (требование вызвано ограниченной мощностью источников сигнала управления, в основном электронных).
Немаловажным для исполнительных двигателей являются и такие параметры, как пусковой момент, габариты, масса; КПД и cosц имеют второстепенное значение. Когда требуется строго постоянная частота вращения, используются синхронные двигатели.
К основным элементам электрических исполнительных механизмов относятся:
электродвигатель;
редуктор, понижающий число оборотов;
выходное устройство для механического сочленения с регулирующим органом;
дополнительные устройства, обеспечивающие остановку механизма в крайних положениях.
Выходные устройства электрических исполнительных механизмов выполняются так, чтобы осуществить вращательное или прямолинейное движение.
Исполнительные механизмы рассчитаны для работы при температуре окружающей среды от - 30 до +60°С и относительной влажности 30 - 80% (по договоренности с заводом возможно исполнение на диапазон (-50) - (+50) °С). Механизмы имеют пылебрызгозащитное исполнение.
2.2 Классификация
Электрические исполнительные механизмы делятся на электромагнитные и электродвигательные. К электромагнитным исполнительным относятся реле, контакторы, электромагниты, электромагнитные вентили и клапаны, электромагнитные муфты.
Основными видами электрических двигателей, изготавливаемых промышленностью являются: синхронные, асинхронные с короткозамкнутым или фазным ротором и электродвигатели постоянного тока с независимым, сериесным или смешанным возбуждением, а также некоторые виды специальных электродвигателей: коллекторные электродвигатели переменного тока, электродвигатели с постоянными магнитами и др. (рисунок 2.1).
Рисунок 2.1 - Классификация микромашин общего применения
В зависимости от режима и условий работы изготовляются электродвигатели: для длительного и повторно-кратковременного режимов работы; для эксплуатации в нормальной и взрывоопасной среде; открытого, защищенного или закрытого исполнения; для работы в условиях тропического климата и в условиях крайнего севера; горизонтальные, вертикальные, встроенные и др.
Механизмы с вращающимися выходными устройствами подразделяются на однооборотные, у которых угол поворота выходного вала менее или равен 360°, и многооборотные, у которых выходной вал совершает более одного оборота.
Технические характеристики однооборотных исполнительных механизмов приведены в таблице 1и 2.
Таблица 1 - Технические характеристики однооборотных исполнительных механизмов
Тип исполнительного механизма
|
Тип сервопривода
|
Номинальный крутящий момент на выходном валу в кгс · м
|
Время поворота выходного вала на 90є в с.
|
Масса в кг.
|
|
Бесконтактное управление
|
Контактное управление
|
|
|
|
|
|
МЭОБ-25/100-1
МЭОБ-25/40-1
МЭОБ-63/100-1
МЭОБ-Л-63|100-1
|
МЭОК-25/100-1
МЭОК-25/40-1
МЭОК-63/100-1
МЭОК-Л-6/100-1
|
РМ
РМБ
РБ
РБЛ
|
25
25
63 - 100
63 - 100
|
100
40
100
100
|
46
46
123
123
|
|
|
Таблица 2 - Технические характеристики однооборотных исполнительных механизмов
тип
|
Номинальный момент на выходном валу в кг • м
|
Время одного оборота выходного вала в с.
|
Максимальный рабочий угол поворота выходного вала в…є
|
Напряжение питания в В при частоте 50 ГЦ.
|
Потребляемая мощность в В • А
|
Габаритные размеры в мм
|
Вид управления
|
Масса в кг
|
|
ДР-М
|
1*
|
10; 30;
60; 90;
120
|
180**
|
220
|
50
|
240Ч122Ч285
|
Контактное
|
6
|
|
ДР-1М
|
|
|
|
|
|
240Ч122Ч180
|
|
5
|
|
ПР-М
|
|
|
Любой в пределах 180**
|
|
|
230Ч122Ч285
|
|
6,5
|
|
ПР-1М
|
|
|
|
|
|
230Ч122Ч180
|
|
5
|
|
ИМ-2/120
|
2
|
120
|
120
|
|
30
|
243Ч228Ч210
|
|
8
|
|
ИМТМ-4/2,5
|
4
|
2,5
|
350
|
220/380
|
270
|
450Ч200Ч220
|
|
16
|
|
МЭК-10К/120
|
10
|
120
|
90; 270
|
127; 220
|
180
|
335Ч320Ч435
|
|
35
|
|
МЭК-10К/360
|
|
360
|
|
|
|
|
|
|
|
МЭО-25/40К-68
|
25
|
40
|
90; 240
|
220/380
|
430
|
490Ч495Ч465
|
|
95
|
|
МЭО-63/40-68
|
63
|
|
|
|
510
|
635Ч575Ч535
|
|
155
|
|
МЭО-63/100-К-68
|
|
100
|
|
|
430
|
635Ч575Ч535
|
|
95
|
|
МЭО-63/250К-68
|
|
250
|
|
|
|
|
|
|
|
МЭО-160/100К-68
|
160
|
100
|
|
|
510
|
635Ч575Ч535
|
|
155
|
|
МЭО-160/40К-68
|
|
40
|
|
|
1100
|
|
|
|
|
МЭО-400/100К
|
400
|
100
|
|
|
750
|
770Ч640Ч615
|
|
270
|
|
МЭО-400/250К
|
|
250
|
|
|
400
|
|
|
|
|
МЭО-1000/250К
|
1000
|
|
|
|
750
|
980Ч670Ч50
|
|
530
|
|
МЭО-0,25
|
0,25
|
100; 250
|
180***
|
220
|
1
|
116Ч120Ч164
|
Бесконтактное или контактное
|
4,3
|
|
МЭО-0,63
|
0,63
|
|
180
|
|
1
|
|
|
|
|
МЭО-1,6/40
|
1,6
|
40
|
90; 240
|
|
23
|
234Ч234Ч213
|
|
11
|
|
МЭО-4/100
|
4
|
100
|
|
|
|
|
|
|
|
МЭО-4/40-68
|
|
40
|
|
|
65
|
370Ч300Ч325
|
|
26
|
|
МЭО-10/40-68
|
10
|
|
|
|
117
|
370Ч360Ч325
|
|
30
|
|
МЭО-10/100-68
|
|
100
|
|
|
64
|
370Ч300Ч325
|
|
26
|
|
МЭК-10Б/120
|
|
120
|
|
110
|
160
|
335Ч320Ч435
|
|
35
|
|
МЭО-10/250-68
|
|
250
|
|
220
|
86
|
370Ч300Ч325
|
|
26
|
|
МЭК-10Б/360
|
10
|
360
|
90; 140
|
110
|
160
|
335Ч320Ч435
|
|
35
|
|
МЭО-25/40-68
|
25
|
40
|
|
220
|
320
|
490Ч495Ч465
|
|
95
|
|
МЭО-25/100
|
|
100
|
|
|
117
|
370Ч360Ч325
|
|
30
|
|
МЭО-25/250
|
|
250
|
|
|
64
|
370Ч300Ч325
|
|
26
|
|
МЭО-63/40-68
|
63
|
40
|
|
|
585
|
635Ч575Ч535
|
|
180
|
|
МЭО-63/100-68
|
|
100
|
|
|
320
|
635Ч575Ч535
|
|
95
|
|
МЭО-63/250-68
|
|
250
|
|
|
120
|
|
|
90
|
|
МЭО-160/100-68
|
160
|
100
|
|
|
585
|
635Ч575Ч535
|
|
185
|
|
МЭО-160/250-68
|
|
250
|
|
|
270
|
|
|
170
|
|
МЭО-400/250
|
400
|
250
|
|
|
450
|
855Ч640Ч615
|
|
285
|
|
*Момент, соответствующий повороту вала на 180° за 30 с.
** Поступательное движение штока ДР-М составляет 19 мм, в ПР-М - 20 мм.
*** Полный ход прямоходной приставки 28 мм.
|
|
|
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8
|
|