Электропневматический преобразователь Советский патент 1990 года по МПК F15B9/00 

.ft

ел ел

I

со со

Изобретение относится к пневмоавтоматике и может быть использовано в силовых следящих пневмоприводах, в приводах промышленных роботов, а так- же в экспериментальной технике.

Цель изобретения - повышение динамических свойств и производительности электропневматического преобразователя.

На фиг. 1 изображен электропневматический преобразователь (ЭПП); на фиг. 2 - вариант ЭПП с повышенной производительностью.

Электропневматический преобразова- тель (ЭПП) содержит корпус 1. В корпусе 1 находится цилиндрический зо- лотник 2 с двумя поясками из самосмазывающегося материала, образующими две полости 3 и 4, соединенные между собой каналом 5 в правом пояске. Пояски золотника перекрывают магистрали 6 и 7, соединенные с источником давления и с атмосферой соответственно, образуя при этом двухщелевую схе- toy. Полость 3 сообщается с выходной магистралью 8, идущей к потребителю.

Шток золотника выполнен в виде зубчатой рейки 9, находящейся в зацеплении с шестерней 10, сидящей на выходном валу электромагнитной порошковой муфты 11. К этому же валу присоединен порошковый тормоз (муфта) 12.

В полости k размещены пружина 13 и датчик 1А скорости золотника индук- ционного типа, выход которого присоединен к входу блока-формирователя 15 демпфированных сигналов, управляющего током подмагничивания порошкового тормоза 12. ,

Порошковая муфта 11 снабжена при- ,водом (не показан), сообщающим вращение ее ведущей части со скоростью 200-300 об/мин, а также блоком 16 управления, регулирующим ток в управ- ляющей обмотке муфты.

Электропневматический преобразователь (ЭПП) работает следующим образом.

В исходном состоянии пружина 13 сдвигает золотник 2 влево, соединяя полость 3 и выходную магистраль 8 с атмосферой через магистраль 7. При подаче тока от блока 16 управления в обмотку возбуждения вращающейся муфты 11, последняя развивает определенный выходной момент, преобразуемый с помощью пары шестерня 10 - рейка 9 в усилие, приложенное к штоку

Q

$ 0 5

5 0

д5

jo „

0

золотника и направленное вправо. При этом открывается магистраль бив полости 3, а следовательно, и в полости повышается давление, которое действует на левый поясок золотника, создавая осевое усилие, направленное влево. Правый поясок не нагружен, так как в полостях 3 и (вследствие наличия канала 5) давление одинаковое. Давление на выходе регулятора будет нарастать до,тех пор, пока усилие, создаваемое давлением на левый поясок золотника, не сравняется с осевым усилием, создаваемым муфтой 11. Если режим работы муфты будет находиться на линейном участке ее статической характеристики, то задающее усилие на штоке и соответственно выходное давление будут пропорциональны току управления, создаваемому блоком 16.

При избыточном давлении в полости 3 золотник 2 сдвигается влево, открывая магистраль 7, связанную с атмосферой. Для уменьшения гистерезиса в управляемую обмотку муфты подается наряду с основным осциллирующий сигнал малой амплитуды с частотой около 50 Гц.

Для, повышения устойчивости преобразователя и улучшения его переходного процесса используется демпфер, выполненный в виде порошкового тормоза 12, выходной вал которого жестко связан с шестерней 10. Демпфер создает на штоке силу сопротивления, направленную против движения золотника 2 и пропорциональную его скорости, т.е. реализуется вязкое сопротивление. Для управления демпфером используется датчик k скорости золотника, сигнал которого поступает на блок-формирователь 15 демпфированных сигналов, выдающий ток управления в обмотку возбуждения порошкового тормоза 12. Меняя настройку блока- формирователя 15, можно изменять интенсивность силы сопротивления демфпе- ра, вносить необходимые фазовые сдвиги, реализовать различные зависимости силы сопротивления от скорости золотника (линейные и нелинейные). Все это позволяет существенно улучшить переходные процессы в преобразователе, снизить его колебательность

и повысить быстродействие. I

На фиг. 2 изображен вариант ЭПП

с повышенной производительностью, отличающийся от ЭПП, изображенного на

фиг. 1, наличием дополнительного пояска 17 и тем, что золотник 2 выполнен полностью уравновешенным. Канал 5 соединяет полость 3 и полость 4. Установившееся положение золотника наступает, когда сила давления, действующая на правый торец пояска 17 будет уравновешена осевой силой штока, создаваемой муфтой 11. В этом случае диаметр рабочих поясков золотника 2 может быть значительно увеличен, что обеспечивает большую производительность ЭПП.

Преобразователь подобного типа может иметь высокое быстродействие, определяемое как малой инерционностью муфты, так и однокаскадностью схемы.

Использование задатчика силы и демпфирующего устройства в виде комбинации электромагнитной порошковой муфты и порошкового тормоза позволяет построить электрически управляемы однокаскадный регулятор давления с хррошими динамическими свойствами и высокой производительностью, пригодной для применения в следящем пневмоприводе большой мощности.

Порошковая муфта, используемая как источник задающей силы, работает в режиме полного (100%-ного) скольжения. Ввиду малой мощности, потребной на перемещение золотника , муфта может иметь малые габариты и незначительное тепловыделение при работе. Нестабильность задающей силы не превышает 1,5% в течение 1000 ч работы и может быть скорректирована за счет системы управления. Предлагаемый электропневматический преобразовател обладает линейной зависимостью выходного давления от управляющего электрического сигнала и высоким

.качеством переходных процессов, связанных с наличием управляемого демпфера с регулируемыми характеристиками. Вместе с высоким быстродействием и производительностью эти свойства преобразователя позволяют построить высококачественную простую и надежную систему регулирования давления, которая может быть эффективно использована в следящих пневмоприводах большой мощности.

з о б р

Формула

е т е н и я

5

0

5

5

0

Электропневматический преобразователь ,- содержащий корпус с входной и выходной магистралями и магистралью слива, установленный в нем подпружиненный золотник, соединенный с магистралями по двухщелевой схеме, шток золотника с зубчатой рейкой, блок управления, подключенный к входному электрическому каналу, и привод вращения, отличающийся тем, что, с целью улучшения динамических свойств и повышения производительности, в электропневматическом преобразователе установлены в качестве привода вращения и тормоза две электро- о магнитные порошковые муфты, блок-формирователь демпфированных сигналов и датчик скорости золотника, золотник со стороны зубчатой рейки штока соединен с шестерней, жестко связан- ной с выходными валами электромагнитных порошковых муфт, а с другой стороны - с датчиком скорости золотника , выход которого подключен к входу блока-формирователя демпфированных сигналов, выход которого электрически соединен с входом муфты-тормоза, а выход блока управления электрически соединен с входом муфты-привода вращения.

п

Изобретение относится к пневмоавтоматике и может быть применено в силовых следящих пневмоприводах, в приводах промышленных роботов, в экспериментальной технике. Цель изобретения - повышение динамических свойств и производительности труда. В преобразователе установлены две электромагнитные порошковые муфты: одна (муфта 11) - в качестве тормоза, другая (муфта 12) - в качестве привода вращения, а шток 9 соединен с валами этих муфт через шестерню 10. С другой стороны на золотнике установлены датчик скорости золотника 14, связанный со входом блока-формирователя демпферных сигналов 15, соединенным электрически с входом муфты-тормоза 12. Изобретение позволяет повысить быстродействие и производительность, а также построить простую и надежную систему регулирования давления, которая может быть эффективно использована в следящих пневмоприводах большой мощности. 2 ил.

Редактор А.Ревин

Составитель И.Яковенко

Техред Л.Сердюкова Корректор М.Максимишинец

Заказ 260

Тираж 526

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. /5

Производственно-издательский комбинат Патент, г. Ужгород, ул. Гагарина,101

Подписное