Позиционный пневмопривод

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я) 4 У 15 В 9/06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ н авторском свидктельствм

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕКИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4059525/25-06 (22) 22.04.86 (46) 15.12.87. Бюл. Ф 46 (7 1) Институт машиноведения им. А.А.Благонравова (72) Г.В.Крейнин, И.Л.Кривец и А.Б.Чистяков (53) 621.526 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 1114823, кл. F 15 В 9/06, 1982. (54) ПОЗИЦИОННЫЙ ПНЕВИОПРИВОД (57) Изобретение относится к машиностроению и позволяет улучшить дина.мические х-ки пневмопривода. Для этого в корпусе 14 размещены мембраны

„„1359503 A ) 33, 34, образующие мембранные камеры (МК) 35, 36 и взаимодействующие с якорем 31 электромеханического преобс разователя. Каждая MK подключена к одной из пар приемных каналов. В зависимости от подключения MK 35, 36 к приемным каналам можно повысить быстродействие пневмораспределителя или снизить потребляемую мощность электромеханического преобразователя.

Напорные каналы м.б ° снабжены пьезокерамическими пластинами, жестко прикрепленными к ротору, что позволяет исключить электрические обмотки 38, 39, 40. 1 з.п. ф-лы, 6 ил.

1359503

Изобретение относится к машиностроению, в частности к пневматическим исполнительным механизмам с узлами управления, и может быть использо-, вано в качестве силового позиционного привода.

Целью изобретения является улучшение дйнамических характеристик пневмопривода.

На фиг. 1 представлена принципиальная схема пневмопривода; на фиг. 2 — струйный пневмораспределитель, поперечное сечение; на фиг.3 сечение А-А на фиг. 2; на фиг. 4— сечение Б-Б на фиг. 2; на фиг. 5— сечение В-В на фиг. 4; на фиг. 6— пример .выполнения. сопл.

Позиционный пневмопривод (фиг.1) содержит пневмоцилиндр 1 с установленными в нем поршнем 2 и штоком 3 с образованием двух рабочих полостей

4 и 5, подключенных к напорному и сливному трубопроводам 6 и 7 через струйный пневмораспределитель 8. Со штоком 3 жестко связана зубчатая рейка 9, взаимодействующая с датчиком 10 положения посредством зубчатого колеса 11. Сигнал Х от датчика

10 поступает на входы системы 12 управления и модели-наблюдателя 13

Люенбергера. На входы системы 12 управления поступают также сигналы

Х и Х, которые пропорциональны скорости и ускорению движения штока 3 пневмоцилиндра 1.

Струйный пневмораспределитель 8 (фиг,2) выполнен в виде размещенного в корпусе 14 ротора 15, двух пар диаметрально расположенных в корпусе

14 приемных каналов 16, 17 и 18, 19 и двух пар диаметрально расположенных в роторе 15 напорных каналов 20, 21 и 22, 23, в которых установлены сопловые вкладыши 24, выполненные из антифрикционного материала, и компенсаторные прокладки 25, предназначенные для обеспечения равномерного прижатия вкладышей 24 к внутренней поверхности корпуса 14.

Канал 16 соединен с каналом 17, а канал 18 — с каналом 19 соответственно с помощью кольцевых расточек а, Ь (фиг,3) . Ротор 15 имеет две внутренние камеры 26 и 27, первая из которых соединена с атмосферой, а вторая — с источником сжатого воздуха (не показан). Подвод сжатого воздуха осуществляется через штуцер 28.

Штуцеры 29 и 30 (фиг. 4) соединяют пневмораспределитель 8 с рабочими полостями 4 и 5. Якорь 31 электромеханического преобразователя 32 жестко,, связан с ротором 15.

Пневмораспределитель 8 снабжен мембранами 33 и 34 (фиг.5), размещенными в корпусе 14 с образованием мембранных камер 35 и 36 и возможностью взаимодействия с якорем 31 электромеханического преобразователя

32, при этом каждая -из мембранных камер 35 и 36 подключена к одной из

1 пар приемных каналов 16, 17 или 18, 19. На магнитопроводе 37 электромеханического преобразователя 32 размещены три электрические обмотки 38, 39 и 40. Обмотки 38, 39 являются управ20 ляющими, а обмотка 40 — поляризующей

Каждый из напорных каналов 20-23 может быть снабжен двумя пьезокерамическими пластинами 4 1 и 42, которые жестко прикреплены к ротору 15.

Позиционный пневмопривод работает следующим образом.

При поступлении на вход системы

12 управления и модели-наблюдателя

13 задающего сигнала U возникает сигнал рассогласования, который пропорционален разности между координатой заданной позиции и суммой, состоящей из текущей координаты поршня 2 Х его скорости Х и ускорения

/Л

У

35 Х. Например, при положительном рассогласовании поршень 2 со штоком 3 должен совершить движение слева направо (по фиг.1). При этом запитывается обмотка 39 электромеханичес-

40 кого преобразователя 32, якорь 31 поворачивается по часовой стрелке, в результате чего ротор 15 занимает такое положение, при котором напор, ные каналы 20, 21 сообщаются с при45 емными каналами 16, 17 и соответственно с камерой 27, а приемные каналы 18 19 — с камерой 26. При этом сжатый воздух поступает в рабочую полость 4, а рабочая полость 5 сообщ щается с атмосферой. Под действием перепада давления в рабочих полостях

4 и 5 поршень 2 со штоком.3 движется слева направо (по фиг.1), При смене знака сигнала рассогласования запитывается обмотка 38, якорь 31 поворачивается против часовой стрелки. В результате приемные каналы 18, 19 соединян тся с камерой 27, а каналы

16, 17 — с камерой 26. Это приводит

ОЗ

3 13595 к торможению поршня 2 пневмоцилиндра

1 при подходе к заданной позиции. В пределах заданной позиции поршень 2 совершает автоколебания с постоянной частотой и амплитудой, которые возникают вследствие периодической смены знака сигнала рассогласования. При отработке заданной позиции с установленной точностью необходимо, чтобы 1ð амплитуда автоколебаний не превышала величины заданной точности. Это достигается введением корректирующих обратных связей по скорости Х и ускорению Х движения поршня 2. Введе- 1S ние в схему пневмопривода моделинаблюдателя 13 позволяет получить сигналы Х и Х без применения соответствующих датчиков скорости и ускорения. Наличие поляризующей обмотки 40 20 позволяет повысить быстродействие электромеханического преобразователя

32 пневмораспределителя 8. !

Возможны два варианта включения мембранных камер 35 и 36 пневмораспределителя 8. Если камеру 35 подключить к приемным каналам 16, 17, а камеру 36 — к каналам 18, 19, то крутящий момент, приложенный к якорю

31 со стороны мембран 33 и 34, направлен против крутящего момента, приложенного со стороны электромеханического преобразователя 32, когда включена обмотка 39 и выключена обмотка 38. В этом случае при смене 36 знака сигнала рассогласования, когда происходит переключение обмоток 39 и 38, момент от воздействия мембран

ЗЗ и 34 позволяет осуществлять более быстрый поворот якоря 31 против ча- 40 совой стрелки. Это повышает быстродействие пневмораспределителя 8, что также приводит к улучшению динамических характеристик пневмопривода.

При втором варианте подключения мемб- 4б раиных камер 35 и 36, когда камера

35 связана с приемными каналами 18, 19, а камера 36 — с каналами 16, 17, крутящий момент, приложенный к якорю

31 со стороны мембран 33 и 34, на- Sp правлен в ту же сторону, что и крутящий момент, приложенный со стороны электромеханического преобразователя

32 при включенной обмотке 39 и выключенной обмотке 38. Это позволяет отключить питание управляющих обмоток 38 и 39 после того, как якорь 31 займет нужное положение.. При этом появляется возможность снизить потребняемую мощность электромеханического преобразователя 32. Однако при втором варианте подключение камер

35 и Зб к приемным каналам 16, 17 и 18, 19 быстродействие пневмораспределителя 8 ниже по сравнению с первым вариантом и его следует использовать лишь в том случае, когда снижение потребляемой мощности электромеханического преобразователя 32 имеет решающее значение.

Если каждый напорный канал 20-23 снабжен пьезокерамическими пластинами 41. и 42, появляется возможность исключить из состава пневмораспределителя 8 электрические обмотки 38, 39 и 40. В этом случае для поворота ротора 15 по часовой стрелке на пластину 41 подается напряжение электрического тока, в результате чего пластина 4 1 меняет свои геометрические размеры, появляется зазор между пластиной 41 и корпусом 14 и возникает реактивная сила, которая поворачивает ротор 15 по часовой стрелке. Поворот ротора 15 против часовой стрелки осуществляется при подаче напряжения на пластину 42.

Технико-экономическая эффективность использования предложенного технического решения заключается в повьппении быстродействия пневмораспределителя, уменьшении автоколебаний в зоне позиционирования, что в целом расширяет область применения пневмопривода.

Формула и з о б р е т е н и я

1. Позиционный н, содержащий пневмоцилиндр с двумя рабочими полостями, подключенными к напорному и сливному трубопроводу через струйный пневмораспределитель, выполненный в.виде размещенного в корпусе ротора, жестко связанного с якорем электромеханического преобразователя, двух пар диаметрально расположенных в корпусе приемных каналов и двух пар диаметрально расположенных в роторе напорных каналов, о т л .и ч а ю шийся тем, что, с целью улучшения динамических характеристик, пневмораспределитель снабжен мембранами, размещенными в корпусе с образованием мембранных камер и возможностью взаимодействия якл1359503

5 рем электромеханического преобразователя, при этом каждая мембранная камера подключена к одной из пар приемных каналов.

2. Пневмопривод по и. 1, о т л и— ч а ющи и с я тем, что каждый из напорных каналов снабжен двумя пьезокерамическими пластинами..

1359503

Я-Я

Составитель В.Коваль

Техред И.Попович Корректор М.Шароши

Редактор И.Рыбченко

Заказ 6133/36 Тираж 640 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д..4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Пооектная, 4