Электропневматический преобразователь

 

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.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51) 5 F 15 В 9/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР "« ..:1 .", ц. - .";,, ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНЫ "...

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4397760/24-24 (22) 28.03.88 (46) 15.03.90. Бюл. М 10 (71) Особое конструкторско-технологическое бюро "Орион" при Новочеркасском политехническом институте им. Серго Орджоникидзе (72) Н.Д.Паршин, А.Н.Болтышев и В.М.Захаров (53) 621-525 (088.8) (56) Патент Японии N 27850, кл. 66А 0122 /F 16 К/, 1965. (54) ЭЛЕКТРОПНЕВМАТИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ (57) Изобретение относится к пневмоавтоматике и может быть применено в силовых .следящих пневмоприводах, в приводах промышленных роботов, в экспериментальной технике. Цель изобре„,SU„, 155 2 3 А1

2 тения - повышение динамических свойств и производительности труда. В преобразователе установлены две электромагнитные порошковые муфты: одна (муфта 12) в качестве тормоза, другая (муфта 11) - в качестве привода вращения, а шток 9 соединен с валами этих муфт через шестерню 10. С другой стороны на золотнике установлены датчик 14 скорости золотника, связанный с входом блока-формирователя 15 демпферных сигналов, соединенным электрически со 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.

1550233

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

Цель изобретения — повышение динамических свойств и производительности электропневматического преобразователя.

1О

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

Электропневматический преобразова- !5 тель (ЭПП) содержит корпус 1. В корпусе 1 находится цилиндрический золотник 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- 25

}чу. 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

30 выходном валу электромагнитной порошковой муфты 11. К этому же валу присоединен порошковый тормоз (муфта) 12.

В полости 4 размещены пружина 13 и датчик 14 скоРости золотника индук- 35 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- 45 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 золотника и направленное вправо. При этом открывается магистраль 6 и в 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 4 (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 14 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 демфпера, 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.

1

На фиг. 2 изображен вариант ЭПП с повышенной производительностью, отличающийся от ЭПП, изображенного на

5 155 фиг. l, 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. 8 этом случае диаметр рабочих поясков золотника 2 может быть значительно увеличен, что обеспечивает большую производительность ЗПП.

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 управляемый однокаскадный регулятор давления с хорошими динамическими свойствами . и высокой производительностью, пригодной для применения в следящем пневмоприводе большой мощности.

Порошковая муфта, используемая. как источник задающей. силы, работает в режиме полного (100ь-ного) скольжения. Ввиду малой мощности, потребной на перемещение золотника, муфта может иметь малые габариты и незначительное тепловыделение при работе.

Нестабильность задающей силы не превышает 1,54 в течение 1000 ч работы и может быть скорректирована за счет системы управления. Предлагаемый электропневматический преобразователь обладает линейной зависимостью выходного давления от управляющего электрического сигнала и высоким !

0233 6 ,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, ко10 торая может быть эффективно использована в следящих пневмоприводах больШОЙ МОЩНОСТИ, Формула изобретения

Электропневматический преобразователь,: содержащии корпус с входной и выходной магистралями и магистралью слива, установленный в нем подпружиненный золотник, соединенный с магист20 ралями по двухщелевой схеме, шток золотника с зубчатой рейкой, блок управления, подключенный к входному электрическому каналу, и привод вращения, отличающийся тем, 25 что, с целью улучшения динамических свойств и повышения производительности, в электропневматическом преобразователе установлены в качестве привода вращения и тормоза две электроЗ0 магнитные порошковые муфты, блок-формирователь демпфированных сигналов и датчик скорости золотника, золотник со стороны зубчатой рейки штока

1 соединен с шестерней, жестко связанной с выходными валами электромагнитных порошковых муфт, а с другой стороны - с датчиком скорости золотника, выход которого подключен к входу блока-формирователя демпфированных

40 сигналов выход которого электрически соединен с входом муфты- гормоза, а выход блока управления электрически соединен с входом муфты-привода вращения.

1550233

Составитель И.Яковенко

Техред Л.Сердюкова Корректор М.Иаксимишинец

Редактор А.Ревин

Тираж 526 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Заказ 260

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