Электропневматический двухкаскадный привод с цифровым управлением

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКРМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ!

>877154 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (51) М. Кл. (22) Заявлено 060280 (21) 2880214/25-06 с присоединением заявки ¹

F 15 В 9/03

Государственный комитет

СССР ио делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 30.10.81. Бюллетень ЙЯ 40

Дата опубликования описания 30.1081 (53) УДК 621-540 (088.8) (72) Автор изобретения.И.А.Марочкина

Московский ордена Ленина авиационный институт им. Серго Орджоникидзе (71) Заявитель (54) ЭЛЕКТРОПНЕВМАТИЧЕСКИЙ ДВУХКАСКАДНЫИ

ПРИВОД С ЦИФРОВЫМ УПРАВЛЕНИЕМ

Изобретение относится к автоматическому управлению и может найти применение при управлении технологическими линиями.

Известен электропневматический двухкаскадный привод с цифровым управлением, содержащий корпус с установленными в нем двухпоэиционными клапанами, поршни, управляемые этими клапанами, золотник и пневматический исполнительный механизм с двумя рабочими полостями, шток которого связан с золотником и поршнями рычагом обратной связи f13 .

Известный. привод критичен к инер- В ционным нагрузкам и нри их значительных величинах может потерять устойчйвость.

Цель изобретения — повышение устойчивости и улучшение динамических 20 характеристик.

Поставленная цель достигается тем, что привод снабжен демпфирующим устройством, выполненным в виде двух поршней с дросселирующими каналами, связанных с золотником через общий щток и расположенных в корпусе с образованием четырех рабочих камер, попарно сообщенных между собой дросселирующими каналами, а каждая пара : 30 сообщена с одной иэ рабочих полостей пневматического исполнительного механизма, причем золотник связан с рычагом обратной связи через упругий элемент, например, пружину.

На чертеже представлена конструктивная схема предлагаемого привода.

Электропневматический двухкаскад- . ный привод с цифровым управлением со-. держит корпус 1 с установленными в нем двухпоэиционными клапанами 2-4, последовательно установленные актив- . но сцепленные поршни 5 .- 7, управляемые клапанами 2 — 4, золотник 8 и пневматический исполнительный механизм, выполненный в виде поршня 9 со штоком 10, размещенных в корпусе 1 с образованием рабочих полостей 11 и 12.

Кроме того, привод содержит демп- фирующее устройство включающее два поршня 13 и 14 с дросселирующими каналами 15 и 16, связанные с золотником 8 общим штоком 17 и расположенные в корпусе 1 с образованием четырех рабочих камер 18 — 21.

Рабочие камеры 18 и 19 сообщены . между собой дросселирующим каналом

15 и линией 22 с рабочей полостью 11, а рабочие камеры 20 и 21 — дроссели877154 рующим каналом 16 и линией 23 с рабочей полостью 12.

Шток 10 связан посредством рычага

24 обратной связью с золотником 8 через упругий элемент, например пружину 25, а через шток 26 — с поршнем 5 старшего разряда.

Далее привод содержит напорные и сливные магистрали, соответственно

27 — 29, линии 30 — 37 управления и линии 38 и 39 пневматического исполнительного механизма.

Привод работает следующим образом.

При отсутствии сигнала поршень 9 пневматического исполнительного механизма и золотник 8 находятся в нейтральном положении. Поршень 5 старше- 15 го разряда находится в крайнем левом (по периметру) положении, а поршни б и 7 — в крайнем правом положении.

Поршни 15 и 16 также находятся в нейтральном положении. 20

При подаче сигнала управления на двухпозиционный клапан 3 линия 31 управления сообщается с напорной магистралью 27. При этом поршень б, а вместе с ним поршень 5, перемещаются (по чертежу) влево, заставляя через рычаг 24 обратной связи и пружину 25 двигаться золотник 8 с закрепленными на нем поршнями 13 и 14 демпфирующего устройства также влево.

Рабочая полость 11 соединяется с напорной магистралью 28, а рабочая полость 12 - co сливной магистралью

29.

Под действием перепада давления в рабочих полостях 11 и 12 пневматичес- З5 кого исполнительного механизма поршень 9 перемещается вправо, передавая усилие на золотник 8 через рычаг 24 обратной связи и пружину 25, заставляя его занять исходное положение. 40

Кроме того, при возрастании давления в рабочей полости 11, оно передается по линии 22 в рабочую камеру 18 и далее по дрос елирующему каналу 15 в рабочую камеру 19 под дей 4 ствием перепада давления в рабочих камерах 18 И 19, обусловленного наличием дросселирующего канала 15, поршень 13 перемещается (по чертежу) вправо, предевая усилие на золотник 8.О

B установившемся состоянии поршень 9 занимает положение, соответствующее перемещению поршня.б.

Благодаря перетоку рабочей среды через дросселирующие каналы 15 и 16 давление в рабочих камерах .18 - 21 демйфирующего устройства выравнивается. Золотник 8 и поршни 13 и 14 устанавливаются в нейтральное положение.. динамика привода определяется ди- бО намикой основной части привода, включающей золотник 8 и пневматический исполнительный механизм с поршнем

9 и штоком 10, охваченных рйчагом 24 обратной связи. И

Передаточная функция силовой части привода имеет вид

4(S) = i (1) 8(та б 2+ 2цмтмб+1) где Тм — постоянная времени силовой части нриводау

Км"- коэффициент усиления; коэффициент демпфирования;

S — оператор Лапласа.

Параметры передаточной функции связаны с параметрами привода следующими:соотношениями: (2) тм а

57 1 ТцKз

17, % 8, (e) Fp п9 площадь демпфирующего, устройства) жесткость пружины; постоянная времени демпфирующего устройства; максимальный ход поршней демпфирующего устройства; где F

СпРт*где Т вЂ” постоянная времени пневматического исполнительного механизма;

K> — коэффициент обратной связи по скорости;

m — инерционная масса нагрузки;

К вЂ” коэффициент вязкого трения; у — коэффициент механической передачи обратной связи;

Ft, — площадь поршня пневматического исполнительного механизма; z — коэффициент усиления по давлению.

При введении демпфирующего устройства, выполненного в виде поршней

13 н 14 с дросселирующими каналами

15 и 16 и общим штоком 17, связанным с золотником 8, с учетом незначительности массы демпфирующего устройства, а также сообщении его рабочих камер

18, 19 и 20, 21 с рабочими полостями

11 и 12 пневматического исполнительного механизма постоянная времени его равна (z)

* аа к, * Т

Коэффициент демпфирования скорректированной. системы определяется следующим образом

m+7 k

И 9. Т 1 1 (Кр + Р К

Pg K m

877154 6*- массовый секундный расход через дросселирующие каналы;

Рэ — равновесное давление в рабочих камерах демпфирующего устройства, R,Т вЂ” газовая постоянная и температура рабочей среды.

Таким образом, устойчивость привода достигается за счет увеличения коэффициента демпфирования ч . Параметры корректирующего демпфирующего © устройства (площадь и ход поршня, постоянная времени, жесткость пружины) выбираются исходя из требований к величине коэффициента демпфирования Ч„ .

Формула изобретения

Электропневматический двухкаскадный привод с цифровым управлением, содержащий корпус с установленными в 20 нем двухпозиционными клапанами,порш,ни, управляемые этими клапанами, золотник и пневматический исполнительный механизм с двумя рабочими полостями, шток которого связан с золотником и поршнями рычагом обратной связи, отличающийся тем,что, с целью-повышения устойнивости и улучшения динамических характеристик, привод снабжен демпфирующим устройством, выполненным в виде двух поршней с дросселирующими каналами, связанных с золотником через общий шток и расположенных в корпусе с образованйем четырех рабочих камер, попарно сообщенных между собой дросселирующии ми каналами, а каждая пара сообщена с одной из рабочих полостей пневматического исполнительного механизма, причем золотник связан с рычагом обратной связи через упругий элемент, например пружину.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 217844, кл. F 15 В 9/03, 1966.