Усилители и исполнительные механизмы

     Рычаги  расположены относительно друг друга  с обратным прогибом 1 мм, и усилие от пружины, передаваемое через рычаги, стремится вызвать поворот вала против часовой стрелки, чему препятствует регулировочный болт, в который упирается рычаг.

     Рычаг шарнирно соединен тягой с зубчатой полумуфтой, свободно установленной  на валу управления топливными насосами. Вторая зубчатая полумуфта жестко укреплена  на валу с помощью штифта. Зазор  между выступами полумуфт позволяет  валу поворачиваться под действием объединенного регулятора.

     Механизм  взвода служит для ручного управления механическим усилителем после автоматического  срабатывания регулятора. К механизму  взвода относится вал, проходящий через  отверстие кронштейна, прикрепленного четырьмя болтами к торцу блока цилиндров. На валу укреплен рычаг, соединенный при помощи тросика с плечом храпового рычага, имеющего на конце крюк. Другое плечо рычага соединено с пружиной, второй конец которой укреплен на выступе кронштейна.

     Работа  регулятора. При возрастании частоты вращения коленчатого вала центробежная сила грузов преодолевает сопротивление пружин, и длинные плечи грузов отходят от вала, ударяя по рычажной лапе.

     Поворот рычажной лапы вместе с валом ликвидирует  обратный прогиб между рычагами, вследствие чего пружина поворачивает валы механического усилителя. При этом вал, поворачиваясь по часовой стрелке, не встречает препятствия, а вал поворачивается до упора рычагом в регулировочный винт, ввернутый в перегородку корпуса. Вместе с валом поворачивается рычаг и через тягу воздействует на зубчатую полумуфту, которая выступом захватывает вторую полумуфту и вместе с ней поворачивает вал управления топливными насосами. Последний переводит рейки в положение нулевой подачи топлива независимо от объединенного регулятора, так как в этом случае сжимается проскальзывающая тяга регулятора. Дизель останавливается.

     Чтобы пустить дизель после его автоматической остановки, надо взвести предельный регулятор, освободить от его воздействия  вал управления топливными насосами. Для этого машинист поворачивает рукоятку, надетую на конец вала, против часовой стрелки и затем отпускает ее. Вместе с валом поворачивается рычаг. При этом через тросик поворот передается храповому рычагу, который своим выступом воздействует на выступ упорного рычага, заставляя его поворачиваться вместе с валом. Рычаг толкает промежуточный рычаг, а тот в свою очередь — рычаг. Вал поворачивается, а пружина натягивается. Рычаг тягой поворачивает зубчатую полумуфту, освобождая вал и подготавливая его к работе совместно с объединенным регулятором.

     Поворот валов механического усилителя  ограничивается упором рычага в болт, который отрегулирован так, что  рычаги устанавливаются со стрелой  обратного прогиба 1 мм. При отпускании рукоятки пружина поворачивает храповой рычаг. Через тросик поворот передается на вал, в результате чего рукоятка возвращается в исходное положение.  

2.2. Гидравлические и  пневматические усилители

     Гидравлический  усилитель - устройство для перемещения  управляющих органов гидравлических исполнительных механизмов с одновременным усилением мощности управляющего воздействия наряду с механическими, пневматическими и электрическими усилителями является одной из разновидностей усилителей – устройств, в которых осуществляется увеличение энергетических параметров сигнала за счёт использования энергии вспомогательного источника. Используются гидравлические усилители с дроссельным и со струйным управлением. Они состоят из управляющего устройства и исполнительного устройства. В гидравлическом усилителе рабочая жидкость из напорной магистрали поступает в систему управления через постоянные дроссели к переменным дросселям и рабочим камерам. Входной электрический сигнал через электромеханический преобразователь управляет положением заслонки. При её смещении изменяются соотношения проходных сечений рабочих окон гидравлического усилителя, изменяются давления в рабочих камерах, что вызывает перемещение золотника. Гидравлические усилители применяют для управления рулями на самолётах, тяжёлых грузовиках, автобусах, промышленных роботах.

     Центральным узлом различных гидравлических систем и электрогидравлических  сервомеханизмов являются гидравлические усилители, выполняющие усиление сигналов и управление гидравлическими исполнительными механизмами. В настоящее время существует большое число схемных и конструктивных разновидностей гидравлических усилителей. Однако все наиболее распространенные гидравлические усилители представляют собой так называемые дроссельные усилители, в которых при перемещении тех или иных частей происходит дросселирование потока рабочей жидкости, изменение сопротивления истечению путем деформации потока. В результате дросселирования изменяются расход и давление рабочей жидкости на выходе усилителей.

     Несмотря  на большое разнообразие гидравлических усилителей, в них можно подметить некоторые общие черты, которые и могут быть положены в основу классификации.

     Пневматический  усилитель предназначен для увеличения давления воздуха до величины, нужной для управления исполнительным механизмом. В корпусе этого усилителя имеются две камеры.

Пневматический  усилитель в регуляторах типа построен на базе звена сопло-заслонка. 
Пневматические усилители со струйной трубкой по своей конструкции аналогичны такого же типа гидравлическим усилителям и предназначены для преобразования незначительных усилий, образуемых датчиком, в сравнительно мощные потоки воздуха, направляемые в полости пневматического поршневого исполнительного механизма. Коэффициент усиления по мощности устройства можно значительно повысить, если к усилителю со струйной трубкой присоединить второй каскад усиления, выполненный, например, в виде золотника.

     Схема пневматического усилителя. Пневматический усилитель представляет собой устройство, преобразующее слабые усилия в пропорциональные им, но более сильные импульсы давления воздуха.

     Пневматический  усилитель с открытым соплом состоит  из двух блоков. 
Пневматический усилитель в приводе сцепления применяют на грузовых автомобилях, чтобы уменьшить усилие нажима на педаль при выключении сцепления. 
Пневматические усилители применяют для усиления мощности выходных сигналов регуляторов. Они входят в состав регуляторов или выполняются в виде отдельного элемента. Пневматический усилитель представляет собой механизм, в котором достаточно мощный поток энергии, предназначенный для приведения в действие регулирующего органа, управляется тем небольшим потоком энергии, который поступает в управляющий элемент и изменяется там по величине.

     Пневматические  усилители предназначены для  усиления сигналов по мощности и по давлению. Пневмоусилители делятся на два класса: дроссельные и струйные. Из дроссельных пневматических усилителей наиболее распространены усилители типа сопло - заслонка и золотники. Усилитель типа сопло - заслонка является частным случаем междроссельной камеры. К струйным усилителям относится струйная трубка. 
Пневматические усилители имеют высокий коэффициент усиления по мощности, они просты и надежны в действии.

     Пневматические  усилители - устройства, предназначенные  для усиления пневматических сигналов по давлению и расходу. Поэтому в пневмоавтоматике, так же как и электронике, принято разделять усилители на усилители давления и усилители мощности. Под мощностью пневматического сигнала понимают произведение массового расхода воздуха на давление.

     Золотниковые пневматические усилители по своей конструкции и принципу действия практически не отличаются от аналогичных гидравлических золотниковых усилителей.  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

2.3. Электрические усилители

     Электрический усилитель – это: устройство, построенное на полупроводниковых управляющих элементах и обеспечивающее совместно с источником питания усиление мощности входных сигналов.

 

  

 
 

Еи и Rн –   ЭДС и сопротивление источника сигнала.

ИП – источник питания.

Rн – сопротивление  нагрузки.

Говоря об усилении сигнала нельзя рассматривать это  как непосредственное преобразование мощности входного сигнала в мощный выходной, можно говорить только о том что маломощный входной сигнал, воздействуя на элементы усилителя управляет потреблением энергии в нагрузку от источника питания значительно большей мощности.

 - потребление 

коэффициент усиления

     По  назначению различают: усилители напряжения и мощности. Для усилителей напряжения характерно: входное сопротивление  во много раз больше выходного  сопротивления источника сигнала, а выходное сопротивление во много раз меньше сопротивления нагрузки.

     Для усилителей тока характерно: входное  сопротивление во много раз меньше входного источника сигнала. Выходное сопротивление во много раз больше сопротивления нагрузки. Для усилителей мощности характерно равенство сопротивления нагрузки выходному сопротивлению.

     По  форме усиливаемых сигналов различают: усилители гармонического сигнала  и импульсные усилители, по характеру  изменения во времени усиливаемого сигнала различают усилители  постоянного и переменного тока. По ширине полосы пропускания различают:

1) избирательные  усилители для них характерно  отношение: 

, где  верхние и нижние частоты пропускания

1)  широкополосные

Основные характеристики:

1. входное выходное  сопротивление 

     Входное сопротивление – это сопротивление  между входными зажимами усилителя, выходное сопротивление измеряется при отключенной нагрузке и при  нулевом входном сигнале.  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

2.4. Исполнительные механизмы

1. Электродвигательные исполнительные механизмы

Исполнительные  механизмы 

     по  виду энергии для питания  данных устройств применяются:

1. электрические исполнительные механизмы;
2. пневматические исполнительные механизмы.

 

2. Электромагнитные  исполнительные механизмы 

     По  виду питающего напряжения бывают:

1. электромагнитные исполнительные механизмы переменного тока;
2. электромагнитные исполнительные механизмы постоянного тока.

     По  величине перемещения исполнительной части:

2. короткоходовые (рис2.4.1);
3. длинноходовые (рис2.4.2).

     

     1 – сердечник, на котором  - катушка  3; 2 – якорь (подвижная часть).

     Принцип действия:

     При подаче напряжения в катушку возникает  магнитодвижущая сила, которая создает  тяговое усилие между 2 и 1. Следовательно  якорь притягивается к сердечнику. Величина тягового усилия  определяется по формуле:

,

     где I – ток в катушке

     W – число витков

     G – магнитная проводимость в зазоре между 2 и 1

     Х – расстояние между 2 и 1.

     Для короткоходовых (рис1) х =3 5мм.

     Для рис 2 х =50 150мм.