Вибір виконавчих механізмів

В АСК виконавчі механізми використовуються як приводи регулюючих органів (клапанів і заслінок). Виконавчий пристрій змінює або підтримує на заданому рівні технологічний параметр зміною кількості продукту, що протікає через них, у відповід­ності до командного сигналу, шляхом переміщення дросельного елемента. Таким чи­ном, ВМ має розвинути певне перестановив зусилля або момент. Ці параметри мають бути тим більшим, чим більша величина неврівноважених сил і сил тертя РО і чим вищі вимоги до точності позиційної установки дросельного елемента, тобто точності ходової характеристики системи ВМ - РО.

Неврівноваженість РО має значний діапазон, тому, очевидно, ВМ при однаковій необхідній точності ходової позиційної установки їх дросельних елементів будуть ма­ти різні силові характеристики.

Вибір пневматичних мембранних пружинних механізмів

Пневматичний пружинний механізм (умовне зображення на рисунку 4.5) має верхню та нижню кришку, між якими затиснута мембрана з жорстким центром. Мемб­рана підперта спіральною пружиною, що охоплює шток.

 

а) принципова схема;                                       б) структурна схема.

Рисунок 4.5 - Мембранний пружинний механізм

 

Структурна схема ВМ (рис.4.5б) складається з двох ланок - чутливого елемен­та (мембрани) і пружини. Мембрана перетворює командний тиск Р_к в зусилля Q _вм, яке в свою чергу у другій ланці перетворюється у величину ходу штока ВМ S_bm.

Коефіцієнти підсилення цих ланок  і структурної схеми відповідно

де F- ефективна площа мембрани ВМ;

С_п - жорсткість пружини. Умова рівноваги на ВМ має вигляд

Тоді

                                  (4.1)

де S_y - умовний хід штока ВМ;

P ₁ і P₂ - граничні значення командного тиску (як правило, Р ₁= 0.02 МПа і Р₂=0.1 МПа).

В ідеальному випадку, коли неврівноважені сили N рівні нулю, а ефективна площа мембрани постійна і не залежить від ходу штока і матеріалу мембрани

.                                    (4.2)

Реально ж, коли N ¹ 0 і крім того має місце похибка ходової характеристики ВМ

                                 (4.3)

де S_T - абсолютна похибка ходової характеристики ВМ за рахунок тертя в ВМ, а також зміни ефективної площі мембрани.

Абсолютне розузгодження ходу штока ВМ складає

                                    (4.4)

Тоді відносна похибка ходової характеристики ВМ визначається із залежності

                                    (4.5)

З врахуванням (4.1) та (4.2), та враховуючи зменшення F порівняно з номіналь­ним, одержимо

                            (4.6)

 де  - власна відносна похибка ходової характеристики ВМ, яка приведена в таблиці 4.1.

З рівняння (4.6) слідує, що зменшення d S досягається збільшенням ефективної площі мембрани або величини командного тиску. Другий метод ефективніший і досягається застосуванням позиціонерів.

Таблиця 4.1 – Метрологічні характеристика ВМ

Тип ВМ	Клас точності	δ SΒ М, %
МИМ з позиціонером МИМП	2.5	±2.5
МИМ без позиціонера	4.0	±4.0

Величина F ( P ₂ - P ₁ ) представляє собою перестановочне зусилля мембранного ВМ при зміні командного тиску (Р₂-Р₁) і загальмованому штоці. Тому щоб ВМ забезпечив відносну похибку ходової характеристики не більше d S при неврівноваженості РО, рі­вної N, і при похибці самого ВМ d S _ВМ, необхідно вибрати ВМ із перестановочним зу­силлям

                                 (4.7)

де d S - допустима відносна похибка ходової характеристики ВМ у відсотках.

Оскільки величина (Р₂-Р₁) відома, то з виразу (4.7) визначаємо необхідну ефек­тивну площу мембрани F. Ефективну площу мембрани F_еф можна підрахувати за фор­мулою

де D-діаметр защемлення мембрани, см;

d-зовніпшій діаметр опорного диска, см.

При розрахунках приймають d » 0.81 D.

За величиною діаметра защемлення мембрани стандартизовано 6 типорозмірів ВМ:           D, мм  - 160; 200; 250; 320; 400; 500.

                                         F _еф, см² - 160; 250; 400; 630; 1000; 1600.

Знаючи необхідне F з даного ряду, вибирають такий типорозмір ВМ із найближ­чим більшим F _еф, для якого справджується   нерівність F _еф ³ F.

Для даного ВМ знаходять відповідний діаметр защемлення мембрани D і розра­ховують d.

Хід ВМ також стандартизований (табл. 4.2). Установлюючи в одному типоро­змірі ВМ пружини різної висоти й жорсткості можна одержати різні значення ходу.

Таблиця 4.2 – Ходові характеристика мембранних ВМ

Діапазон зміни вхідного сигналу, МПа	Тип ВМ і вид дії	Умовний хід штока, мм, при D, мм
		160	200	250	320	400	500
0.02-0.1	МИМ прямої і зво­ротньої дії	6; 10	10; 16	16; 25	25; 40	40; 60	60; 100
0.02-0.06	МИМП прямої дії	10	16	25	40	60	100
0.13-0.2	МИМП зворотньої дії дії ДО	10	10	16	25	40	60

Перестановочне зусилля розраховується за формулою

,

де Р-максимальний тиск повітря в робочій камері ВМ,

Q ₁-зусилля пружини.

⇐ Предыдущая45678910111213Следующая ⇒

Поделиться: