Герц Е.В. - Пневматические устройства и системы в машиностроении - 1981 (1053454), страница 44
Текст из файла (страница 44)
9.1, г, соударение встречных питающих потокои воздуха под давлением рп препятствует засорению выходных отверстий и паза выключателя твердыми частицами; когда заслонка опускается, соударение встречных потоков прекращается, давление ра на выходе выключателя понижается, в результате чего переключается присоеднненный струйный логическцй элемент; при отводе заслонки в исходное положение давление ра повышается и элемент перекллочается в первоначальное состояние); 4) создание потоков в результате соударения истекающих струй и потопов (используется в струйных измерительных кольцевых датчиках (рис. 9.1, д) и элементах с несколькимп соударяющимися под углом струями); б) изменение режима течения среды (имеет место в акустических элементах н турбулентных усилителях; при отсутствии управлясощего сигнала ру у турбулетного усилителя, приведенного на рис. 9.1, е, ламинарная струя под давлением питания рп обеспечивает на выходе сигнал ра, поступающий на вход струйного дискретного или аналогового элемента; прп наличии управляющего сигнала р ламинарная струя турбулизуется и сигнал р» становится равным нулло); 6) отклонение струи вследствие соударения струй (рис.
9.!,ж) и в результате притяжения струи н стецне (см. рис. 9.1, з, и). с!аста в одном и том же элементе струйной СУ используются несколько гндромехазических явлений. В путевом выклсочателе (рнс. 9.1, к), например, используются эффекты соударсния струй н прерывания струи твердым телом. Рабочий процесс струйных логических элементов системы сВолга» основзн на эффектах соударения струй, притяжения струн к твердой стенке и внутренней обратной связи. )Тринциллос действия струйных дискргтносл и аналоговых злеменплоа «Волга». Картина течении в рабочей камере струйного дискретного элемента изображена на рис. 9.2, а.
Силовая струя, вытекая из канала питания 3 в камеру элемента, ограниченную стенками ! и 2, эжектирует среду из онружающего пространства, поэтому в зоне между силовой струей н стенками давление ниже атмосферного. !1оложенне струп становится неустойчивым и струя отклоняется к одной из стенок, Прп этом пространство для прохода эжектируемой среды ~о одну сторону от силовой струи уменьшается. Давление с этой стороны струи надает, что приводит к увеличению кривизны струн.
Процесс яскривлення струп нарастает лавинообразно до тех пор, пока струя не нритянется к стенке 1. Давление рл в полости у стенки ! уменьшается, а давление р, а полости у стенки 2 возрастает и струя удерживается у стенки 1 за слет поперечного перепада давлений Лр =- рс — рц Г!ри этом часть силовой струи, называемая отраженным потоком, отсекается дефлектором 4 и направляется в область между струей и стенкой 2, в результате чего со стороны стенки 2 давление достигает величины, равной рл + р „ где р,, — давление потока обратной связи, определяемое иеличиной отраженного йотока и геометрическими параметрамн камеры элемента. Увеличение расхода воздуха, подаваемого в управляющий канал 5, принодит к отклонению струи в сторону стенки 2.
При этом отсеиаемая дефлеитором 4 208 часть струи растет, что приводит к увеличению в волости у стенки 2 давления, препятствующего отилонеипю струи, т. е. возникает отрицательная обратная связь. Этот процесс продолжается до тех пор, пока не будет достигнуто критическое взаимное положение струи и разделителя, при котором изменится режим обтекания дефлектора. При этом возникает отраженный поток с противоположной стороны дефлеитора, обратная связь становится положительной и процесс переключения струн к стенке 2 происходит лавинообразно. Аналогнчно протекает процесс переключения струи от стенки 2 к стенке 1.
Давления в управляющем канале, при которых происходит смена режимов обтекания дефлектора и переключение струи, называют давлением срабатывания и давлением отпускания. Работа струйных аналоговых усилителей основана на соударении управляющей и силовой струй, направленных под углом друг к другу. В результате их соударения вознпиает результирующий поток, направление которого не совпадает с направлением взаимодействусощих струй. Для двух струй, соударяющихся под прямым углом (рис.
9.2, б) угол отклонения сс результирующего потока в первом нриближении р Ь гиа = — =- —, где йм 1с — иоличества движения соударяющихся струй, р„и рп — давление в упранлялошем и питающем каналах; Ьн и ܄— ширина управляющего и питающего каналов. Требования, предъявляемые к элементам струйной техники. Для характеристики элементов струйной техники основными янляются следующие показатели: быстродействие, потребляемая мощность; логические возможности; помехоустойчивостьй надежность; температурный диапазон; стоимость.
Хорошие значения этих показателей у элементов струйной техники делают целесообразным применение струйных систем управления для автоматнзацин в различных отраслях народного хозяйства, в толс числе и в машиностроении. Конструктивное оформление. В связи с тем, что функции и области применения струйных систем управления различны, к настоящему времени выявлено несиолько видов конструитивного оформления струйных элементов. 1. Функциональные модули, предназначенные для построения вычислительных устройств, представляют собой платы, на которых выполнены несколько (два и более) логических элементов и коммуникационные каналы. Такое конструктивное решение обеспечивает максимальную плотяость монтажа, т. е.
наибольшее число элементов на единицу обьема устройства. 2. Струйные элементы, предназначенные для сборки в пакеты. Плотность монтажа ниже, чем в первом случае, поскольку на каждой фунициональной плате выполнен только одвн элемент. 3, Струйные элементы н модули, имеющие штуперы и предназначенные для монтажа как гибкими шлангами, так и с помощью печатных плат. Преимущества таках элементов — простота технологического процесса ик производства и, простота обсчуживаяия построепньлх на их базе струйных СУ. Элементы данного типа являются нонниными в комплексе струйных элементов «Волга».
Хараклмрисшики. Работу струйных дискретных и аналоговых элементов, а также внешних устройств струйной техники оценивают с помощью стзтических и динамических характеристик. К статичесипм характеристикам относятся: входная (рис. 9.3, а), представляющая собой зависимость входного расхода () от входного давления рн в управляющем канале; входная характеристика йозполяст оцепить входные расходы элемента при различных режамах его работы и, следовательно, дает возможность правильно согласовать источник сигнала (струйныи путевой выключатель, струйный элелсент и др.) с управляющими входами элементов; выходная (рпс. 9.3, б), представляющая собой зависимость расхода в выходном канале от давления ра в этом же ианале; по выходной характеристиие определяют нагрузочпую способность элемента (датчика, путевого выключателя н т. п.) нри работе его с логическими элементами нли другими устройствами; 209 0«» 0» 01 р» ф Р» ш б гц «00 000 200 100 0,1 ог ог о д,удмф(00 А аг гг Рис.
Э.З. Хара«гери«тини Ли««ретин» «»ем«нтов р» 04 Дб ! дч а,б) рб а( оу /100 '»гйг рвс, 0«4. Характерна»ню» аиааэгавмх т«и»мтеа«а 210 характеристика переключения (рис, 9.3, в), представтяюшая собой зависимость давления (расхода) па выходе элемента от давления (расхода) на любом из его входов. По харантеристиие переключения опредечяют порог срабатывания элементов, помехоустойчивость при их совместной работе. На рис. 9.3, г приведена схема для снятия динамических хараитеристик элемента, к которым, в частности, относится показанная на рнс.
9.3, д зависимость пропускаемой частоты от давления на входе. Это давление зависит от нагрузки, т. е. от числа элементов, подключенных к выходу элемента, н от сопротивления линий связи. Работа аначоговых усилителей описывается статической характеристнной (рис. 9.4, а, б), которая показывает зависимость разности давлений на выходах 𻻠— р»» бг'« от разности давлений на управляющих входах ' " .= — Отношение 𻻠— Ргг брг 04 разности выходных давлений к равности давлений управления называется коэффициентом усиления по давлению.
Введение отрицательной обратной связи в аналоговом усилителе обеспечивает его работу в релейном режиме. Характеристика переключения и схема релейного усилителя, который часто называют триггером 1Вмитта, показаны на рнс. 9.4, в, г. Быстродействие Основным показателем быстродействия струйного элемента считают среднее время задержки распространения сигнала на один элемент при его включении и отключении, иначе говоря время от момента подачи сигнала «1» на вход до момента, когда выходной сигнал достигнет значения «1». Быстродействие устройств оценивается временем задержки и информации как в элементах, таи и в линиях связи, а быстродействие счетных триггеров определяется максамальной частотой счета входных импульсов.
Наибольшее быстродействие имеют струйные элементы, построенные с использованием соударения струй; эффекта Коанда и эффекта внутренней обратной связи, У турбулентных усилителей быстродействие ниже, Обычно время переключення струйных логических элементов не превышает одной миллисекунды н зависит от геометрических размеров струйных элементов, давления питания и других фанторов. Потребляемая мощность. Мощность, потребляемая одним струйным элементом, мала и обычно не превышает сотых или десятых долей ватта.
Однако при построении больших управляюшнх устройств потребляемая могцность может оказаться значительной. Поэтому комплекс элементов «Волга» имеет о своей номенклатуре как элементы болин»ого размера, предназначенные для построения несложна»х устройств струйной автоматики, так и элементы малого размера с малой потребляемой мощностью для более сложных управляюших устройств. Элементы первого типа отлвчаются большим сечением питающего и других каналов н поэтому они менее требовательны к очистке питающей среды. Уменьшение мощности, потребляемой элементамн, достигается: снижением уровня давления питанвя струйных элементов прн оптимальных проходных сечениях каналов; у элементов «Волга» минимальное давление питания равно 1,5— 2 кПа; уменьшением проходного сечения канала питания струйных элементов; присмлемое минимальное сечение ианала питавия зависит как от технологических возможностей, так и от ус«азий работы управчяюших устройств (от степени очистки питаюшей среды и ряда других факторов); кроме того, снижение потребляемой мощности может быть обеспечено при проектировании управляющего устройства путем определения минимального числа логических и других элементов, входящих н управляющее устройс~во, и выбора рационального источника питании.
Лля струйных СУ с большим числом элементов чаще всего наиболее экономичным источником питания является вентилятор, Но в качестве источника питания сети низкого давления можно использовать и обычную заводскую сеть сжатого воздуха. В этом случае необходимо обеспечить хорошую очистку воздуха от влаги и механических частиц, а также использовать эжекторы, которые за счет подсоса воздуха из окружающей среды (то шее из выхлопного коллектора струйяого управлявшего устройства) позволяют существенно уменьшить потребление сжатого воздуха.
Логические возможности для систем струйных элементов определяются следующими поназателямн: числом входов; нагрузочной способностью; наличием двух взаимно инверсных выходов, что позвачяет снимать одновременно как прямое, так и инверсное значение логической функции; числом логических функ. ций, реализуемых одним элементом; возможностыообъедвнения элементов в схемы для реализации различных логических функций и цифровых устройств; совместимостью по уровням сигналоа с другими системами элементов; наличием элементов, способных работать при длинных линиях связи, наличием индикаторных н других устройств. У системы струйных элементов «Волга» все перечисленные показатели находятся на современном уровне.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
