Наземцев А.С., Рыбальченко Д.Е. - Гидравлические и пневматические системы. ч.2 Гидравлические приводы и системы. Основы (1053469), страница 4
Текст из файла (страница 4)
В большинстве случаев исполнительные механизмы приводов технологического оборудования имеют жесткую или кинематическую связь с объектом управления, что позволяет по состоянию их выходных звеньев * Устройство, машина и вообще какая-либо система называются автоматическими, если они выполняют по заданной программе без непосредственного участия человека все операции в процессе получения, передачи и использования энергии, материалов и инФормации. За человеком остаются лишь Функции наладки, настройки и общего наблюдения за работой машин. щими из порядкового номера цепи и кодового числа.
Энергообеспечивающая часть привода не может быть отнесена к какой-либо цепи управления, так как она питает одновременно несколько цепей управления. Поэтому ей всегда присваивают на схемах порядковый номер «О». Присвоение кодового числа конкретному элементу может осуществляться разными способами: для сложных схем применяется сквозная порядковая нумерация, для более простых схем код формируют по определенным правилам (табл. 1.1).
1. Структура гидроприаодов Силовая часть привода "',"". ' 4фФ« Исполнительная подсистема Направляющая и регулирующая .Е-" пццсистема я( 'е' Управляющая часть привода Поток информации Логико- вычислитепьная подсистема Информационная подсистема Энергообеспечиээющзя подсистема Ф Ф Ф ш 5~ Энергообеспечивающвя подсистеме управляющей части привода Рис. 1.4. Структурная схема САУ Устройства, входящие в управляющую часть привода, по функциональному назначению делят на две подсистемы: а информационную (сенсорную); в логико-вычислительную (процессорную).
В информационную псдсисглему входят различного рода устройства ввода внешних управляющих сигналов, а также датчики и индикаторы. Если внешние управляющие сигналы («Пуск», «Стоп», «Аварийный останов» и т.п.) вводит в систему оператор, то датчики автоматически «собирают» информацию о состоянии объекта управления, а индикаторы визуализируют необходимую для оператора часть этой информации.
Логико-вычислительная лодсисгпема осуществляет обработку введенных управляющих сигналов в ссютветствии с заданной программой и вывод их на устройства управления энергией в силовой части привода. Из схемы, приведенной на рис. 1.4, следует, что в САУ сигналы передаются по замкнутому контуру. При этом реализуется основной принцип построения САУ, который заключается в применении обратной связи, обеспечивающей передачу информации об изменении состояния объекта управления (или', как в нашем случае, — о состоянии исполнительного механизма) в систему управления.
В зависимости от условий эксплуатации„требований безопасности или степени сложности силовой части привода его управляющая часть может быть реализована на базе пневматических, электрических или электронных средств автоматизации. Управляющая часть привода не является предметом рассмотрения настоящего учебного пособия. Хотя для полноты представления на схемах эта часть была представлена, элементная база и принципы ее построения в электрогидравлических приводах приводятся в первой части учебного пособия «Пневматические приводы и средства автоматизации», раздел 9 «Релейно-контактные системы управления». 15 судить о соответствующем состоянии объекта.
Системы автоматического управления технологическими объ- ектами, организованные подобным образом, имеют структурную схему, представленную на рис. 1.4. 2. Физические основы функционирования Гидросистем В гидроприводах и системах применяются различные рабочие жидкости, физические свойства которых удовлетворяют условиям эксплуатации, Несмотря на существенные отличия свойств, процессы и явления, происходящие в различных жидкостях в состоянии равновесия или движения, подчиняются единым физическим законам. Раздел механики, в котором изучают равновесие и движение жидкости, а также силовое взаимодействие между жидкостью и обтекаемыми ею телами или ограничивающими ее поверхностями„называют гидромеханикой. Науку о законах равновесия и движения жидкостей и о способах приложения этих законов к решению конкретных технических задач называют гидравликой.
В гидравлике рассматривают, главным образом, потоки жидкости, ограниченные и направленные твердыми стенками, т.е. течения в открытых и закрытых каналах — в руслах рек, в трубопроводах, в элементах гидромашин и других устройствах, внутри которых протекает жидкость'. При этом к понятию «жидкость» относят все тела, для которых свойственна текучесть, т.е. способность сильно изменять свою форму под действием сколь угодно малых сил.
Таким образом, под термином «жидкость» понимают как обычные жидкости, называемые кепельными, так и газы. Для капельных жидкостей характерным является то, что они, будучи в малом количестве, под действием сил поверхностного натяжения принимают сферическую Форму, а в большом количестве — обычно образуют свободную поверхность раздела с газом. Важной особенностью капельных жидкостей является и то, что они ничтожно мапо изменяют свой объем при изменении давления, поэтому их обычно считают несжимаемыми. Газы, наоборот, могут значительно уменьшаться в объеме под действием давления и неограниченно расширяться при его отсутствии, т.е.
они обладают большой сжимаемостью. В дальнейшем под термином «жидкость» будем понимать именно капвльную жидкость. В начале своего развития гидравлика представляла собой теоретическую науку — математическую механику жидкости или гидромеханику. Используя сложный математический аппарат и принимая некоторые допущения в отношении физических свойств жидкости, эта наука рассматривала движение жидкости по упрощенным схемам. Но методы математической гидромеханики не позволили решить целый ряд практических задач. В связи с этим стала развиваться практическая наука — техническая механика жидкости, решающая инженерныв задачи методом упрощения гидравлических явлений, но с введением в теоретические уравнения поправочных коэффициентов, полученных в результате эксперимента. В современной пкдравпике для достоверного математического описания исследуемых явлений используют как чисто теоретические методы, основанные на применении законов механики, так и зависимости, полученные экспериментальным путем.
Поэтому различие в методах этих двух ветвей одной и той же науки постепенно исчезает. Современная гидравлика представляет собой самостоятельную, сформировавшуюся отрасль знаний, находящую применение в различных областях техники. 2.1. Силы, действующие в зкидксстн. Давление Вследствие текучести (подвижности частиц) в жидкости не действуют сосредоточенные силы, а только непрерывно распределенные по ее объему или поверхности. В связи с этим силы, действующие на объем жидкости и являющиеся по отношению к ней внешними, разделяют на объемные (массовые) и поверхностные. К объемным силам относятся силы тяжести и силы инерции, а к поверхностным — силы, обусловленные воздействием соприкасающихся с жидкостью тел (твердых или газообразных) или же соседних объемов жидкости, * Задачи, связвнныв с внешним обтеканием твл сплошной средой, которое имеет место при движении твердого тела в жидкости или газе (воздуха), рассматриааЮт а аарогидромаканикв.
2. 1. Силы„действующие в жидкости. Давление Далее более подробно остановимся на рассмотрении поверхностных сип, поскольку, согласно третьему закону Ньютона, жидкость действует на соприкасающиеся с нею тела с такими же силами, но в противопсложном направлении. В общем случае поверхностная сила Л, действующая на площадке А, направлена под некоторым углом к нвй, и ее можно разложить на нормальную т" и тангенциапьную Тсоставляющие (рис.2.1). Первая называется силой давления, а вторая — силой трения.
Рис. 2.1. Разложение поверхностной силы на две составляющие Массовые и поверхностные силы в гидромеханике рассматривают в виде единичных сил, отнесенных к единице массы и единице площади соответственно. Таким образом, единичная поверхностная сила, называемая напряжением поверхностной силы, раскладывается на нормальное р и касательное напряжения г.
Нормальное напрюкение, т.е. напряжение силы давления, называется гидромеханическим давлением, или просто давлением. Давление. Давление является одним из важнейших физических параметров, используемым, как в расчетных целях, например для определения расхода, количества энергии жидкости, так и для контроля и прогнозирования безопасных и эффективных гидравлических режимов работы элементов гидросистем.
Итак, давлением р называют отношение абсолютной величины нормального, т.е. действующего перпендикулярно к поверхности тела, вектора силы т к площади этой поверхности А: Поскольку в международной системе единиц СИ (см. приложение П1А) единицей площади является мз, а единицей силы — Н (ньютон), то единицей измерения давления будет Н/м'. Эта единица носит название паскаль и обозначается Па: 1 Па = 1 Н/мз. Давление измеряют в различных единицах (см.
приложение П1.2), однако следует применять единицу измерения паскаль (Па), а также производные от нее, такие как килопаскаль (кПа = 10з Па), мегапаскапь (МПа = 10' Па) и т.п:, в виде исключения используют бар (бар): 1 бар = 10' Па = 10' кПа = 0,1 МПа. На практике давление могут измерять относительно двух различных уровней (рис. 2.2): в уровня абсолютного вакуума, или абсолютного нуля давления — идеализированного состояния среды в замкнутом пространстве, из которого удалены все молекулы и атомы вещества среды; в уровня атмосферного, или барометрического, давления (ГОСТ 8.271 — 77). Атмосферным давлением называют давление атмосферного воздуха на находящиеся в нем предметы и на земную поверхность и обозначают р, .
В кжкдой точке атмосферы атмосферное давление определяется весом вышележащего столба воздуха; с высотой его значение уменьшается. Атмосферное давление меняется в зависимости от погодных условий и географического положения местности; на уровне моря его значение 2. Физические основы функционирования гидросистем колеблется от 0„098 до 0,104 МПа (от 0,98 до 1,04 бар). Среднее значение р „составляет 0,101325 МПа (1,01328 бар). Рис. 2.2. Системы отсчета давления Давление, измеряемое относительно абсолютного вакуума, называют абсолюгпным давлениемр,з, (атмосферное давление — это абсолютное давление земной атмосферы). Давление, которое больше или меньше атмосферного, но измеряется относительно атмосферного, называют соответственно избыточным давлением р„,з или еакууммегприческим давлением р, (давлением разрежения).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
