Артоболевский И.И. - Теория механизмов и машин (1073999), страница 82
Текст из файла (страница 82)
Если приведенные моменты Мп и М, движущих сил и сил сопротивления являются функциями угловой скорости м, то механизм всегда работает устойчиво с некоторой угловой скоростью ох начального звена, величина которой определится точкой пересечения кривых Мд — — Мп(ах) и М, = М,(м). В самом деле, если угловая скорость м уменьшится и будет равна ах (рис. 19.!3), то момент Мд увеличится, а момент М, ух1еньшпххих и, следовательно, возникйет восстанавливающий момент Мп Мо) б> и начальное звено механизма возвратится к прежней устойчивой угловой скорости ах . Если угловая скорость м увеличится н будет равна оха (рис.
19.!3), то возникнет момент М,— М,(б, 397 $ вв. Овщля постлновкА 3АдАчи и звено приведения будет также возвращаться к прежней устойчивой угловой скорости в~ . 4'. Рассмотренный в настоящем параграфе метод определения момента инерции маховика является приближенным. Величину момента инерции маховика можно уточнить, если после определения его момента инерции приближенным методом построить одним из способов, указанных в 9 74, кривую угловой снорости вэ на участке ~Р , (рис. 19.12, а) и определить, значительно ли отклоняются полученные значения для оы,„ и ы ,„ от заданных. Если вти отклонения значительны, то, увеличив или уменьшив полученное приближенное значение для момента инерции маховика, можно получить более точное решение задачи.
Глава 20 ВВЕДЕНИЕ В ТЕОРИЮ РЕГУЛИРОВАНИЯ 9 89. Общая постановка задачи 7'. Как показано в 9 82, 2', при периодических колебаниях скоростей начального звена. машины (звена приведения механизма) во время установившегося и неустановившегося движений необходимо соединить начальное звено регулируемого объекта с особым механизмом, носящим название скоростного регулятора. Задача регулятора состоит в установлении устойчивого (стационарного) изменения скорости, режима движения начального звена регулируемого объекта, что может быть достигнуто выравниванием разницы между движущими силами и силами сопротивления. Если по каким-либо причинам уменьшается полезное сопротивление и регулируемый объект начинает ускорять свое движение, то регулятор автоматически уменьшает приток движущих сил.
Наоборот, если силы сопротивления увеличиваются и регулируемый объект начинает замедлять свое движение, то регулятор увеличивает движущие силы. Таким образом, как только нарушается равновесие между движущими силами и силами сопротивления, регулятор должен вновь их сбалансировать и заставить регулируемый объект работать с прежними или близкими н прежним скоростями. Конструкции регуляторов и схемы регулирования разнооб. разны. Например, в практике применяются так называемые центробежные регуляторы, плоские и пространственные, в которых используется центробежная сила инерции. Имеются также инерционные регулятора, использующие тангенциальные силы инерции. Применяются регуляторы электрического типа и др. 2'. Хотя конструкции механизмов регуляторов и схемы регулирования различные, но в большинстве случаев автоматическое регулирование выполняется по схеме замкнутого контура. Прин- 398 Гл. 20.
ВВЕДЕНИЕ В ТЕОРИЮ РЕГУЛИРОВйНИЯ ципиальная схема автоматического регулирования по замкнутому контуру представлена на рис. 20А. Регулируемый объект 1 находится под внешним воздействием источника возмущения 2. В результате этого воздействия происходит отклонение регулируемого параметра от заданного. Эти изменения воспринимаются чувствительным элементом 3, который передает необходимую информацию регулирующему органу 4, восстанавливающему заданный параметр у регулируемого объекта: 1 — 3 — 4 — 1 (обратная связь). Регулируемый объект 1 посредством обратной связи воздействует на чувствительный элемент 3, который в свою очередь 1 действует на регулируемый объект 1. На рис.
20.! дана простейшая схема системы автоматического регулирования. Обычно в состав системы автоматического регулирования входят различные допол.мв'. -. Р-у - нительные устройства, обеспечивающие роввния; ! — Регулируемый осьект; 2 — источник вов. НадсжНОСТЬ ДЕЙСТВИИ ЭТОЙ СИСТЕМЫ. мхшений; й — чтвствитель- В машинном агрегате регулируемым иый элемент; Š— регулнру шнй ор. объектом обычно бывает двигатель, а ис- точником возмущения является рабочая машина, приводимая в движение двигателем.
Чувствительный элемент может быть механическим устройством, чаще всего механизмом регулятора центробежного типа, или электрическим типа тахогеиератора, представляющего собой электрический генератор, развивающий напряжение, пропорг циональное угловойскорости,Этим л напряжением можно пользоваться для воздействия на регулирующий 1 орган. Регулирующие органы мсгут быть различными в зависимости от технологического назначения л машины.
о Рис. 2й.й. схема прямого регулнро- 3 . Рассмотрим некоторые схе- ввниЯ ывшинного вгрегвтш ! — Лвнгв- МЫ ЕВТОМВТИЧЕСНОГО рЕГуЛИРОВВ- йель; 2 — рвйочвя машина: й — регу. лятор; Š— ввслоикв пвРопроводв НИЯ УГЛОВОЙ СКОРОСТИ НаЧаЛЬНОГО звена машинного агрегата. На рис. 20.2 показан машинный агрегат, состоящий из рабочей машины 2 и теплового двигателя 1. Чувствительным элементом является центробежный регулятор 3.
Регулятор состоит нз двух тяжелых шаров К, сидящих на звеньях АС и В0. Эти звенья входят во вращательные пары С и Р со звеньями СЕ и сгР, которые в свою очередь входят во вращательные пары Е и Р с муфтой )х', имеющей Возможность свободно скользить вдоль направляющей г — г. Звенья АС и В0 связаны пружиной Е, стремящейся сбли. $8К ОВШАЯ ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ вить шары. Регулятор приводится в движение от начального звена двигателя посредством промежуточного механизма, например парой конических колес Н и б. При вращении начального звена двигателя с угловой скоростью 99, регулятор вращается с угловой скоростью ! 99 = 99,—, и,, где и,р есть передаточное отношение от начального звена к регулятору.
При различных угловых скоростях 99, начального звена муфта У занимает различные положения. С муфтой 19' соединен рычажный механизм, увеличивающий или уменьшающий подачу движущей энергии Рк (например, пара или газа) в двигатель. Этот механизм состоит из звеньев О)г и гг Т и заслонки 4. Палец М, принадлежащий звену 01г, скользит в направляющих, принадлежащих муфте 19'. Предположим, что в результате уменьшения сил полезных сопротивлений в рабочей машине 2 угловая скорость 99, регулятора увеличилась.
Тогда шары К под действием центробежных сил будут удаляться от оси вращения г — г и муфта У будет перемещаться вверх. При этом звено КТ будет действовать на заслонку 4, которая, опускаясь вниз, уменьшит сечение канала, по которому поступает в двигатель 1 рабочее вещество (пар, газ и т. д.). Тогда движущие силы уменьшатся, угловая скорость 999 также уменьшится, муфта У начнет перемещаться вниз, и следовательно, заслонка 4 будет перемешаться вверх, увеличивая сечение канала. После увеличения подачи движущей энергии процесс может снова повторяться и т. д. Таким образом, работа регулятора представляет собой некоторый колебателвный процесс.
Регулятор отзывается автоматически на изменение величины угловой скорости начального звена двигателя и обеспечивает подачу необходимой энергии для передвижения регулирующего органа. Следует отметить, что описанный способ регулирования обладает тем недостатком, что после сброса нагрузки угловая скорость оказывается несколько выше той, с которой двигатель вращался до сброса нагрузки, хотя движение машинного агрегата вновь получается установившимся, но скорости этого движения уже иные и несколько больше, чем в начале процесса регулирования.
Чтобы избежать указанного изменения скорости, в технике применяются более сложные схемы регулирования. Описанная система регулирования называется системой прямого регулирования, так как в ней регулятор непосредственно соединен с механизмом, увеличивающим или уменьшающим подачу движущей энергии. 4'. В рассмотренном примере перемещение заслонки 4 производится за счет центробежных сил шаров регулятора. В иекото- чоо Гл. 22, ВВЕДЕНИЕ В ТЕОРИЮ РВГУЛИРОВДНИЯ рых случаях этих снл может оказаться недостаточно для перемещения заслонки, тогда необходимо включить в схему регулирования вспомогательный источник энергии, называемый сервомогпором.
Такие системы называются системами непрямого регулирования. На рис. 20.3 показана схема непрямого регулирования. Эта система имеет те же основные элементы, что и в принципиальной схеме автоматического регулирования (рис. 20А), но перемещение г регулирующего органа 4 (заслонки) происходит посредством гидравлических сервомоторов. Пусть, к22' ~ ' например, угловая скорость пз, начального звена машинного агрегата увеличилась. Тогда муфта 3! 1 б Г к ~ начнет подниматься и через систе- г ч~ 22 . уз ы ы з. в„„„рз, „„„...рь кам 7 и 8 нагнетается масло под УЗ постоянным давлением.
При равновесном режиме маслопроводы 00 и 11 перекрыты золотником 5. При подъеме золотника 5 масло по трубопроводам 8 и б начнет поступать в нижнюю полость цилиндра 12 сервомотора, поршень 13 пеРис. 20.2. Степ» веприного регулиро. рЕМЕСтнтея ВВЕРХ И СИСтЕМОй рЫЧаваниа машинного шрегатш 1 — Данта. ГОВ ОПУСТИТ ЗВСЛОНКу 4, уМЕНЬШая тель: 2 — рабочая машина: 2 — чувствительнып злемент; е — заслонка; доСтуП дВИЖущЕй ЭНергии Рд. При б — золотник; б, 7, б, 2, 1О, 11 — маслопроводы; 12 — цилиндр сервомотора; ДВижении поршня 13 ВВерх масло, !2 — поршень сервомотора; 1б — Ло. НВХОДЯЩЕЕСЯ В ВЕРХНЕЙ ПОЛОСтн полнительнае звена: 12 — рычаг; 1б шток поршня 12 ' цИДИНДра !2, ПО ТрубоПроВоду 10 и маслопроводу 9 вытесняется в приемник масла. После того как заслонка 4 опустится, угловая скорость озз уменьшится, муфта У начнет опускаться вниз, зо.
лотник 5 перекроет трубопроводы б и 10, и доступ масла в цилиндр 12 сервомотора прекратится. После возвращения золотника 5 в исходное положение процесс регулирования должен закончиться. Рассмотренная система регулирования обеспечивает поддержание постоянной установившейся угловой скорости начального звена и носит название астатической системы регулирования.
Чтобы регулятор во всех случаях регулирования выключал сервомотор, рассмотренная система регулирования снабжается дополнительным звеном 14, входящим во вращательные кинематические пары О и А со звеном 15 и штоком 16 поршня 18, а звено 15 входит во вращательную пару М с муфтой 32. При этом точка О освобождается от закрепления со стойкой. Звено 14 и шток 16 показаны на рис. 20.3 штриховой линией.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
