если заслонка максимально приближена к соплу какое давление в линии сопла
Большая Энциклопедия Нефти и Газа
Сопло-заслонка
Сопло-заслонка представляет собой устройство управления, предназначенное для создания регулируемого гидравлического сопротивления. Жидкость под давлением истекает из сопла, встречая на пути истечения заслонку. При уменьшении этого расстояния расход жидкости из сопла уменьшается, и наоборот. [1]
Устройство сопло-заслонка работает следующим образом. Если заслонка отходит от сопла, то расход воздуха из сопла увеличивается. Вследствие того что поступление воздуха в сопло через жиклер ограничено, давчение в сопле и кямепе испо. В этом случае под действием пружины вентиль подачи пара закрывается. И, наоборот, если заслонка приближается к соплу, то давление в сопле и камере возрастает. Мембрана под давлением исполнительного устройства перемещается вниз и открывает вентиль. [4]
Узел сопло-заслонка укреплен на шестерне 2, которая поворачивается вручную трибкой. При горизонтальном положении заслонки относительно входного рычага имеет место минимальный коэффициент усиления ( наибольший предел пропорциональности), так как перемещения входного рычага почти не изменяют зазора между заслонкой и соплом. [7]
Устройство сопло-заслонка работает следующим образом. Если заслонка отходит от сопла, то расход воздуха из сопла увеличивается. Вследствие того что поступление воздуха в сопло через жиклер ограничено, давление в сопле и камере исполнительного устройства падает. В этом случае под действием пружины вентиль подачи пара закрывается. И, наоборот, если заслонка приближается к соплу, то давление в сопле и камере возрастает. Мембрана под давлением исполнительного устройства перемещается вниз и открывает вентиль. [9]
Гидроусилитель сопло-заслонка в этой схеме представляет собой предварительный каскад усиления, а дроссельный привод является основным каскадом усиления по мощности, с помощью которого приводятся в движение различного рода объекты управления: рули летательных аппаратов, антенны наведения, подводные крылья судов, следящие органы станков и машин, дросселирующие заслонки регуляторов и Другие устройства. [11]
Гидроусилитель сопло-заслонка сочетает такие важные достоинства, как простоту конструкции и удобство компоновки с высоким быстродействием и надежностью работы. Кроме того, он обладает высокой чувствительностью вследствие отсутствия трущихся поверхностей и залипания заслонки из-за облитерации, возможностью получения больших усилий для перемещения золотника, стабильностью характеристик при изменении температуры. [13]
Гидроусилитель тина сопло-заслонка показан схематически па рис. 3.113 состоит из сопел / и 4, которые вместе с подвижной заслонкой 2 образуют два регулируемых щелевых дросселя, и нерегулируемых дросселей 5 и 12, установленных на пути подвода жидкости из точки в, куда она подается от насоса. [15]
Преобразователь Сопло-Заслонка
Принцип действия основан на изменении пневматического сопротивления при взаимном перемещении сопла-заслонки.
|
|
ПП – постоянное пневмосопротивление, УП – управляемое пневмосопротивление.
Когда заслонка полностью открыта, давление в камере 5 близко к нулю.
Когда заслонка приближается к соплу, то истечение газа из сопла в атмосферу уменьшается за счёт уменьшения зазора, поэтому давление в камере увеличивается в зависимости от перемещения заслонки и выходным давлением, показанным на графике(является не линейным, но имеет линейный «Рабочий» участок от 0,1 до 0,02 МПа) перемещение заслонки ∂раб примерно 10 микрометров.
Пневматический преобразователь силы (рис. 25)
Он реализует метод уравновешивающего измерительного преобразования (метод сравнения). Он позволяет осуществлять преобразование любого параметра, который предварительно преобразован в силу. ЧЭ – чувствительный элемент, З – заслонка, ПУ- пневматический усилитель, С – сильфон, П – пружина. Принцип действия данного преобразователя основан на уравновешивании на измерительном рычаге некоторой силы, создаваемой ЧЭ под действием измеряемого параметра П силой, создаваемой системой отрицательной обратной связи. Под действием параметра П ЧЭ развивает силу Rx, которая воздействует на измерительный рычаг и создает относительно точки вращения 0 вращающий момент М1. При этом измерительный рычаг, на конце которого установлена З, поворачивается и занимает положение I. При этом заслонка приближается к соплу, и поэтому возрастает значение управляемого пневматического сопротивления.
Электрический постоянного тока преобразователь системы ЕГСП.( рис. 26).
ДТр – дифференциальный трансформаторный преобразователь перемещений, К –катушка, М – магнит, ВП – вторичный прибор, В- магнитная индукция, I – ток через катушку, n – число витков.
Классы точности этих двух преобразователей 0,5 1 1,5.
Частотный преобразователь ЕГСП
Он обеспечивает преобразование параметра в унифицированный частотный сигнал. Реализует прямой метод преобразования и сейчас почти не применяется.
Средства измерения давления
Различают абсолютное давление Ра, барометрическое (атмосферное) Рб, избыточное Рn, давление вакуума Рр. Абсолютное определяется формулами (1), если оно больше атмосферного, и 2 если меньше. Для измерения используются приборы, которые часто называют манометрами. Более точная классификация включает средства измерений избыточных давлений (манометры), абсолютных давлений, средства измерения разряжений (вакуумметры), мановакууметры для измерения избыточных давлений и давлений разряжения. Дифференциальные манометры – измеряют разность давлений. Барометры – измеряют атмосферное давление. Напором еры – средства измерения небольших избыточных давлений. Тягомеры – средства измерений малых разряжений. Тягонапоромеры – средства измерения малых разряжений и малых избыточных давлений. По принципу действия принято разделять средства измерения на жидкостные, поршневые, механические, тепловые и электрические. Жидкостные применяются сейчас только в качестве образцовых (эталонных). Поршневые применяются как эталонные. Тепловые применяются редко. Самые распространенные – механические манометры (деформационные, пружинные).
Деформационные средства измерения давления
Принцип действия основан на явлении деформации механических элементов, которые называют пружинами.
Чувствительные элементы деформационных средств измерения давления.
Существуют 3 типа: трубчатые пружины, мембраны и сильфоны.
Трубчатые пружины (рис. 27)
Эту трубку открыл ученый Бурдо. В простейшем случае трубчатая пружина содержит 1 виток. Она представляет собой трубку эллиптического или овального сечения, большая ось сечения перпендикулярна плоскости доски. Она укреплена в держателе 1, а свободный коней запаян. Если во внутреннюю полость трубки подавать избыточное давление, то эллиптическое сечение будет деформироваться и стремиться принять круглую форму. Применительно к трубке, если под действием давления меньшая ось сечения увеличивается, то участок А будет перемещать участок В, а участок В перемещает С, так накапливается деформация трубки, т.е.
Мембраной называют пластину, укрепленную между двумя дисками, которая под действием давления деформируется. Простейшие мембраны (рис. А) при подаче одностороннего давления Р1 и разности давлений деформируется, её центр смещается на величину б. Линейная зависимость между деформацией б и давлением сохраняется в разумном диаметре мембраны (50-100мм) до значения 1мм. Если надо получить при тех же давлениях большую деформацию, линейно связанную с давлением, то применяют гофрированную мембрану (рис. Б). Здесь зависимость сохраняется до 4мм. Применяют также мембранные коробки (рис. Г), содержащие 2 гофрированные мембраны, сваренные по периметру или мембранные блоки (рис. Д), содержащие 2 коробки.
Он представляется собой цилиндр с гофрированными стенками. Сильфон имеет толщину стенки 0,1-0,3мм. При подаче во внутреннюю полость давления, если сильфон работает в свободном режиме, то его дно перемещается, т.к. суммарная деформация гофров складывается. Перемещение определяется формулой, где К – постоянный коэффициент. Если сильфон работает не в свободном режиме, действует на прибор, ограничивающий его перемещение, то создается сила F, применяем формулу 2.
Чувствительные элементы для низких и средних давлений изготавливаются из латуни, бронзы, сплавов томпак.
Деформационные приборы для измерений давлений (рис. 31)
На рисунке А – манометр с одновитковой трубчатой пружиной. При подаче давления во внутреннюю полость пружины 2. укрепленной на держателе 1, трубчатая пружина раскручивается. Её свободный конец перемещается (на 12 градусов максимум) и через тягу 3 это перемещение передается зубчатому сектору 4, который поворачивается вокруг точки О, и через зубчатую передачу поворачивает шестеренку 5, на оси которой 8 укреплена стрелка 6, которая перемещается по шкале 7. Элементы 3,4,5 выполняют функцию механического усилителя перемещений. Это позволяет при значении угла раскручиванию трубки 12 градусов, придать перемещение стрелке 270 градусов у технических манометров и 300 градусов у образцовых. Измеряемое давление минимальное 0-0,1МПа, и максимальное 0-10^3МПа. Классы точности минимальный 0,15, максимальный 4.
На рисунке В – сильфонный манометр. Здесь в держателе 1 закреплена сильфонная коробка 2, внутри которой размещен сильфон, снабженный винтовой пружиной 7. При подаче давления дно сильфона будет действовать на пружину. И последний будет деформироваться. При этом будет перемещаться шток 4 шарниров, соединенных со стрелкой 5. По шкале 6 наблюдаем значения давлений. Часто такие приборы снабжаются спрямляющим механизмом, который преобразует угловые перемещения стрелки в линейные. Винтовая пружина необходима для создания противодействующего усилия измеряемому давлению, т.к. жесткость самого сильфона мала. Эти приборы обеспечивают измерение средних давлений 0-0,025МПа, 0-0,4МПа и имеют класс точности 1 1,5.
Деформационные преобразователи давления ЕГСП (рис. 32)
В преобразователях ЕГСП используются унифицированные силовые преобразователи силы Пр. на измерительным рычаге которых вызывается силы Rx, которая затем преобразуется в унифицированный сигнал. Для преобразования больших давлений (до 60МПа), используются одновитковые трубчатые пружины (рис. А), которые при перемещении свободного конца деформируют пружинку, а она развивает силу Rx. Для преобразования средних давлений (до 1МПа) используют сильфоны (рис. Б). Для преобразования малой разности давлений используется плоская мембрана М, с обеих сторон которой подаются большее давление Р1 (плюсовое) и меньшее Р2 (минусовое). Камеры, куда подается давления называются плюсовая и минусовая. Минимальное преобразуемое давление составляет 0-100Па. Для преобразования больших разностей давлений (до 0,2МПа) используется мембранный блок МП, состоящий из двух коробок (РИС. Г). При подаче в плюсовую камеру давления, жидкость перетекает из нижней в верхнюю коробку, это вызывает силу Rx. Классы точности 0,5 1 1,5.
Пьезорезистивные преобразователи давления и разности давлений (рис. 33)
В их составе используются изученные ранее пьезорезистивные преобразователи силы. Они размещаются на мембранах из кремния или сапфира, причем они наносятся на мембраны методом клонарной технологии. Мембрана М изготовлена из сапфира или кремния, при использовании датчиков давления она испытывает деформацию. Тензорезисторы на мембране располагаются R1 и R3 по хордам и в них возникает при деформации напряжение одного знака. Резисторы R2 и R4 располагаются по радиусам, и эпюра напряжений для них зависит от точки, где это напряжение рассматривается. Под действием деформации мембраны возникает суммарное напряжение на резисторах, в результате изменяется их сопротивление. Т.к. они включены в схему неуравновешенного моста, то это вызывает его разбаланс. Мост питается от стабилизированного источника питания постоянного тока СИП, а разбаланс моста с диагональю bd посылается на электронный усилитель Ус. Его унифицированный сигнал несет информацию и деформации мембраны. Т.к. все Тензорезисторы имеют одинаковое сопротивление, то как показывает практика такой мембранный пьезорезистивные преобразователь силы мало чувствителен к изменениям температуры.
Схемы пьезорезистывных преобразователей давления и разности давлений (рис. 34)
Преобразователь давления (рис. А). В нем под действием измеряемого давления деформируется разделительная мембрана 6, которая передает усилие, возникающее за счет давления, через жидкость, которой заполняется внутренность датчика, металлической мембране 2, на которой укреплен пьезорезистивные преобразователь 3. При деформации мембраны 2, деформируется и преобразователь 3. Возникающий при этом сигнал с помощью усилителя 4 преобразуется в унифицированный. Мембрана 7 служит для предотвращения разрыва устройства при сжатии жидкости. Защитная поверхность 5 выполняется такой же конфигурации, как и мембрана 6. При подаче преобразователю не допустимого значения давления, эта мембрана ложится на поверхность 5 и предотвращается её разрыв. Рисунок Б – преобразователь разности давлений. Мембраны 7 и 6 соединены общим штоком 8, который при увеличении давления Р1, перемещается влево. Через заплечико 9 это перемещение передается рычагу 11. А через него консольной балкой 10, на которой укреплен пьезорезистивный преобразователь. Так разность давлений Р1 и Р2 преобразуется в унифицированный сигнал. Здесь две защитные поверхности 5. Классы точности 0,25 0,5 1. Диапазоны измерений датчиков давления (рис. А) – до 100МПа. Для рисунка Б – от 10Па до 2,5МПа.
Емкостные преобразователи давления и разности давлений (рис. 35)
В составе этих измерительных устройств используются емкостные преобразователи перемещений. В данной преобразователе под действием разности давлений, например Р1>Р2. перемещается мембрана 6. Она передает усилие через жидкость, заполняющую внутреннее пространство, плоской мембране 4, которая деформируется. Избыток жидкости перемещает под мембрану 7, тем самым предотвращается разрыв мембраны. Жидкость перемещается как единое целое. При этом между мембраной 4, которая служит одной обкладкой конденсатора, и обкладкой 3, нанесенной на внутреннюю поверхность корпуса 1. емкость уменьшается, т.к. расстояние увеличивается. Между мембраной 4 и обкладкой 2, расстояние уменьшается, поэтому емкость увеличивается. Здесь используется дифференциальный емкостной преобразователь перемещения. Емкость С1 и С2 воспринимают специальным усилителем 5, который вырабатывает унифицированный выходной сигнал. Поверхности 8 служат для защиты мембран 6 и 7 от перегрузки. Классы точности 0,25 0,5 1. Диапазоны измерений – по разности давлений 0-0,025кПа, а по давлению до 25МПа.
Большая Энциклопедия Нефти и Газа
Сопло-заслонка
Дроссельный гидроусилитель типа сопло-заслонка имеет высокую чувствительность, которая определяется крутизной статической характеристики. [31]
В гидродросселе типа сопло-заслонка ( рис. 6.6 д) запорно-регулирующий элемент 1 ( плоская заслонка) перемещается вдоль оси сопла 2, приближаясь или отдаляясь от него. Следствием этого является изменение расстояния х заслонки от торца сопла, а значит, изменение сопротивления потоку жидкости, вытекающему из сопла. Следует обратить внимание на то, что в этом гидродросселе усилие, необходимое для управления заслонкой, пропорционально величине потерь давления на гидродросселе. Эта особенность может использоваться при проектировании систем автоматического управления объемным гидроприводом. [33]
В гидрораспределителе типа сопло-заслонка распределение жидкости основано на принципах построения гидравлических делителей давления, в которых используются регулируемые и настраиваемые гидродроссели. [34]
А расход через сопло-заслонку зависит от положения заслонки. Если заслонка полностью закрыла сопло 4, то командное давление Р будет равно давлению питания Pt. Чем дальше передвигать заслонку от сопла, тем командное давление Р будет уменьшаться, и, наконец, оно может стать равным атмосферному. [37]
А расход через сопло-заслонку зависит от положения заслонки. Отсюда следует, что, перемещая заслонку, можно изменять давление сжатого воздуха, поступающего на исполнительный механизм. Если заслонка полностью закрыла сопло 4, то командное давление Р будет равно давлению питания Pt. Чем дальше передвигать заслонку от сопла, тем командное давление Р будет уменьшаться, и, наконец, оно может стать равным атмосферному. [39]
Для улучшения характеристики преобразователя сопло-заслонка применяют преобразователи с обратной связью. Используется компенсационный принцип измерения ( например, с силовой обратной связью), который значительно улучшает характеристику преобразователя сопло-заслонка. [40]
Неисправность индикатора рассогласования типа сопло-заслонка проявляется чаше всего в увеличении зазора в местах соприкосновения заслонки с торцевой поверхностью сопла, в связи с чем часть воздуха выходит из камеры сборки сильфо-нов. Зазор увеличивается вследствие искривления заслонки, загрязнения и покрытия ржавчиной ее поверхности и торцевой поверхности сопла, загрязнения сопла водой, маслом и пылью. Возможно также нарушение герметичности соединительных трубок и штуцерных соединений, что вызывает несоответствие давления сжатого водуха измеряемой величине на выходе прибора. Из-за знакопеременной нагрузки трубчатая пружина и сильфон обратной связи теряют упругость, а на гофрированной поверхности сильфона появляются трещины. [41]
Для улучшения характеристики преобразователя сопло-заслонка применяют преобразователи с обратной связью. Используется компенсационный принцип измерения ( например, с силовой обратной связью), который значительно улучшает характеристику преобразователя сопло-заслонка. [42]
Что такое сервоклапан
Получается, что сервоклапаны способны выполнять роль гидравлического усилителя. Они, применяются преимущественно как устройства регулирования и управления, этим обуславливается широкое применение сервоклапонов с обратной связью. Они не только преобразуют малый электрический сигнал в энергию потока жидкости, но и способны проводить корректировку в зависимости от отклонений от предварительно заданных параметров (скорости, положения, давления и т.д.).
Серводвигатель, установленный в сервоклапане, преобразовывает электрический сигнал в пропорциональное механическое движение регулирующего элемента (сопла, заслонки и т.п.). Перемещение регулирующего элемента позволяет влиять на характеристики или направление потока жидкости, обладающей гидравлической энергией.
Сервоклапан сопло-заслонка
В сервоклапане с регулирующим элементом сопло-заслонка малый электрический сигнал преобразуется в пропорциональное перемещение якоря 1 с заслонкой 2, расположенной между соплами. Перемещение заслонки позволяет изменить гидравлические сопротивление на выходе сопел, что в свою очередь, ведет к изменению параметров потока, и положения золотника 3. Это положение может отслеживаться специальными датчиками, и в случае отклонения от заданного параметра, через систему обратной связи вводится корректировка в положение заслонки, которое, в свою очередь, посредством изменения параметров потока рабочей жидкости, корректирует положение золотника.
Для чего нужны сервоклапаны
Сервоклапаны применяются во многих современных следящих гидравлических приводах, в частности, они получили широкое распространение в системах управления станков, самолетов, космической техники, промышленных роботов.
Сервогидравлика
Регулируются в системах сервогидравлики, как правило, сила, скорость перемещения, положение звеньев исполнительных механизмов, расход рабочей жидкости, давление.
Если заслонка максимально приближена к соплу какое давление в линии сопла
Старший преподаватель Корешев А. П., сотрудник кафедры «Автомобилестроение и сервис транспортных средств» Лынов А. В., студенты 3 курса факультета высшего профессионального образования Нечепуренко В. А. и Петренко А. Г.
Таганрогский политехнический институт – филиал Донского Государственного Технического Университета, Россия
СТАТИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА УСИЛИТЕЛЯ ТИПА СОПЛО-ЗАСЛОНКА. СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ КОНСТРУКЦИИ
Среди пневматических и гидравлических усилителей широко распространены усилители типа сопло-заслонка. Сопло-заслонка (рис.1) – основной тип управляющих и усилительных устройств для пневматических регуляторов, применяющихся также иногда и в гидравлических регуляторах.
В систему сопла 1 через постоянный дроссель 2 поступает очищенный сжатый воздух от источника П, обеспечивающего постоянное давление (2 – 10 кг/см 2 ). Диаметр отверстия дросселя обычно составляет 0.15 – 1 мм, что в 2 – 3 раза меньше диаметра отверстия самого сопла. После дросселя воздух может идти по двум направлениям – прямо через сопло в атмосферу или к исполнительному механизму 3. Направление движения воздуха определяется положением заслонки 4, прикрывающей отверстие сопла. Это положение зависит от соотношения сигналов задающего ЗУ и измерительного ИУ устройств, действующих на рычаге 5, к которому крепится заслонка. Если заслонка не прикрывает сопло, то весь воздух выходит в атмосферу, давление в системе сопла близко к атмосферному и исполнительный механизм не получает силового сигнала. Когда заслонка прикрывает сопло, давление воздуха в системе постепенно повышается и может стать равным давлению в источнике питания. В этом случае исполнительный механизм срабатывает в одну сторону. Обратный ход исполнительного механизма осуществляется за счет пружины (или давления регулируемой среды).
В некоторых случаях закрытие сопла достигается плотным прилеганием заслонки к выходному отверстию. Иногда сопло лишь прикрывается заслонкой, что связано с повышенным расходом воздуха.
Если воздух из системы сопла непосредственно поступает на исполнительный механизм (без усиления), сечение сопла и дросселя увеличивают для уменьшения запаздывания. При этом диаметр дросселя берут 1 мм, а диаметр сопла 2 – 2.5 мм, что вызывает необходимость более мощного привода заслонки и повышения ее устойчивости.
Облегчение устройства заслонки и возможность перемещения её за счет очень малых усилий от измерительных устройств достигается установкой усилителя между соплом – заслонкой и исполнительным механизмом. В этом случае сечение дросселя и сопла уменьшаются до минимума и рабочий ход заслонки составляет всего лишь 0,01 – 0,05 мм. Такое решение делает конструкцию сопла и заслонки более универсальной и распространенной.
Затрачивая небольшую мощность на управление усилителем (перемещение заслонки), можно управлять значительной мощностью потока рабочего тела на выходе усилителя, что следует из формулы:
Статическая характеристика усилителя представляет собой зависимость давления в камере от зазора между заслонкой и торцом сопла ( РА=f(δ)).
В статических режимах расход рабочего тела через дроссель равен его расходу через сопло с заслонкой. Предполагая, что истечение происходит в атмосферу ( Р0 = 0 атм.), эти расходы ( Q 1 = Q 2 ) могут быть найдены по выражениям:
Чувствительность усилителя определяется как:
Она может быть определена геометрически как тангенс угла наклона касательной, проведенной к кривой РА=f(δ). Поскольку эта зависимость не линейная, то чувствительность К также изменяется при изменении δ.