Oslash; Исполнительные устройства

Исполнительные устройства систем управления предназначены не­посредственно для управления силовыми цепями электропривода, потоками воздуха и рабочей жидкости пневмо- и гидропривода, подвижными сило­выми элементами механической трансмиссии. К ним относят эле­менты, в которых реализуется поток энергии управления, циркулирующий в системе. Такими элементами явля­ются:

– магнитные пускатели, кон­трол­леры, тиристорные преобразователи для управления трехфаз­ными асин­хронными двигателями переменного тока с короткозамк­нутыми и фазными роторами и потенциометрические преобразова­тели для управления двигате­лями постоянного тока, серводвигатели для управления дистанционными и автоматическими потенциомет­рами и контроллерами (управление электроприводом);

– тяговые электро­магниты, управляющие пневмо- и гидрораспределителями, сервовен­тилями, управ­ляемыми клапанами (управление пневмо- и гидроприводом);

– тяговые элек­тромаг­ниты, электрогидравлические и электромеханические толка­тели муфт сцепления и переключения, тормозов (управление механической трансмиссией).

Все перечисленные устройства по конст­рукции можно разделить на три основных вида: электродвигатели, электромагниты, специализированные реле.

Электродвигатели. В системах управления в качестве серво­двигателей применяются электродвигатели постоянного тока и одно­фазные безколлекторные двигатели с короткозамкнутым ротором пе­ременного тока малой (от сотых долей ватта до десятков ватт) мощ­ности. В дисциплине «Электрические машины» принцип действия и конструкция электродвигателей рассматривались достаточно под­робно, и в рамках настоящей дисциплины мы остановимся только на специализированных устройствах систем управления – электромеханических и элек­трогидравлических толкателях, в конструкцию которых встроены электродвигатели.

Конструкция электромеханического толкателя приведена на рис. 91. Он представляет собой электродвигатель с полым валом, который одно­временно явля­ется гайкой винто­вой пере­дачи. Прово­роту винта ме­шает шпонка в подшипнико­вом щите элек­тродвигателя. В некоторых слу­чаях ис­пользу­ется шариковая винтовая пе­ре­дача.

На ри­с. 92 приведена конструк­тив­ная схема элек­троги­драв­ли­ческого толка­теля. Без­кол­лек­­торный дви­гатель переменного тока 1 с корот­ко­замк­нутым ро­тором размещен в нижней части кор­пуса, за­полнен­ного маслом. Так как масляный резервуар не герме­ти­зирован относи­тельно электродвигателя, в качестве рабочей жидко­сти используется не со­держащее воды трансформа­торное масло. На валу двига­теля ус­танов­лена крыльчатка 2. Над двигателем располо­жен пор­шень 3 ко­локоло­образной формы. В стенках корпуса распо­лагаются каналы 4, со­еди­няющие верхнюю и ниж­нюю части ре­зер­вуара в обход поршня.

При выключенном двигателе поршень под действием собственной тяжести и внешнего уси­лия опущен в нижнее по­ложение. При вклю­чении двигателя крыльчатка создает под поршнем ди­намический на­пор, за­ставляющий по­следний подняться. Элек­трогид­равли­ческие тол­катели, обладающие плавной внешней сило­вой харак­теристикой и не создаю­щие большие токи в элек­трической цепи при зна­чительных сопротив­лениях перемещению штока, получили доста­точно большое распро­странение, например, в качестве приво­дов раз­мыкания тормозов кра­нов. Основными недостатками, ограни­чи­вающими их применение, являются значительные габариты и масса, необходимость строго вертикальной установки.

Электромагниты. Для управлениямеханическими приводами используются как электромагниты, выполненные в виде самостоя­тельных устройств, так и встроенные. Первые – подразделяются на ко­ротко- и длинноходовые. На рис. 93,а приведен короткоходовой поворотный электромагнит типа МО – Б (пустые позиции обозначают типоразмер), служащий для разжима колодок крановых тормозов типа ТКТ. Якорь 1 шарнирно крепится к основанию. При подаче напряжения на катушку электромагнита 2 якорь поворачивается, нажимая на толкатель 3 (является принадлежностью тормоза). За счет разницы плеч относительно оси вращения на толкателе реализуется усилие P большее, чем втягивающее усилие магнита, но с меньшей величиной перемещения.

Длинноходовой электромагнит прямого действия (рис. 93,б) применяется для привода переключения фрикционных и кулачковых муфт, реверс-раздаточных коробок и иных управляемых устройств механических трансмиссий. Главным недостатком таких электромагнитов является значительная сила тока при неполном ходе якоря. Это вынуждает использовать в кинематической цепи привода упругие компенсаторы хода.

В отличие от предыдущего типа, электромагниты для привода электрогидравлических и электропневматических распределителей, вентилей, предохранительных и разгрузочных управляемых клапанов (рис. 93,в) являются толкающими, а не тянущими. Для герметичности на привалочной плоскости электромагнита размещена сплошная мембрана 4.

а	б	в
Рис. 93. Электромагниты: а – короткоходовой поворотный; б – длинноходовой; в – для привода гидропневмоаппаратуры; 1 – якорь; 2 – катушка электромагнита; 3 – толкатель; 4 – мембрана

Как пример устрой­ства со встроенным электромагнитом на рис. 94 приведена электромагнитная многодисковая фрик­ционная муфта. При включении тороид­ного электромагнита 1 якорь 2, притягиваясь к нему, сжимает пакет фрикционных дисков 3, обеспечивая пере­дачу крутящего мо­мента со шлицевого вала 4 на обойму 5.

Фрикционные диски через один входят в зацепление со шлицами либо вала, либо обоймы.

К специализированным выходным реле систем управления относятся магнитные пускатели и контроллеры. Маг­нит­ные пус­катели служат для запуска силовых асин­х­ронных двигателей с короткозамкнутым ротором. Для плавного разгона силовых асинх­ронных двигателей с фазным ротором служат контроллеры – многопозиционные переключатели, изменяющие в период разгона число пар полюсов обмотки ротора и соответственно – синхронную частоту вращения. О магнитных пускателях и контроллерах уже упоминалось в лекции 8.