Помимо прямой связи силового элемента исполнительного механизма с регулирующим органом существуют следующие виды сочленений: рычажное, кулачковое, редукторное, тросовое.

Всегда желательно, чтобы характеристика регулирующего органа была линейной (Q-расход cреды). Если нелинейность характеристики РО неустранима, то она может быть компенсирована конструкцией сочленения.

Рычажные сочленения (рис. 3-4)бывают с линейной и нелинейной характеристикой.

Они просты по конструкции и надежны в эксплуатации, но применяются только в том случае, когда поворот выходного рычага сервопривода (1) и приводного рычага (2) регулирующего органа осуществляется в одной плоскости, и при условии, что угол поворота выходного рычага, равный 90° обеспечивает максимальное открытие регулирующего органа. Применение рычажного соединения ограничивается также расстоянием между сервоприводом и регулирующим органом.

Кулачковое соединение (рис. 3-5) позволяет использовать сервоприводы с углом поворота выходного вала до 360° , при этом плоскости вращения кулачка и приводного рычага РО могут не совпадать.

Существенным преимуществом этого сочленения является возможность изменения характеристики в широких пределах путем различного профилирования кулачка. Это позволяет добиться линейности характеристики РО при любом виде характеристики . Кулачковые соединения применяют при сравнительно небольших перестановочных усилиях и совместном расположении ИМ и РО.

Редукторное сочленение электрического сервопривода с РО применяется в случае больших перестановочных усилий при перемещениях РО (например, при регулировании питания водой мощных паровых котлов высокого и сверхвысокого давления). Угол поворота выходного вала редуктора практически не ограничен, его передаточные характеристики линейны.

Тросовое соединение в случае необходимости позволяет устанавливать сервопривод на значительном расстоянии от регулирующего органа, но все же это расстояние ограничивается вытяжкой троса. Угол поворота выходного вала ИМ может изменяться от 0 до 270. Повороты диска, укрепленного на выходном валу и приводного рычага, РО могут совершаться в различных плоскостях. Требуемую расходную характеристику РО можно получить, изменяя профиль приводного диска. Для надежности сочленения соединительный трос прокладывается в защитных трубах.

210 211 ..

УЗЕЛ СОЧЛЕНЕНИЯ КУЗОВА АВТОБУСА ЛиАЗ-621321 - ЧАСТЬ 1

Узел сочленения HNGK 19.5 фирмы HUBNER предназначен для гибкого соединения в единое целое кузова автобуса. Узел позволяет изменяться взаимному положению секций автобуса относительно друг друга в трех плоскостях (рис. 1.28).

На простейшей кинематической схеме (рис. 14.2) показаны основные элементы узла сочленения: поворотное устройство, состоящее из верхнего корпуса б, нижнего корпуса 3 и подшипника качения 7; устройство демпфирования 4, средняя рама 8; сильфоны 11, платформа 5. Управление, сигнализация и диагностика осуществляются с помощью электронного блока управления, который получает информацию о скорости и направлении движения, об угле и скорости изменения угла складывания. Общий вид узла сочленения показан на рис. 14.3.

Поворотное устройство, представляющее собой по сути подшипник большого размера, состоит из верхнего корпуса 1 (рис. 14.4), нижнего корпуса 44 и подшипника. Нижний корпус 44 поворотного устройства жестко закреплен на поперечной балке 8 задней секции автобуса самостопорящимися болтами 9. Поперечная балка 8 закреплена в свою очередь на каркасе основания автобуса. Верхний корпус 1 шарнирно - резинометаллическими подшипниками 32 -соединен с поперечной балкой 2 передней секции автобуса. Поворотное устройство обеспечивает требуемый угол в горизонтальной плоскости между секциями автобуса при повороте (складывании). Шарнирное сочленение верхнего корпуса с передней секцией автобуса посредством резинометаллических подшипников 32 компенсирует изменения профиля дороги в продольном направлении (угол изгиба), обеспечивая поворот (в небольших пределах) задней секции автобуса относительно передней в вертикальной плоскости. Эти же резинометаллические подшипники 32 за счет собственных деформаций обеспечивают также компенсацию неровностей дороги в поперечном направлении (угол закручивания).

Резинометаллический подшипник 32 устанавливается в приливах верхнего корпуса и фиксируется от продольного смещения стопорными кольцами 30. Вал резинометаллического подшипника 32 своими концами опирается на кронштейны поперечной балки передней секции, которые имеют крючкообразные концы. Крепление осуществляется с помощью штифтов 5, болтов 3 и гаек б.

Устройство демпфирования служит для противодействия самопроизвольному складыванию автобуса, которому, учитывая заднее размещение двигателя ("толкающая" схема), могут способствовать такие факторы, как состояние дороги (например, обледенение), неравномерная

загрузка и другие. Устройство демпфирования состоит из двух гидроцилиндров 12 (рис. 14.3), шарнирно сочлененных с корпусами поворотного устройства. В каждом цилиндре есть обводная трубка 3 (рис. 14.5), по которой рабочая жидкость перетекает из одной полости цилиндра в Другую.

Принцип действия устройства демпфирования заключается в том, что при повороте автобуса жидкость перетекает из одной полости цилиндра в другую через обводную трубку 3 и

Пропорциональный клапан 5 (или 12). Клапан оказывает определенное сопротивление потоку жидкости (дросселирование), чем и обеспечивается демпфирующее действие устройства. Пропорциональные электромагнитные клапаны 5 и 12 регулируют давление в той или иной полости гидроцилиндра, причем регулирование осуществляется независимо в каждом цилиндре. Клапаны управляются электронным блоком узла сочленения. Для отслеживания давления в гидроцилиндрах на них установлены датчики давления б и 13.

Устройство демпфирования имеет также клапан аварийного демпфирования 14, который функционирует при отказах (электронного блока управления, пропорционального клапана, аварийном отключении электропитания и др.) и обеспечивает при этом постоянную минимально необходимую степень демпфирования.

Средняя рама б (рис. 14.3) служит для крепления резинометаллических сильфонов, закрывающих пространство между секциями автобуса.

В нижней части средняя рама крепится к главному валу (см. рис. 14.4, поз. 42 и 43). В верхней части средней рамы установлен стабилизатор 3 (рис. 14.3) и энергопровод 2.

Средняя рама состоит из двух профилей специального сечения, которые сверху и снизу соединяются рейками. На боковых частях рамы установлены поддерживающие опоры 7 (рис. 14.3) с роликами 10.

Исполнительные устройства предназначены для преобразования управляющих (командных) сигналов в регулирующие воздействия на объект управления. Практически все виды воздействий сводятся к механическому, т. е. к изменению величины перемещения, усилия к скорости возвратно-поступательного или вращательного движения. Исполнительные устройства являются последним звеном цепи автоматического регулирования и в общем случае состоят из блоков усиления, исполнительного механизма, регулирующего и дополнительных (обратной связи, сигнализации конечных положений и т. п.) органов. В зависимости от условий применения рассматриваемые устройства могут существенно различаться между собой. К основным блокам исполнительных устройств относят исполнительные механизмы и регулирующие органы.

Исполнительные механизмы классифицируют по ряду признаков: – по виду используемой энергии - электрические, пневматические, гидравлические и комбинированные; – по конструктивному исполнению - мембранные и поршневые; – по характеру обратной связи - периодического и непрерывного действия.

Электрические исполнительные механизмы являются наиболее распространенными и включают в себя электродвигатели и электромагнитный привод. В общем случае эти механизмы состоят из электродвигателя, редуктора, тормоза, соединительных муфт, контрольно-пусковой аппаратуры и специальных устройств для перемещения рабочих органов.

В исполнительных механизмах применяют электродвигатели переменного (в основном асинхронные с короткозамкнутым ротором) и постоянного тока. Наряду с электродвигателями массового изготовления используют и специальные конструкции позиционного и пропорционального действия, с контактным и бесконтактным управлением.

По характеру изменения положения выходного органа электродвигательные исполнительные механизмы могут быть постоянной и переменной скорости, а также шаговыми.

По назначению их делят на одно-оборотные (до 360°), многооборотные и прямоходные.

Рис. 10.21. Пропорциональный исполнительный механизм

Пропорциональный исполнительный механизм (рис. 10.21) по конструкции похож на двухпозиционный двигатель. Однако возможность пропорционального регулирования достигается установкой на одном валу двух электродвигателей. Первый вращает вал в одном направлении, второй - в противоположном. Кроме того, исполнительный механизм включает в себя редуктор, муфту и зубчатую рейку. Пропорциональное регулирование (например, газового вентиля в дорожных ремонтерах) обеспечивается потенциометром, используемым для создания обратной связи в схеме.

Электродвигательные исполнительные механизмы применяют в основном при усилии не более 53 кН.

Рис. 10.22. Электромагнитный управляющий элемент

Рис. 10.23. Электромашинный толкатель

Электромагнитный привод используется для управления механизмами в гидро- и пневмоприводах, а также различными вентилями и заслонками. Принцип работы этого привода (рис. 10.22) состоит в поступательном перемещении на величину L металлического якоря относительно электромагнитного вала катушки, расположенной в корпусе. Различают электромагнитные приводы одно- и двустороннего действия. В первом исполнении возврат якоря в исходное положение производится с помощью пружины, во втором - изменением направления управляющего сигнала. По типу приложения нагрузки привод бывает периодического и непрерывного действия. С его помощью осуществляется релейное (открыто - закрыто) и линейное управление.
Электромагнитные вентили (для открывания в трубопроводах клапанов) по виду используемых чувствительных элементов делят на поршневые и мембранные. При значительных усилиях и длине перемещений используют электромашинный толкатель (рис. 10.23). Принцип его действия основан на поступательном перемещении в обе стороны оси - винта относительно вращающейся, однако закрепленной, гайки. Вращение гайки, являющейся одновременно ротором, производится при включении в цепь питания трехфазной статорной обмотки. На конце винта расположен прямой участок, представляющий собой шток (толкатель), перемещающийся в направляющих и воздействующий на конечный выключатель управляемого механизма. При необходимости толкатель работает с установленным редуктором.
Пневматические и гидравлические исполнительные механизмы, использующие энергию сжатого воздуха и минеральных масел (несжимаемой жидкости), делят на самостоятельные и на работающие совместно с усилителями . Так как принцип действия этих двух видов механизмов схож между собой, рассмотрим их совместно.
К самостоятельным механизмам относят цилиндры с поршнем и штоком одно- и двустороннего действия.
Исполнительные механизмы, объединенные с усилителями, имеют различные конструктивные решения, часть из которых рассмотрим ниже.
Основным в таком приводе является регулирование скорости движения штока, выполняемое с дроссельным или объемным регулированием.
При управлении с дроссельным регулированием используют золотниковые распределители или «сопло-заслонку». Работа гидропривода с дроссельным регулированием позволяет изменять величину перекрытия отверстий (т. е. дросселировать), через которые жидкость попадает в рабочий цилиндр (рис. 10.24, а). Перемещение золотниковой пары вправо позволяет маслу из напорной линии через канал попасть в полость А рабочего цилиндра и поршень будет перемещаться вправо. При этом масло, находящееся в полости Б, будет сливаться через канал в бак. Перемещение золотника влево переместит в ту же сторону и поршень, а отработавшее масло будет сливаться из полости А в бак через канал. При расположении золотниковой пары в среднем положении (так, как показано на рисунке) оба канала, соединяющих золотниковое устройство с рабочим цилиндром, перекрыты и поршень неподвижен.

Рис. 10.24. Поршневые исполнительные механизмы с усилителями

Работа пневмопривода с помощью «сопло-заслонки» (рис. 10.24, б) производится путем изменения давления в рабочем цилиндре и перемещения поршня на величину у за счет перемещения регулируемой заслонки. Через дроссель постоянного сопротивления воздух подается в камеру под постоянным давлением Рн. В то же время давление в камере зависит от расстояния х между соплом (дросселем переменного сопротивления) и заслонкой, так как с увеличением этого расстояния давление снижается и наоборот. Воздух под давлением Р поступает из камеры в нижнюю полость цилиндра, а в верхней расположена пружина, создающая за счет силы упругой деформации противоположное давление, равное Рн. Созданная разность давлений позволяет перемещать поршень вверх или вниз. Вместо пружины в цилиндр может подаваться воздух или рабочая жидкость под давлением Рн. В соответствии с этим поршневые исполнительные механизмы называются механизмами одно-или двустороннего действия и обеспечивают усилия до 100 кН при перемещении поршня до 400 мм.
При управлении с дроссельным регулированием входным управляющим сигналом является величина перемещения золотниковой пары или открытия дросселя, а выходным - перемещение поршня в гидроцилиндре.
Гидро- и пневмопривод обеспечивают объекту управления возвратно-поступательное и вращательное движение.
При управлении с объемным регулированием управляющими устройствами являются насосы переменной производительности, выполняющие и функции усилительно-исполнительного механизма. Входным сигналом является подача насоса. Большое распространение в качестве гидравлического исполнительного механизма имеют аксиально-поршневые двигатели, обеспечивающие плавное изменение угловой скорости выходного вала и количества подаваемой жидкости.
Наряду с рассмотренными выше поршневыми устройствами пневматические исполнительные механизмы выполняют мембранными, сильфонными и лопастными.
Мембранные устройства делят на беспружинные и пружинные. Беспружинные мембранные устройства (рис. 10.25, а) состоят из рабочей полости А, в которую поступает управляющий воздух под давлением Ру, и эластичной резиновой мембраны, соединенной посредством жестких центров со штоком. Возвратно-поступательное движение штока осуществляется путем подачи в подмембранную полость Б сжатого воздуха с давлением Ро и за счет перемещения мембраны. Наиболее распространенными являются мембранно-пружинные устройства (рис. 10.25, б), в которых результирующая сила Рр уравновешивается давлением на мембрану управляющего воздуха Ру и силой упругой деформации пружины 4-Fn. При необходимости совершать поворотные движения в прямоходных исполнительных механизмах шток соединяется с шарнирно-рычажной передачей, показанной на рис. 10.25, б штриховой линией.
Мембранные исполнительные механизмы применяют для управления регулирующими органами с перемещением штока до 100 мм и допустимым давлением в рабочей полости до 400 кПа.
Сильфонные устройства (рис. 10.25, в) применяют редко. Они состоят из подпружиненного штока, перемещающегося вместе с герметичной гофрированной камерой за счет давления управляющего воздуха Ру. Их используют в регулирующих органах с перемещениями до 6 мм.

Рис. 10.25. Пневматические исполнительные механизмы

В лопастных исполнительных устройствах (рис. 10.25, г) прямоугольная лопасть перемещается внутри камеры за счет давления управляющего воздуха Ру, поступающего попеременно в одну или другую полость камеры. Эти устройства используют в исполнительных органах с углом поворота затвора на 60° или 90°.
В связи с тем, что практически ни один из приведенных приводов автоматических систем управления не применяют в настоящее время без ряда других элементов, служащих для регулирования привода, то в основном используют комбинированные исполнительные механизмы (электромагнитные золотниковые распределители пневмо- и гидропривода, электромагнитные муфты с электродвигателями и т. д.).
При выборе исполнительных устройств учитывают требования, предъявляемые к ним условиями эксплуатации. Основными из них являются: вид применяемой вспомогательной энергии, величина и характер требуемого выходного сигнала, допускаемая инерционность, зависимость рабочих характеристик от внешних влияний, надежность работы, габариты, масса и т. п.

Монтаж исполнительных и регулирующих устройств выполняется в точном соответствии с проектными материалами и инструкциями заводов-изготовителей.

Качество работы автоматической системы регулирования или дистанционного управления в значительной мере зависит от способа сочленения исполнительного механизма (ИМ) с регулирующим органом (РО) и правильности его выполнения. Способы сочленения ИМ и РО определяются в каждом конкретном случае в зависимости от типа и конструкции РО и ИМ, их взаимного расположения, требуемого характера перемещения РО и других условий. Существует довольно много способов таких сочленений.

Следует убедиться, что сальниковое (или другое) уплотнение оси мотылька или других движущихся частей не пропускает регулируемую среду, а движущиеся части имеют свободный ход. Необходимо проследить, чтобы имеющаяся на оси регулирующего органа риска была достаточно четко выбита, а ее положение соответствовало положению регулирующего органа. За этим надо следить в процессе установки регулирующего органа или до его установки.
Затем необходимо проверить, выполнены ли байпасные (обводные) линии в тех случаях, когда это предусмотрено проектом.
Монтаж исполнительных механизмов производится на заранее подготовленных фундаментах, кронштейнах или конструкциях. Следует отметить, что работы должны выполняться специализированной организацией.
Сочленение с регулирующим органом осуществляется тягами (жесткое) или тросом (в этом случае устанавливают противовес, действующий па открывание).
Крепление исполнительного механизма должно быть безусловно жестким, а все узлы сочленения исполнительного механизма с регулирующим органом не должны иметь люфтов.
Электрические исполнительные механизмы монтируются так же, как и гидравлические, но с учетом требований правил устройства электроустановок (ПУЭ). Провода к электрическим исполнительным механизмам подводятся так же, как к приборам. Электрические исполнительные механизмы обязательно должны быть заземлены.

Обеспечивает взаимное перемещение модулей в трёх степенях свободы.

Состоит из шарниров (сферических или вилочных с крестовиной) и двух узлов крепления, которые устанавливаются на энергетическом и технологическом (боевом) модуле. Установка узла крепления на технологическом модуле не должна быть трудоёмкой и занимать не более 0,25 часа.

К узлам крепления через шаровые шарниры крепятся гидроцилиндры поворота и стабилизации. При соединении с энергетическим модулем гидроцилиндры позволяют упростить процесс крепления за счёт подвижности узла крепления.

Включение гидроцилиндра стабилизации (создание в нём замкнутого объёма) позволяет исключить взаимное перемещение секций. В таком режиме СТС становится единым целым, что позволяет преодолевать рвы, траншеи, трещины во льду.

Соединение электрической части – кабельные разъёмы со стороны энергетического и технологического модуля.

Облик УС – на рис.7.

Рисунок 7 – Узел сочленения с гидроцилиндрами поворота и стабилизации

У боевой СТС узел сочленения должен быть упругодемпфирующим и активным (т.е. менять свои свойства).

В зависимости от конструкции РО их сочленения можно условно разделить на две группы. К первой группе относятся сочленения ИМ с такими РО, у которых шток соединен непосредственно с рычагом и которые не допускают передачи на шток никаких усилий, кроме перестановочных. Ко второй группе относятся сочленения ИМ с такими РО, на которые не влияют и не передаются на шток усилия, кроме перестановочных. Все сочленения могут выполняться по общим кинематическим схемам, но для сочленения второй группы требования могут быть менее жесткими; эти сочленения могут выполняться по другим кинематическим схемам, требования к которым будут приведены ниже.

В зависимости от кинематической схемы сочленения можно разделить на два типа: прямые (рис. 13.18 и 13.19) и обратные:

В сочленениях прямого типа ведущий рычаг (кривошип) и ведомый рычаг (рычаг) регулирующего органа вращаются в одном направлении. Выполнение сочленений начинают с определения длины рычага R , при этом следует иметь в виду, что угол поворота кривошипа от положения «Открыто» до положения «Закрыто» должен быть равен 90°:

R = Amr/hpo, (13.7)

где г - длина кривошипа ИМ, см; m - расстояние между осью вращения рычага РО и пальцем, крепящим шток и рычаг, см; hро - рабочий ход РО, см; А - коэффициент, зависящий от расходной характеристики РО. Все величины в формуле (13.7) определяются по каталогам или данным заводских монтажно-эксплуатационных инструкций на ИМ и РО. Коэффициент А принимается равным 1,4 при линейной расходной характеристике или близкой к ней и 1,2 при нелинейной расходной характеристике РО, когда требуется ее спрямление.

Для выполнения сочленения рычаг РО устанавливают в положение, при котором РО открыт наполовину (для этого шток РО поднимают на высоту hpo/2 от положения «Закрыто»). При этом рычаг должен быть перпендикулярен штоку и, как правило, должен располагаться горизонтально. Далее производится установка ИМ. Для РО с линейной расходной характеристикой или близкой к ней ИМ устанавливают так, чтобы окружность радиуса r , описываемая кривошипом, касалась перпендикуляра к рычагу РО, восстановленного с линии рычага в положение «Открыт наполовину» (см. рис. 13.18). Кривошип ИМ устанавливают параллельно рычагу РО и в этом положении их соединяют тягой. Далее производится установка механических упоров и концевых выключателей в соответствии с положениями «Открыто» и «Закрыто» РО.

В зависимости от расположения оборудования может быть выполнено как прямое, так и обратное сочленение. Расстояние L по горизонтали между осями вращения рычага РО и кривошипа ИМ для прямого сочленения равно R - г. Расстояние S по вертикали между осями вращения следует принимать равным (3 - 5) г.

Для РО с нелинейной расходной характеристикой ИМ устанавливают так, чтобы L - R - 0,6г для прямого и L = R + 0,6г. Затем рычаг РО устанавливают в положение «Закрыто», а кривошип в такое положение, чтобы угол между ним и тягой составлял 160-170° (см. рис. 13.19 и 13.20). В этом положении рычаг РО и кривошип ИМ соединяют тягой, после чего устанавливают механические упоры и настраивают концевые выключатели. Как упоминалось выше, требования к взаимному расположению РО и ИМ сочленений второй группы могут быть менее жесткими, и сочленения также можно выполнять по кинематическим схемам, одна из которых представлена на рис. 13.20. При этом следует соблюдать следующий порядок.

Определяют длину рычага РО по формуле (13.7). Для РО с линейной расходной характеристикой рычаг устанавливают в положение «Открыт наполовину», причем угол между рычагом и штоком может отличаться от 90°. Затем устанавливают ИМ так, чтобы окружность радиуса г, описываемая криво­ шипом, касалась перпендикуляра к рычагу РО, восстановленного с линии рычага в положении «Открыт наполовину». Кривошип ИМ устанавливают параллельно рычагу РО и в этом положении их соединяют тягой.

При выполнении этого сочленения значения L и S не регламентируются, длина тяги должна составлять (3 - 5)r . Для РО с нелинейной расходной характеристикой рычаг устанавливают в положение «Закрыто», а кривошип ИМ в такое положение, чтобы угол между ним и тягой составлял 160-170°, в этом положении кривошип и рычаг соединяют тягой; исполнительный механизм должен при этом располагаться так, чтобы длина тяги составляла (3 -5)г, а угол между тягой и рычагом 40-140°. Величины L и S не регламентируются.