Позиционный пневмопривод

(504 У 15 В 9 ТЕНИН меры преона кВ за36ить аспределителя ую мощность реобраэователя. набжены пьезоами, жестко причто позволяет е обмотки 3 СС 82 н диналя этораны 8,ил. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОбРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ ОПИСАНИЕ вторсном свидетельст(57) Изобретение относится кстроению и позволяет улучшить.мические х-ки пневмопривода.го в корпусе 14 размещены мем 801359503 А 1 33, 34, образующие мембранные (МК) 35, 36 и взаимодействующи якорем 31 электромеханическог разователя. Каждая МК подключ одной из пар приемных каналов висимости от подключения МК 3 к приемным каналам можно повы быстродействие пневмор или снизить потребляем электромеханического п Напорные каналы м,бс керамическими пластин крепленными к ротору, исключить электрически 39, 40. 1 з.п. ф-лы, 6Изобретение относится к машиностроению, в частности кпневматическим исполнительным механизмам с узлами управления, и может быть использо-,вано в качестве силового позиционного привода.Целью изобретения является улучшение дйнамических характеристик пневмопривода.На фиг. 1 представлена принципиальная схема пневмопривода; нафиг. 2 - струйный пневмораспределитель, поперечное сечение; на фиг.Зсечение А-А на фиг. 2; на фиг. 4 -сечение Б-Б на фиг. 2; на фиг. 5 -сечение В-В на фиг. 4; на фиг. 6 -пример .выполнения сопл.Позиционный пневмопривод (фиг.1)содержит пневмоцилиндр 1 с установленными в нем поршнем 2 и штоком 3с образованием двух рабочих полостей4 и 5, подключенных к напорному исливному трубопроводам 6 и 7 черезструйный пневмораспределитель 8, Соштоком 3 жестко связана зубчатаярейка 9, взаимодействующая с датчиком 10 положения посредством зубчатого колеса 11. Сигнал Х от датчика10 поступает на входы системы 12управления и модели-наблюдателя 13Люенбергера. На входы системы 12управления поступают также сигналыХ и Х, которые пропорциональны скорости и ускорению движения штока 3пневмоцилиндра 1,Струйный пневмораспределитель 8(фиг,2) выполнен в виде размещенногов корпусе 14 ротора 15, двух пар диаметрально расположенных в корпусе14 приемных каналов 16, 17 и 18, 19и двух пар диаметрально расположенных в роторе 15 напорных каналов 20,21 и 22, 23, в которых установленысопловые вкладыши 24, выполненныеиз антифрикционного материала, и компенсаторные прокладки 25, предназначенные для обеспечения равномерногоприжатия вкладышей 24 к внутреннейповерхности корпуса 14.Канал 16 соединен с каналом 17,а канал 18 - с каналом 19 соответственно с помощью кольцевых расточека, Ь (фиг.З) . Ротор 15 имеет двевнутренние камеры 26 и 27, первая изкоторых соединена с атмосферой, авторая - с источником сжатого воздуха (не показан), Подвод сжатого воздуха осуществляется через штуцер 28. Штуцеры 29 и 30 (фиг.4) соединяют пневмораспределитель 8 с рабочимиполостями 4 и 5. Якорь 31 электромеханического преобразователя 32 жестко связан с ротором 15,Пневмораспределитель 8 снабжен мембранами 33 и 34 (фиг.5), размещенными в корпусе 14 с образованиеммембранных камер 35 и 36 и возможностью взаимодействия с якорем 31 электромеханического преобразователя32, при этом каждая из мембранныхкамер 35 и 36 подключена к одной из 1 В пар приемных каналов 16, 17 или 18,19. На магнитопроводе 37 электромеханического преобразователя 32 размещены три электрические обмотки 38, 39и 40. Обмотки 38, 39 являются управ ляющими, а обмотка 40 - поляризующейКаждый из напорных каналов 20-23может быть снабжен двумя пьезокерамическими пластинами 4 1 и 42, которые жестко прикреплены к ротору 15,Позиционный пневмопривод работаетследующим образом.При поступлении на вход системы12 управления и модели-наблюдателя13 задающего сигнала П возникаетсигнал рассогласования, который пропорционален разности между координатой заданной позиции и суммой,состоящей из текущей координаты поршня 2 Х его скорости Х и ускоренияъУ35 Х. Например, при положительном рассогласовании поршень 2 со штоком 3должен совершить движение слеванаправо (по фиг.1). При этом запитывается обмотка 39 электромеханичес кого преобразователя 32, якорь 31 поворачивается по часовой стрелке, врезультате чего ротор 15 занимаеттакое положение, при котором напор, ные каналы 20, 21 сообщаются с при емными каналами 16, 17 и соответственно с камерой 27, а приемные каналы 18, 19 - с камерой 26. При этом. сжатый воздух поступает в рабочуюполость 4, а рабочая полость 5 сооб щается с атмосферой, Под действиемперепада давления в рабочих полостях4 и 5 поршень 2 со штоком 3 движетсяслева направо (по фиг.1), При сменезнака сигнала рассогласования запитывается обмотка 38, якорь 31 поворачивается против часовой стрелки. Врезультате приемные каналы,18, 19соединянтся с камерой 27, а каналы16, 17 - с камерой 26. Это приводит03 3 13595 к торможению поршня 2 пневмоцилиндра 1 при подходе к заданной позиции. В пределах заданной позиции поршень 2 совершает автоколебания с постоянной частотой и амплитудой, которые возникают вследствие периодической смены знака сигнала рассогласования, При отработке заданной позиции с установленной точностью необходимо, чтобы 10 амплитуда автоколебаний не превышалавеличины заданной точности, Это достигается введением корректирующих обратных связей по скорости Х и ускорению Х движения поршня 2. Введе ние в схему пневмопривода моделинаблюдатля 13 позволяет получить сигналы Х и Х без применения соответствующих датчиков скорости и ускорения. Наличие поляризующей обмотки 40 20 позволяет повысить быстродействие электромеханического преобразователя 32 пневмораспределителя 8.Возможны два варианта включения мембранных камер 35 и 36 пневмораспределителя 8, Если камеру 35 подключить к приемным каналам 16, 17, а камеру 36 - к каналам 18, 19, то крутящий момент, приложенный к якорю 31 со стороны мембран 33 и 34, направлен против крутящего момента, приложенного со стороны электромеханического преобразователя 32, когда включена обмотка 39 и выключена обмотка 38. В этом случае при смене ЗБ знака сигнала рассогласования, когда происходит переключение обмоток 39 и 38, момент от воздействия мембран 33 и 34 позволяет осуществлять более быстрый поворот якоря 31 против ча совой стрелки, Это повышает быстродействие пневмораспределителя 8, что также приводит к улучшению динамических характеристик пневмопривода. При втором варианте подключения мемб раиных камер 35 и 36, когда камера 35 связана с приемными каналами 18, 19, а камера 36 - с каналами 16, 17, крутящий момент, приложенный к якорю 31 со стороны мембран 33 и 34, на- б 0 правлен в ту же сторону, что и крутящий момент, приложенный со стороны электромеханического преобразователя 32 при включенной обмотке 39 и выключенной обмотке 38. Это позволяет отключить питание управляющих обмоток 38 и 39 после того, как якорь 31 займет нужное положение. При этом появляется возможность снизить потребняемую мощность электромеханического преобразователя 32. Однако при втором варианте подключение камер 35 и 36 к приемным каналам 16, 17 и 18, 19 быстродействие пневмораспределителя 8 ниже по сравнению с первым вариантом и его следует использовать лишь в том случае, когда снижение потребляемой мощности электромеханического преобразователя 32 имеет решающее значение.Если каждый напорный канал 20-23 снабжен пьезокерамическими пластинами 41. и 42, появляется возможность исключить из состава пневмораспределителя 8 электрические обмотки 38, 39 и 40. В этом случае для поворота ротора 15 по часовой стрелке на пластину 41 подается напряжение электрического тока, в результате чего пластина 4 1 меняет свои геометрические размеры, появляется зазор между пластиной 41 и корпусом 14 и возникает реактивная сила, которая поворачивает ротор 15 по часовой стрелке, Поворот ротора 15 против часовой стрелки осуществляется при подаче напряжения на пластину 42. Технико-экономическая эффективность использования предложенного технического решения заключается в повьппении быстродействия пневмораспределителя, уменьшении автоколебаний в зоне позиционирования, что в целом расширяет область применения пневмопривода. Формула изобретения 1. Позиционный нневмопривод, содержащий пневмоцилиндр с двумя рабочими полостями, подключенными к напорному и сливному трубопроводу через струйный пневмораспределитель, выполненный в виде размещенного в корпусе ротора, жестко связанного с якорем электромеханического преобразователя, двух пар диаметрально расположенных в корпусе приемных каналов и двух пар диаметрально расположенных в роторе напорных каналов, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью улучшения динамических характеристик, пневмораспределитель снабжен мембранами, размещенными в корпусе с образованием мембранных камер и возможностью взаимодействия е яко 13595035 рем электромеханического преобразователя, при этом каждая мембранная камЕра подключена к одной из пар приемных каналов. 2. Пневмопривод по и. 1, о т л и - ч а ю щ и й с я тем, что каждый из напорных каналов снабжен двумя пьезокерамическими пластинамиоставитель В.Ковалехред И,Попович тор И.Рыбченко ректор М,Шарош е аказ 61 одписно 3035 оскв енно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, у оектная извод 36 ВНИИПИ Го по дела