Пневмопреобразователи. Классификация элементов пневмоавтоматики

р_п=0,1 МПа; d₂=0,4 mm; d₁=0,6 mm; h = 1,5 мм. о — эксперимент; х — расчет.

Наибольший перепад давления в междроссельной камере с указанными параметрами дросселей достигался при исходном по­ложении заслонки относительно сопла, соответствующем такой ве­личине давления р₄, при которой А=р₄/р_п=0,52. Исходное расстоя­ние между торцом сопла и заслон­кой составило h₁ =0,12 мм.

Конструктивные параметры мембранно-клапанного усилителя мощ­ности с электростатическим управ­лением (см. рис. 3.9) выбираются на основании (3.26) и (3.27) из ус­ловия
S(1+А)S₄<2S₂.
Это соотношение, как указыва­лось выше, удовлетворяет всем возможным схемам подключения электропневматического распреде­лителя к промышленной пневмомагистрали и к силовому пневмати­ческому исполнительному механиз­му при всех возможных значениях давлений в камерах усилителя мощ­ности.
На рис. 3.11, а приведен график

Рис. 3.11. Определение конст­руктивных параметров сило­вых мембран усилителя мощ­ности электропневматического распределителя с электростати­ческим управлением.

для выбора эффективных площадей силовых мембран S и S₄ в зависимости от площади отверстия седла клапана S₂ и площади поперечного сечения штока 5_шт, связывающего мембранный блок. Этот график построен по соотношениям (3.26) и (3.27), получен­ным при анализе принципиальной схемы усилителя мощности. На рис. 3.11, а заштрихованная область представляет собой геомет­рическое место точек, координаты которых удовлетворяют приве­денному выше соотношению для выбора конструктивных парамет­ров силовых мембран усилителя мощности для всех возможных значений А.

Для определения эффективной площади S₄ необходимо за­даться величиной S. Затем, как показано на рис. 3.11, а, провести горизонтальную прямую до пересечения с прямой, соответствую­щей выбранному значению А (в нашем случае А = 0,52). Опущен­ный из точки пересечения перпендикуляр укажет величину иско­мой эффективной площади S₄.
Размеры диаметров защемления и диаметров жесткого центра силовых мембран (рис. 3.11, б) определялись из известного соотношения

где S — эффективная площадь силовой мембраны; D₁, D₂ — соответственно диаметр защемления и диаметр жесткого центра силовой мембраны.

Рис. 3.12. Влияние конструктивных и газодинамических параметров на быстродействие электропневматического распределителя с электростатическим управлением:

1. 
   t_cp= f(p_ц); 2 – t_cp = f(h).
   

площадь отверстия седла клапана S₂ определялась в зависимости от значения условного прохода Dy ЭМПР:

S₂ = D²_y/4,
где D_y — значение условного прохода ЭМПР. 1
Величина хода клапана Н принималась: Н=1 мм для ЭПР с условным проходом Dу=6, 8, 10 мм и H=0,5 мм для ЭПР с условным проходом Dу=4 мм. Минимально допустимый межэлектродный промежуток - 1,5 мм. Ход мембраны 18 (см. рис. 3.9) под действием электростатических и газодинамических сил выбирался по графикам зависимости p₄=f(h₁) и составил 0,12 мм. Экспериментальные исследования разработанного ЭПР показа­ли, что момент срабатывания мембранно-клапанного усилителя мощности ЭПР не зависит от величины подведенного к нему дав­ления питания. Следовательно, быстродействие электропневмати­ческого распределителя (см. рис. 3 9) мало зависит от величины давления питания.
При анализе динамических характеристик такого электростатического ЭМПР необходимо учитывать тот факт, что при изменении эффективной площади проходного сечения переменного дросселя ЭПП «мембрана — электрод — сопло» изменяется как давление в междроссельной камере, так и объем камеры.
Поэтому для расчета динамики междроссельной камеры ЭМПП следует ориен­тироваться на уравнение баланса энергии для переменного коли­чества газа. Принимаем также, что коэффициенты расхода посто­янного дросселя / (см. рис. 3.9) диаметром d₂ и переменных дросселей типа «сопло - за­слонка» мембранно-клапанного усилителя мощ­ности в первом прибли­жении одинаковы и рав­ны 0,8.
Записав уравнения движения для мембраны-электрода (пренебрегая в первом приближении его жесткостью) и мембран­но-клапанного блока с учетом (3.25), (3.28), (3.29), таким образом можно получить систему дифференциальных урав­нений для анализа дина­мического режима рабо­ты ЭМПР (см. рис. 39). Численные решения на ЭВМ полученной системы дифференциальных уравнений и их анализ позво­ляют сделать следующие выводы (рис. 3 12, 3.13).
Быстродействие раз­работанного ЭМПР на порядок выше, чем у применяемых в настоящее время аналогич­ных устройств, например электропневматического распределителя типа В64-13А.



Рис. 3.13. Динамические характеристики элек­тропневматического распределителя с электро­статическим управлением: