Исполнительный механизм

Исполнительный механизм — это устройство, преобразующее выходной сигнал регулятора в перемещение регулирующего органа. Исполнительные механизмы крайней распространены и используются повсеместно не только в промышленности, но и в быту.

Исполнительный механизм

Общий принцип действия исполнительных механизмов

Обычно исполнительные механизмы состоят из трех основных частей: привод, прибор для управления приводом и регулирующий орган — задвижки. Привод обеспечивает изменение положения задвижки, а задвижка корректирует величину переменной процесса.

За счет подвода энергии извне исполнительный механизм развивает усилие и мощность, достаточные для перемещения регулирующего органа в положение, соответствующее командному сигналу. Например, исполнительный механизм может использоваться, чтобы изменить степень открытия клапана для увеличения или уменьшения загрузки, или изменить положение заслонки или жалюзи.

Виды исполнительных механизмов

Существуют разные виды исполнительных механизмов, которые, в свою очередь, имеют подвиды. Их конструкция и принцип действия отличаются друг от друга. В зависимости от вида энергии, используемой для создания перестановочного усилия, исполнительные механизмы разделяют на пневматические, гидравлические и электрические.

Тип исполнительного механизма, который используется на конкретном производстве, зависит от многих факторов, включая особенности технологического процесса, действие, которое должно быть выполнено и требуемую скорость реагирования.

Источник

Исполнительные механизмы в системах автоматизации литейных процессов

Исполнительные механизмы в системах автоматического управления технологическими процессами предназначены для непосредственного воздействия на управляемый объект или его органы управления.

Исполнительные механизмы должны удовлетворять следующим требованиям:

иметь по возможности линейные статические характеристики;

обладать мощностью, достаточной для приведения в движение объекта управления или его органов во всех режимах работы;

иметь необходимое быстродействие;

обеспечить по возможности простое и экономичное регулирование выходной величины;

иметь малую мощность управления.

Особенности при работе в литейных цехах

Для систем автоматизации литейных процессов характерно наличие двух режимов управления: дистанционного и автоматического.

Для исполнительных механизмов в системах дистанционного управления основные показатели энергетические, кроме того необходимы эксплуатационные, конструктивные и экономические характеристики.

Для исполнительных механизмов в системах автоматического управления наиболее важными являются их статические и динамические свойства, которые влияют на устойчивость и качество регулирования. Эти особенности выбора исполнительных механизмов в системах автоматизации процессов литья необходимо учитывать при их проектировании.

Главными энергетическими параметрами исполнительных механизмов (дистанционное управление) являются номинальный момент (усилие, развиваемое при номинальном управляющем воздействии) и пусковой момент (усилие, развиваемое в момент включения под действием номинального управляющего сигнала).

Отношение пускового момента к приведенному моменту инерции исполнительного механизма определяет его инерционность, т. е. время от начала движения до установившейся номинальной скорости перемещения выходного органа. Для уменьшения времени разгона пусковой момент не должен превышать 2 — 2,5 номинального момента.

В системах позиционного регулирования, когда регулирующее воздействие имеет два установленных значения, исполнительные механизмы должны обеспечивать возможность изменения управляющего воздействия от максимального значения.

В системах с регуляторами постоянной скорости управляющее воздействие на объект определяется временем перемещения регулирующего органа, скорость перестановки которого зависит от технических данных исполнительных механизмов.

В системах пропорционального регулирования регулирующее воздействие на объект пропорционально отклонению параметра от заданного значения, а коэффициент пропорциональности зависит от конструкции исполнительного механизма, тормозных устройств и выбега после отключения.

В ряде систем автоматического управления литейными процессами исполнительные механизмы охватываются обратными связями по положению регулирующего органа. Укрупненная оценка статических и динамических свойств исполнительных механизмов осуществляется при рассмотрении их точности и быстродействия.

При проектировании исполнительные механизмы необходимо установить скорость перемещения его выходного устройства при номинальной нагрузке и управляющий сигнал, соответствующий номинальной скорости перемещения выходного устройства.

В системах автоматизации литейного производства применяют весьма разнообразные исполнительные механизмы. По конструкции их делят на электромеханические, электромагнитные, гидравлические, пневматические и комбинированные.

Электромеханические исполнительные механизмы

Электромеханические исполнительные механизмы используют для управления разнообразными запорными и регулирующими рабочими органами систем автоматизации. В их комплекты могут входить электродвигатель, редуктор, конечные выключатели, муфта предельного момента для защиты двигателя от перегрузок и датчик обратной связи.

К электромеханическим исполнительные механизмы относятся устройства поворота ковшей автоматизированной заливки, открывания-закрывания бункеров весовых дозаторов в системах шихтовки и смесеприготовления, загрузки плавильных агрегатов и др.

В указанных процессах литья электромеханические исполнительные механизмы обеспечивают:

дистанционный или автоматический пуск электропривода с помощью пусковых кнопок «Закрыть» и «Открыть» ;

остановку электропривода в любом промежуточном положении с помощью кнопок или контактов путевых выключателей;

аварийный останов при критических перегрузках;

дистанционную световую сигнализацию крайних положений рабочего органа (подъемника, днища бункера, литейного ковша и др.;

электрическую блокировку с другими механизмами.

Электромагнитные исполнительные механизмы

Электромагнитные исполнительные механизмы представляют собой совокупность электромагнита с перемещаемым им механическим устройством. Они сообщают поступательное движение приводу управляемого органа.

Электромагнитные исполнительные механизмы используют для управления клапанами, вентилями, задвижками и золотниками в системах автоматизации процессов регулирования подачи ваграночного дутья, подогрева, подачи кислорода в сталеплавильном процессе, в системах с применением электрогидравлических или электропневматических устройств, в которых электромагнит перемещает распределительный золотник и др.

Недостаток электромагнитных клапанов и вентилей заключается в том, что при практически мгновенных переключениях могут возникать гидравлические удары.

Гидравлические исполнительные механизмы

Гидравлические исполнительные механизмы широко применяют в автоматических литейных линиях и системах благодаря тому, что они допускают значительные кратковременные 5 — 7-кратные перегрузки, имеют большие выходные моменты (усилия) при малых размерах и могут обеспечить угловые ускорения свыше 20 000 рад/с.

Наиболее широко используют гидравлические поршневые исполнительные механизмы, где в качестве рабочей жидкости применяют нефтяные масла, синтетические жидкости, спирто-глицериновую смесь и др.

В литейных системах чаще других используют поршневые исполнительные механизмы простого и двойного действия.

К недостаткам гидравлических исполнительные механизмы следует отнести их большую массу, значительную мощность, расходуемую на управление и трудности ликвидации аварий .

Для исправления некоторых основных недостатков особое значение имеет выбор способа и закона торможения и расчет конструктивных параметров тормозных устройств гидроцилиндров, используемых в литейном производстве.

Выбор тех или иных гидроцилиндров и тормозных устройств определяется режимом их работы. При небольших скоростях допустимо применение приводных гидроцилиндров без тормозных устройств с остановкой движущихся частей конструкций или оснастки об упор. При увеличении рабочей скорости до 80 мм/с необходимо применение тормозных устройств.

Пневматические исполнительные механизмы

Пневматические исполнительные механизмы строят по такой же схеме, что и гидравлические. Различия их заключаются в свойствах рабочей среды (газа и жидкости). Сжимаемость газа оказывает отрицательное влияние на быстродействие системы, особенно при значительных нагрузках и ускорениях.

Пневматические исполнительные механизмы делят на поршневые и мембранные. В литейном цехе распространен поршневые пневматические исполнительные механизмы благодаря их простоте и низкой стоимости.

Вместе с тем агрессивные среды в процессах литейного производства вынуждают конструкторов разрабатывать специальные пневмоцилиндры для литейных автоматов. Такие пневмоцилиндры изготовляют в закрытом исполнении, при котором их штоки не соприкасаются с окружающей средой.

В них применяют односторонние цилиндры, соединенные одним штоком- рейкой с зубчатым колесом на выходном валу. Вращение вала преобразуется кривошипом в поступательное движение, и, хотя двойное преобразование ведет к потере мощности, эти механизмы долговечны.

Комбинированные исполнительные механизмы

Новые приводы от Festo позволяют решать задачи с помощью простых движений с электроприводом и интеллектуально обмениваться данными от контроллера к ПЛК через IO-Link. Эта серия электроприводов сочетает в себе простоту пневматики с преимуществами электрической автоматики.

Электроприводы серии Simplified Motion представляют собой решения по перемещению со встроенной моторизацией и управлением для простых задач. Они позволяют работать и вводить в эксплуатацию без программного обеспечения, по принципу: «подключено и работает».

Параметры для скорости подачи и возврата, силы нажатия, задания для конечного положения, демпфирования и ручного управления могут быть установлены непосредственно на приводе с помощью физических кнопок.

При выборе исполнительныж механизмов для систем автоматизации литейного производства учитывают их быстродействие, экономичность, бесшумность в работе. Каждый из этих показателей в той или иной степени может иметь важное значение для решения конкретной задачи автоматизации.

Однако имеется главный критерий, которому необходимо отдавать предпочтение при конструировании или выборе любого исполнительного механизма — это высокая надежность.

В связи с этим целесообразно шире использовать, где возможно, электромагнитные и электромеханические исполнительные механизмы с несложными кинематическими схемами.

В случаях применения гидравлических или пневматических испольнительных механизмов необходимо уделять внимание надежности уплотнительных устройств и понижению массы движущихся деталей.

Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!

Подписывайтесь на наш канал в Telegram!

Просто пройдите по ссылке и подключитесь к каналу.

Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:

Источник

Исполнительный механизм: типы, принцип работы, применение

Исполнительные механизмы применяются в промышленности для управления приводными устройствами. На рынке представлены модификации, которые отличаются между собой по рабочему напряжению и частотности. Схема исполнительного устройства состоит из катушки, а также переходника.

Расширители в основном используются трехполюсного типа. Проводимость у моделей максимум равняется 300 мк. Показатель максимальной перегрузки при этом стартует от 40 А. Купить модификацию для приводного устройства пользователь способен по цене от 30 тыс. руб.

Принцип работы устройства

Принцип работы механизма построен на изменении частоты. В первую очередь напряжение подается на катушку. На этом этапе происходит преобразование тока. При этом частотность колеблется в районе 35 Гц. Переходник служит отличным проводником. Через мотор в действие приводится выходной вал. Для его стабилизации применяется расширитель. За гармонические колебания отвечает конденсатор. Непосредственно подключение устройств осуществляется через контакторы.

Применение устройств

Исполнительные механизмы разрешается использовать на приводных устройствах разной мощности. Как правило, они устанавливаются на конвейерах. Также модели активно применяются в системах вентиляции. Для регулировки задвижек они являются незаменимыми. Также современные модификации можно встретить на кранах. Некоторые устройства разрешается устанавливать на плунжерные механизмы.

Какие типы есть?

По конструкции выделяют мембранные, пневматические и гидравлические устройства. Также разделение модификаций осуществляется по частотности. Модели до 40 Гц больше всего подходят для приводных устройств небольшой мощности. Показатель проводимости у них в среднем равняется 120 мк. Также есть модели с частотностью свыше 40 Гц. Показатель проводимости у них находится на уровне 150 мк. Для мощных приводных устройств механизмы данного типа подходят замечательно.

Мембранное устройство

Мембранные регулирующие органы производятся разной частотности. Для вентиляционных систем они подходят замечательно. Также стоит отметить, что показатель проводимости у них стартует от 20 мк. Многие модификации производятся с двумя переходниками. Контакторы у них имеются на три фазы. Расширители довольно часто используются двухполюсного типа.

Если рассматривать низкочастотные устройства, то у них отсутствует реостат. При этом вал не способен похвастаться повышенной частотностью. Для управления насосами модели подходят. Детали трубопроводов можно подбирать даже с компрессорами. На рынке качественный мембранный механизм пользователь способен приобрести за 28 тыс. руб.

Пневматическое устройство

Пневматические устройства в промышленности встречаются нечасто. Частотность у них, как правило, не превышает 100 Гц. Реостаты у моделей применяются контактного типа. Некоторые устройства хорошо подходят под плунжерные модификации. Моторы у них применяются на 3 и 5 кВт. Мягкость хода в данном случае обеспечивается за счет расширителей. Катушки чаще всего используются низковольтного типа, и показатель перегрузки находится на уровне 40 А.

Гидравлические модификации

Гидравлические устройства хорошо подходят для регулировки задвижек. Если верить мнению экспертов, то на рынке имеется множество модификаций на контактных реостатах. Основным недостатком являются пониженная частотность. При этом контакторы используются только на две фазы. Некоторые модификации производятся с блокираторами. Расширители под них подбираются двухполюсного типа. Параметр проводимости максимум доходит до 130 мк. Для мощных приводных устройств данные модификации подходят не лучшим образом. Приобрести неплохое исполнительное устройство в магазине можно за 33 тыс. руб.

Устройство серии ПР-1М

Данное исполнительное устройство неплохо справляется с управлением приводными приборами. Катушка у него способна выдержать большие перегрузки. Также стоит отметить, что модификация оснащена трехполюсным расширителем. Реостат у модели имеется с датчиком.

Отдельного внимания в ПР-1М заслуживает блокиратор. Параметр отказов у модели равняется только 0,2 %. Выходной вал стартует очень плавно, и износ у него крайне низкий. Расширитель у модификации установлен за контактором. Для регулировки насосов модель подходит. Детали трубопроводов разрешается подбирать с компрессорами. Цена на этот механизм колеблется в районе 40 тыс. руб.

Особенности модификации ПР-2

Данный механизм довольно часто применяется в вентиляционных системах. Входной вал применяется небольшого диаметра. Также стоит отметить, что модификация отличается качественными реостатом, который способен поддерживать частоту на уровне 55 Гц. Мотор у модели применяется на 5 кВт. Расширитель в данном случае используется трехполюсного типа, а защита у него применяется серии КК50. Всего у модели имеется три контактора.

Для приводных систем небольшой мощности модификация подходит неплохо. Катушка применяется на 40 Вт. Модулятор в стандартной комплектации отсутствует. Показатель замыкания находится в пределах 33 %. Блокиратор у модификации применяется с переходником. Приобрести механизм представленной серии пользователь способен по цене от 30 тыс. руб.

Параметры модели ПР-5

Это недорогой и качественный механизм. Для приводов небольшой мощности он подходит идеально. Процент перегрузки у него крайне низкий. Параметр проводимости в устройстве поддерживается на отметке в 120 мк. При этом частотность колеблется в районе 44 Гц. Многие эксперты говорят о том, что катушка не боится больших перегрузок. Однако расширитель перегорает довольно часто. Блокиратор в стандартной комплектации механизма отсутствует. Мотор для модели подобран мощностью в 4 кВт. Выключатель применятся концевого типа, и работает он очень плавно. Цена на данный механизм стартует от 44 тыс. руб.

Устройство серии ИМ-41

Представленный механизм классифицируется как пневматическое устройство. На производстве модификация встречается в плунжерных приборах. Если верить экспертам, катушка применяется низковольтного типа, а показатель перегрузки колеблется в районе 40 А.

Еще стоит отметить, что у модификации применяется блокиратор, который работает без сбоев и оснащен системой защиты класса КК30. Клапан с электроприводом фиксируется на контакторах. Мотор для устройства подобран на 3 кВт. Якорь в данном случае отсутствует. Показатель отказов находится в районе 0,4 %. Некоторые специалисты говорят о том, что модификация быстро перегревается. Однако важно отметить, что рабочая температура механизма максимум равняется 45 градусам. Выходной вал применяется на 3,2 см.

Всего у модели имеется три контактора, которые установлены за выходным валом. Модулятор у этого механизма отсутствует. Для вентиляционных систем устройство подходит не лучшим образом. Коэффициент замыкания в среднем равняется 34 %. Приобрести данный механизм пользователь способен по цене не менее 40 тыс. руб.

Особенности модификации ИМ-44

Данный механизм производится специально для вентиляционных систем. Если верить отзывам экспертов, то проводимость у него обеспечивается в 55 мк. Также стоит отметить, что модель продается только с одним модулятором. Всего у нее имеется два контактора. Установлены они стандартно, за валом. Управление исполнительными механизмами осуществляется через реостат проводного типа. Для мощных приводных механизмов устройство подходит.

Плавность хода обеспечивается за счет расширителя. В данном случае он применяется двухполюсного типа. Выключатель у этой модификации имеется концевого типа. Процент сбоев у модели крайне низкий. Также важно отметить, что модель довольно часто устанавливается на плунжерные механизмы. Купить данное устройство пользователь способен по цене от 45 тыс. руб.

Параметры модели ИМ-48

Этот мембранный исполнительный механизм производится с дипольным модулятором. Если верить мнению экспертов, то для приводных устройств небольшой мощности модель подходит замечательно. Центральный блок установлен с двумя переходниками. Еще надо отметить, что у модели имеется одна катушка на 40 Вт. Защита применяется класса КК40. При этом мотор используется на 4 кВт. Выходной вал в данном случае имеется на 35 сантиметров.

Расширитель стандартно применяется двухполюсного типа. Показатель замыкания не превышает 0,5 %. Также надо отметить, что проводимость у механизма довольно высокая. Выключатель в данном случае применяется концевого типа. Если верить экспертам, выходной вал очень плавно набирает обороты. Однако стабилитрон у механизма производителем не предусмотрен. Приобрести устройство данной серии пользователь способен по цене от 38 тыс. руб.

Устройство серии БП-20

Данный исполнительный механизм производится для приводных устройств малой мощности. Катушка у модификации рассчитана на 40 Вт. Система защиты применяется серии КК40. Согласно мнению экспертов проводимость поддерживается на отметке 140 мк. Блокиратор контактов в данном случае отсутствует. Для регулировки плунжера модификация подходит.

Выходной вал применяется на 3,4 см. Корректор в данном случае используется класса РК50. Пороговое сопротивление устройства составляет 55 Ом. Расширитель производителем установлен трехполюсного типа. Для задвижек модель подходит неплохо. Рабочая температура механизма составляет максимум 45 градусов. Модулятор применяется дипольного типа. Купить данное устройство пользователь может за 33 тыс. руб.

Особенности модификации БП-22

Указанный исполнительный механизм относится к пневматическим устройствам. Модулятор у него применяется резистивного типа. Также стоит отметить, что переходник используется только один. Мягкость хода вала обеспечивается за счет качественного расширителя. Якорь в данном случае имеется проводного типа. Реостат в стандартной комплектации отсутствует.

Мотор у модели имеется на 3 кВт. Рабочая частота устройства равняется только 58 Гц. Корректор у модели применяется класса РЕ55. Всего у модификации имеется три контактора. Отдельного внимания заслуживает высокий параметр рабочей температуры, который находится на отметке в 55 градусов. Приобрести исполнительный механизм представленной серии пользователь может за 38 тыс. руб.

Параметры модели МЭО-23

Эта система автоматического регулирования выделяется высоким выходным сопротивлением. Для приводных модификаций устройство подходит неплохо. Катушка у модели рассчитана на 14 Вт. Защита применяется класса КК40. Также стоит отметить, что реостат используется проводного типа. Мягкость хода в данном случае обеспечивается расширителем. Если верить экспертам, сбои в работе мотора происходят нечасто. Блокиратор у модели отсутствует.

Показатель снижения давления находится на уровне 55 %. Датчик в данном случае компанией-производителем не предусмотрен. Для кранов модификация подходит замечательно. Мотор в стандартной комплектации применяется на 4 кВт. Рабочая частотность механизма поддерживается на уровне 55 Гц. Выключатель в устройстве используется концевого типа. Стоит данная система автоматического регулирования примерно 35 тыс. руб.

Устройство серии МЭО-250

Указанный исполнительный механизм МЭО производится с одним входным валом. Если верить отзывам экспертов, блокиратор контактов у модификации применяется высокого качества. Также стоит отметить, что модель оснащена проводным переходником. Система защиты используется класса КК44. При этом показатель замыкания максимум равняется 43 %.

Модулятор у МЭО-250 установлен дипольного типа. Клапан с электроприводом крепится на контакторах. С перегрузками в 40 А модификация справляется без проблем. Выключатель у модели применяется концевого типа. Купить исполнительный механизм МЭО пользователь может по цене не менее 33 тыс. руб.

Особенности модификации МЭО-260

Данный электрический однооборотный исполнительный механизм довольно часто используется на кранах. Для приводных устройств модификация также подходит. Реостат у модели имеется проводного типа. Мотор используется на 4 кВт, а система защиты имеется класса КК40. В соответствии с отзывами экспертов проблемы с датчиком возникают довольно редко. Мягкость хода выходного вала обеспечивается за счет однополюсного расширителя.

Пороговое сопротивление системы находится на отметке в 33 Ом. Блок указателя у модификации имеется. Также стоит отметить, что механизм довольно часто используется в вентиляционных системах. Рабочая температура устройства составляет не менее 40 градусов. Приобрести исполнительный механизм этой серии можно по цене от 46 тыс. руб.

Источник