UA134017U - Двоступінчастий диференціатор неелектричних сигналів - Google Patents

Abstract

Двоступінчастий диференціатор неелектричних сигналів містить перетворювач сигналів з першим і другим сильфонами з'єднаними одними торцями із спільним рухомим фланцем, другий торець першого сильфона - з нерухомим фланцем, а другого сильфона - з рухомим фланцем зі штоком, основний і допоміжний підсумовуючі важелі, одними кінцями через тягу з'єднані із спільним рухомим фланцем, середня частина основного важеля через пружину - зі штоком, а другий кінець через тягу - із середньою частиною допоміжного важеля, друге плече якого - із вихідного тягою і дросель. В ньому додатково установлений другий перетворювач сигналів і в обох перетворювачах другі торці сильфонів нерухомі з осьовими отворами, крізь які проходять штоки жорстко зв'язані із спільними рухомими фланцями, з виконаними в них перепускними для робочої рідини отворами і з установленими регульованими дроселями, причому шток першого перетворювача з'єднаний з одним кінцем основного важеля, середня частина його через пружину - із тягою вхідного сигналу, а другий кінець через проміжну тягу і пружину - із середньою частиною додаткового важеля, один кінець якого з'єднаний зі штоком другого перетворювача, а другий кінець - з вихідною тягою диференціатора.

Description

Корисна модель належить до засобів систем автоматики і може бути використана переважно в гідропневмомеханічних системах автоматичного регулювання (САР) і системах автоматичного керування (САК) різних за призначенням машин, агрегатів і технологічного обладнання для покращення їх динамічних показників в умовах змінних режимів роботи.

Найближчим аналогом є двоступінчастий диференціатор, що містить сильфонний вузол приймання вхідних сигналів та їх перетворювач у вигляді першого і другого сильфонів, зв'язаних між собою спільним рухомим фланцем і установлених в напрямній, причому сильфон вузла з першим сильфоном перетворювача сполучений через дросель, а з другим сильфоном через рухомий фланець і гнучкий шланг і спільний рухомий фланець, основний і додатковий підсумовуючі важелі, які за допомогою тяги зв'язані одними плечами із спільним рухомим фланцем, при цьому основний підсумовуючий важіль середньою частиною через тягу зв'язаний з рухомим фланцем другого сильфона перетворювача, а другим плечем через тягу - із середньою частиною додаткового підсумовуючого важеля, друге плече якого - із вихідною тягою див. Авторське свідоцтво СРСР Мо 11590351.

Однак, відомий диференціатор має низьку динамічну точність, викликану нелінійностями, спричиненими деформацією, тертям і місцевим опором гнучкого шланга при передачах значних тисків робочої рідини і значних переміщеннях зв'язаного з ним спільного рухомого фланця, а також має обмежені функціональні можливості у формуванні оптимальної складової вихідного сигналу, пропорційної прискоренню від змінювання вхідного сигналу, через відсутність регульованого дроселя в кінематичному зв'язку додаткового підсумовуючого важеля з основним.

Таким чином, відомий диференціатор і обладнані ним САР ї САК мають низьку динамічну точність функціонування, що понижує ефективність використання укомплектованих ними енергетичних машин, технологічних агрегатів і обладнання, а також обмежує область його застосування.

В основу корисної моделі поставлено задачу підвищити точність функціонування диференціатора, а також розширити область його застосування.

У зв'язку з цим пропонується його удосконалення, суттєві ознаки якого полягають в тому, що вихідний сигнал після першого підсумовування, пропорційний змінюванню вхідного сигналу і

Зо швидкості (першій похідній) його змінювання, ще додатково форсовано диференціюється і далі повторно підсумовується, формуючи результативний вихідний сигнал пропорційний змінюванню вхідного сигналу, вхідній швидкості (першій похідній) і вхідному прискоренню (другій похідній) від його змінювання.

Поставлена задача вирішується тим, що здійснюється послідовне двоступінчасте диференціювання шляхом проходження вхідних сигналів через перший перетворювач і вихідних з нього сигналів через другий перетворювач. Кожний з перетворювачів виконаний у вигляді першого і другого сильфонів, одними торцями з'єднаними із спільним рухомим фланцем, а другими торцями - з нерухомими фланцями з осьовими отворами для проходження штоків, які жорстко зв'язані із спільними рухомими фланцями. У спільних фланцях виконані перепускні, для робочої рідини, отвори, в яких установлені регульовані дроселі. Підсумовування сигналів, що приходять через диференціатор, здійснюється за допомогою основного і додаткового двоплечих важелів. При цьому шток першого перетворювача з'єднаний з одним кінцем основного важеля, середня частина якого через пружину з'єднана із тягою вхідного сигналу, а другий його кінець через тягу і пружину - із середньою частиною додаткового важеля, один кінець якого з'єднаний зі штоком другого перетворювача сигналів, а другий його кінець - з вихідною тягою диференціатора.

При такому технічному рішенні, завдяки вилученню із кінематичного зв'язку гнучкого шланга, зникнуть зв'язані з ним нелінійності, що підвищить динамічну точність диференціатора, а встановлення другого регульованого дроселя розширить функціональні можливості незалежного формування вихідних із перетворювачів сигналів пропорційних швидкості (першій похідній) і прискоренню (другій похідній) від вхідних сигналів, а також результативних вихідних сигналів із диференціатора. Ступінь введення в закон формування як першої, так і другої похідної може змінюватися залежно від дроселювання робочої рідини в першому і другому перетворювачах, а також від геометричних параметрів кінематичного зв'язку механізму передачі сигналів.

Таким чином, результативний вихідний сигнал диференціатора буде складатися із трьох сигналів, викликаних: - першого - змінюванням вхідного сигналу від переміщення вхідної тяги; - другого - першою похідною його змінювання; бо - третього - другою похідною його змінювання.

При запропонованих удосконаленнях покращаться динамічні властивості диференціатора, підвищиться швидкість переміщення, зв'язаних з вихідною тягою, виконавчих органів регулювання і керування САР і САК режимами роботи машин, агрегатів і технологічного обладнання, що підвищить ефективність їх використання і розширить область застосування двоступінчастого диференціатора.

На представленому кресленні схематично показано загальний вигляд двоступінчастого диференціатора неелектричних сигналів.

Запропонований диференціатор містить перший перетворювач 1 виконаний у вигляді першого 2 і другого З сильфонів, з'єднаних одними торцями із спільним рухомим фланцем 4 з установленим в ньому регульованим дроселем 5. Другий торець сильфона 2 зв'язаний з нерухомим фланцем 6, а другий торець сильфона 3 - з нерухомим фланцем 7. У фланцях 6,7 виконані осьові напрямні штока 8 зв'язаного із спільним рухомим фланцем 4.

Другий перетворювач 9 виконаний у вигляді третього 10 і четвертого 11 сильфонів, з'єднаних одними торцями із спільним рухомим фланцем 12 з установленим в ньому регульованим дроселем 13. Другий торець сильфона 10 зв'язаний з нерухомим фланцем 14, а другий торець сильфона 11 - з нерухомим фланцем 15. У фланцях 14,15 виконані осьові напрямні штока 16, зв'язаного із спільним рухомим фланцем 12.

До одного кінця штока 8 першого перетворювача 1 шарнірно приєднаний одним кінцем основний підсумовуючий важіль 17, середня частина якого через пружину 18 зв'язана із тягою 19 вхідного сигналу, а другим кінцем важіль 17 з'єднаний через пружину 20 і проміжну тягу 21 із середньою точкою додаткового підсумовуючого важеля 22, один кінець якого шарнірно з'єднаний із одним кінцем штока 16, а другий кінець його - з тягою 23 вихідного сигналу.

Диференціатор, послідовно включений в САР або САК, працює наступним чином.

При різкому (миттєвому) збільшенні вхідного сигналу через наявність дроселя 5 тиск робочої рідини в сильфоні 2 першого перетворювача 1 буде змінюватися повільніше, ніж в сильфоні 3, в результаті чого спільний рухомий фланець 4 дещо задержиться, задержуючи із собою шток 8 і один кінець основного важеля 17, створюючи додаткове переміщення його другому кінцю. При цьому рухомий шток 8, з'єднаний з нижнім кінцем основного підсумовуючого важеля 17 переміщається ліворуч, і тим самим, додатково переміщає його вихідну проміжну тягу 21. В

Зо результаті цього буде додаватися два переміщення, тобто вихідний сигнал перетворювача 1 в даній точці, його кінематичного ланцюга, буде складатися із переміщення, викликаного змінюванням вхідного сигналу, і переміщення, викликаного швидкістю (першою похідною) від змінювання вхідного сигналу. Далі переміщення тяги 21 через затримання нижнього кінця додаткового підсумовуючого важеля 22 додатково перемістить його вихідну тягу 23. Таким чином, буде додаватися три переміщення, тобто вихідний сигнал двоступінчастого диференціатора, від різкої дії вхідного сигналу, буде складатися із переміщення, викликаного змінюванням вхідного сигналу (переміщення вхідної тяги 19) і збільшення внаслідок цього, переміщення середньої частини підсумовуючого важеля 17, переміщення викликаного підвищенням швидкості вхідного сигналу (затримка переміщення штока 8 і додаткового збільшення внаслідок цього переміщення проміжної тяги 21 і переміщення, викликаного прискоренням змінювання вхідного сигналу (переміщення штока 16 і додаткового збільшення внаслідок цього переміщення вихідної тяги 23).

У випадку різкого (миттєвого) звільнення тяги 19 двоступінчастий диференціатор працюватиме аналогічно, лише з тією різницею, що вихідні переміщення будуть направлені в протилежний бік.

В цих випадках даний диференціатор працює як двічі підсилювально-диференціююча динамічна ланка.

При повільному збільшенні вхідного сигналу (переміщенні вхідної тяги 19) тиск робочої рідини в другому сильфоні З першого перетворювача 1 буде також збільшуватися повільно. В результаті перепад тисків в сильфонах 2,3 практично буде відсутній, від чого основний 17 і додатковий 22 підсумовуючі важелі будуть переміщатися паралельно з однаковою швидкістю.

При цьому вихідна тяга 23 буде переміщатися і далі передавати вихідний з диференціатора сигнал на регулюючий (керуючий) орган виконавчого механізму, викликаний тільки збільшенням вхідного сигналу.

У випадку повільного зменшення вхідного сигналу диференціатор буде працювати таким же чином, тільки вихідні переміщення будуть направлені в протилежний бік.

В останніх двох випадках функціонування диференціатора його вихідний сигнал складається із переміщення, викликаного тільки змінюванням вхідного сигналу, тобто він буде працювати як підсилювальна динамічна ланка.

Застосування запропонованого диференціатора, порівняно з уже відомим, дасть можливість:

- підвищити точність функціонування диференціатора за рахунок вилучення з конструкції гнучкого шланга, а також розширення функціональних можливостей у формуванні оптимальної складової вихідного сигналу, пропорційної прискоренню від змінювання вхідного сигналу, завдяки установлення додаткового регульованого дроселя;

- підвищити швидкість руху вихідної тяги диференціатора і зв'язаного з нею виконавчого органу САР їі САК режимами роботи машин, агрегатів і технологічного обладнання і разом з цим їх ефективність використання за рахунок можливого незалежного формування складових вихідного сигналу, пропорційних швидкості і прискоренню від змінювання вхідного сигналу; - розширити область застосування на машинах, агрегатах і технологічному обладнанні, працюючих в умовах різкоперемінних вхідних сигналів.

Claims (1)

1. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ

   Двоступінчастий диференціатор неелектричних сигналів, що містить перетворювач сигналів з першим і другим сильфонами з'єднаними одними торцями із спільним рухомим фланцем, другий торець першого сильфона - з нерухомим фланцем, а другого сильфона - з рухомим фланцем зі штоком, основний і допоміжний підсумовуючі важелі, одними кінцями через тягу з'єднані із спільним рухомим фланцем, середня частина основного важеля через пружину - зі штоком, а другий кінець через тягу - із середньою частиною допоміжного важеля, друге плече якого - із вихідного тягою і дросель, який відрізняється тим, що в ньому додатково установлений другий перетворювач сигналів і в обох перетворювачах другі торці сильфонів нерухомі з осьовими отворами, крізь які проходять штоки жорстко зв'язані із спільними рухомими фланцями, з виконаними в них перепускними для робочої рідини отворами і з установленими регульованими дроселями, причому шток першого перетворювача з'єднаний з одним кінцем основного важеля, середня частина його через пружину - із тягою вхідного сигналу, а другий кінець через проміжну тягу і пружину - із середньою частиною додаткового важеля, один кінець якого з'єднаний зі штоком другого перетворювача, а другий кінець - з Зо вихідною тягою диференціатора.