Материал: Исполнительный привод. учебное пособие. Литвиненко А.М

Импульсная форсировка уменьшает время нарастания тока, по сравнению с резистивной форсировкой, в 2-3 раза, ее КПД равен 1 и не зависит от схемы инверторов.

Принцип построения нереверсивных инверторов выбирается в зависимости от способа форсирования процессов отключения фазы и схемы соединения фаз. По этому признаку инверторы с импульсным форсированием делятся на схемы с одним ключом (регуляторы напряжения) и схемы с регулятором в каждой фазе.

Принцип построения инверторов с одним ключом иллюстрирует схема, приведенная на рис. 1.48.

Фазы ШД соединены в 4-лучевую звезду, в нейтрали которой установлен транзисторный ключ К, управляемый либо от времязадающего элемента ВЭ, запускаемого импульсом управления f (переключение в функции времени), либо элементами обратной связи по току (ОСТ) (управление в функции тока).

Коммутация фаз осуществляется ключевыми элементами инвертора. При поступлении управляющего импульса ВЭ открывает ключ на время, обеспечивающее нарастание тока под воздействием u. По окончании импульса ток в фазе ШД ограничивается либо резистором R0, либо подключением фаз к Uкз через распределительный диод, исключающий короткое замыкание при включенном К. Возможен также перевод К в режим ШИМ.

3. Поддержание тока в фазах ШД, осуществляемое путем многократного подключения в течение такта коммутации фазы ШД к источнику повышенного напряжения с автоматическим контролем среднего значения тока в фазе.

50

2.ГИДРОПРИВОД И ПНЕВМОПРИВОД РОБОТОВ

2.1.Предмет гидравлики

2.1.1.Термины и определения

В понятие «жидкость» включаются как обычные (капельные) жидкости, так и газы.

Основные особенности капельных жидкостей:

1.В малом количестве под действием сил поверхностного натяжения принимают сферическую форму.

2.В большом количестве образуют свободную поверхность раздела

сгазом.

3.Ничтожно мало изменяют свой объем при изменении давления, их обычно считают несжимаемыми.

Основная особенность газов в том, что они значительно изменяются в объеме при изменении давления, т.е. обладают большой сжимаемостью.

Несмотря на различие, законы движения капельных жидкостей и газов можно считать одинаковыми. Основное условие при этом: малая скорость течения газа, по сравнению со скоростью распространения в нем звука.

Преобразование энергии жидкости происходит в гидравлических машинах, которые бывают двух видов.

Насос – гидромашина, сообщающая протекающей по ней жидкости механическую энергию, и гидродвигатель – гидромашина, получающая от жидкости часть энергии и передающая ее рабочему органу для полезного использования.

51

Насосы и гидродвигатели применяют в гидропередачах, предназначенных для передачи механической энергии от двигателя к рабочему органу, а также для преобразования вида и скорости движения посредством жидкости. Гидропередача состоит из насоса и гидродвигателя, соединенных в одном агрегате.

В современной технике применяется большое число разновидностей гидромашин. Наиболее распространены объемные и лопастные гидромашины. Объемные работают за счет изменения объема рабочих камер – ограниченных пространств внутри машины, периодически изменяющих свой объем и попеременно сообщающихся с местами входа и выхода жидкости. Лопастные – за счет динамического взаимодействия лопастей колеса с обтекающей их жидкостью.

Наибольшее распространение в промышленной робототехнике получили объемные гидромашины и привод на их основе. То же самое относится и к пневмоприводу. Примером объемной гидромашины является гидроцилиндр, примером лопастной – вентилятор, а также гидротурбина. И объемные,

илопастные гидромашины обратимы, поскольку могут применяться в качестве

инасосов, и гидродвигателей.

2.1.2. Плотность жидкостей

Плотность – физическая величина, определяемая отношением массы жидкости m к ее объему V. При равномерном распределении массы плотность определяется как

Удельный вес можно выразить через плотность:

Плотность минеральных масел колеблется в пределах 830…940 кг/м. От плотности жидкости зависит перепад давления ΔP

а также ударное давление при гидравлическом ударе, сопротивление трубопроводов в переходном процессе.

Плотность зависит от температуры:

где – плотность жидкости при начальной температуре;

–(1/град.) – температурный коэффициент объема;

–относительное изменение начального объема;

52

= t – t0 – изменение температуры; здесь t и t0 – начальная и конечная температуры;

=V – V – изменение объема при повышении температуры с t0 до t. В соответствии с этим

( )

Для распространенного масла АМГ–10 в диапазоне давлений от 0 до 200 кг/см = 8*10–4 (1/град.), или иначе температурное расширение равно 0,08 % при нагреве на 1 °С.

2.1.3. Вязкость жидкостей

Вязкость – свойство жидкости сопротивляться деформации сдвига или скольжения ее слоев.

При течении жидкости вдоль твердой стенки скорость ее слоев в результате торможения потока различна, вследствие чего возникает сила трения Т.

Эта сила (касательная напряжению) определяется из уравнения, выражающего закон жидкостного трения Ньютона:

где – коэффициент пропорциональности (динамическая вязкость);

F – площадь рассматриваемой поверхности или стенки, соприкасающейся с жидкостью;

dU/ dy – градиент скорости;

y – расстояние между слоями жидкости, измеренное перпендикулярно направлению движения жидкости.

Динамическая вязкость численно равна силе трения, развивающейся на единичной поверхности при единичном градиенте скорости.

Вязкость (за исключением аномальных жидкостей – суспензий, коллоидов и др.) появляется лишь при течении жидкости, так как в жидкости, находящейся в покое, касательные напряжения равны нулю.

Единица динамической вязкости: паскаль-секунда (Па·с). Вязкость воды при 20 °С равна 1010 Па·с.

В гидродинамике широко пользуются кинематической вязкостью ν, которая определяется как отношение динамической вязкости к плотности: ν = μ / ρ.

Единица кинематической вязкости – м/с. Вязкость, равная 1 см/с, называется стоксом (Ст). Минеральные масла имеют вязкость порядка нескольких стоксов.

53

С повышением температуры вязкость капельных жидкостей понижается. Вязкость зависит также от давления, увеличиваясь с увеличением последнего. Например, вязкость многих масел при изменении давления от 0 до 400 кг/см увеличивается примерно в 3 раза.

При практических расчетах применяется эмпирическое выражение:

2.1.4.Стабильность характеристик масел

1.Физическая стабильность – способность жидкости сохранять свое физическое состояние.

Основная причина нарушения физической стабильности – изменение (деструкция) молекулярной структуры жидкости в результате мятия ее при длительной работе в условиях высоких давлений. Это сопровождается понижением вязкости, ухудшением смазочных свойств. В эксплуатации не допускают понижения вязкости более чем на 20 % первоначального значения.

2.Химическая стабильность – устойчивость против «старения», под

которым понимают главным образом изменения, происходящие в масле в присутствии кислорода атмосферного воздуха.

Химическая стабильность зависит от химического состава и строения составляющих жидкость компонентов. В результате окисления жидкости происходит выпадение из них отложений в виде смол – понижение вязкости. При повышении температуры на каждые 8-10° интенсивность окисления минерального масла практически удваивается.

2.1.5. Растворение в жидкостях газов

Все жидкости обладают способностью растворять газы, которые в растворенном (дисперсном) состоянии не оказывают существенного влияния на работу гидросистемы. Если давление в какой–либо точке объема жидкости существенно уменьшается, то газы выделяются из раствора в виде пузырьков, которые ухудшают механические свойства жидкости и понижают ее химическую активность.

Относительный объем газов Vг, который может растворяться в жидкости до ее насыщения, прямо пропорционален давлению на поверхности раздела:

Vг = k*Vж*P2/P1,

54