2
К.Д. Ефремова, В.Н. Пильгунов
В качестве исполнительного двигателя применяется пневмоцилиндр
с проходным штоком, преодолевающий внешнюю нагрузку со всеми ее
составляющими:
2
0
2
,
a
v
x
d x
dx
P K
K K x P
d t
dt
где
K
a
(
d
2
x
/
dt
2
),
K
v
(
dx
/
dt
),
K
x
x
,
P
0
— инерционная, скоростная, пози-
ционная и постоянная составляющие;
x
— перемещение штока.
Управляющим элементом системы является гидравлический рас-
пределитель с электромагнитным пропорциональным управлением
(см. рис. 1). Командный сигнал и сигнал обратной связи поступают на
входы аналого-цифровых преобразователей АЦП1 и АЦП2 программи-
руемого логического контроллера (ПЛК), выполняющего функцию дис-
криминатора. Разностная цифровая величина ЦВ = ЦВ1
ЦВ2 поступает
на вход цифроаналогового преобразователя (ЦАП) и после преобразо-
вания в разностный аналоговый сигнал
и
= и
упр
–
и
о.с
усиливается элек-
тронным усилителем мощности и управляет пропорциональными
электромагнитами (
Y
1
и
Y
2
). В отличие от рабочей жидкости гидропри-
вода, физические свойства которой не зависят от давления, сжимае-
мость сжатого воздуха зависит как от особенностей пневмопривода, так
и от его существенных недостатков:
•
накапливаемая энергия давления сжатого воздуха при известных
условиях может превратиться в кинетическую энергию присоединенной
массы и вызвать ударные нагрузки;
•
пневматические емкости при
pV
≥ 1000 МПа попадают под по-
нятие «сосуд высокого давления», требуют госрегистрации в надзорных
органах и являются объектами повышенной опасности; это ограничи-
вает уровень давления сжатого воздуха в промышленных пневмопри-
водах значением
p
≤ 1 МПа;
•
исполнительный двигатель без установки дополнительных специ-
альных средств не может обеспечить высокую плавность хода, точное
позиционирование и удержание нагрузки;
•
вследствие ограничения давления сжатого воздуха возрастают
габариты исполнительных двигателей;
•
зависимость плотности сжатого воздуха от давления существенно
усложняет расчет динамических характеристик пневмоприводов.
В связи с изложенным выше расчет и проектирование пневмопри-
водов и систем управления требуют специальных знаний физических
свойств и особенностей упругой среды.
Для конкретизации математической модели пневмопривода сжатый
воздух рассматривают как реальный газ, т. е. воздух обладает полным
