CC BY
12
УДК 637: 637.5: 631.3: 664.3.
Ощипок 1.М., к.т.н., доцент © Лье1еський нащональний утеерситет еетеринарног медицины та бютехнологт
¡мет С.З.Гжицького
КРОКОВ1 ДВИГУНИ З ПНЕВМОПРИВОДОМ I IX ЗАСТОСУВАННЯ В М'ЯСНШ ТА ОЛШНО-ЖИРОВШ ПРОМИСЛОВОСТ1
В статт1 розглянут1 типое1 конструкцп крокоеих деигуте з пневмоприводом та осноет напрямки гх застосуеання у м 'ястй I олтно -жироет промислоеост1.
Ключо^^ слова: деигун, крокоеий, пнеемоприе1д, пристрт, перетеорюеач, обладнання.
У сучасних системах керування пристроями i обладнанням, м'ясно! i олшно - жирово! промисловоси, достатньо широко використовуються електричш i електрогiдравлiчнi кроковi двигуни. Проте, у промисловому виробництвi при застосуванш окремих видiв обладнання (робочi органи роботiв i манiпуляторiв, вiбромасажери, вiбротранспортування та iнше ), доцшьно використовувати пневматичнi кроковi двигуни (ПКД).
До переваг ПКД можна вщнести простоту конструкци та системи керування i можливiсть використання стиснутого пов^ря для живлення двигуна, а до недолив - складнiсть здiйснення реверсивного руху.
ПКД працюють вiд енерги пневматичних iмпульсiв, якi дiють на сприймаючий елемент двигуна, через перетворюючий пристрiй приводять його вал в обертовий кроковий рух.
Залежно вщ конструктивного виконання елементiв, двигуни можна подшити на три основнi групи: ПКД з храповим мехашзмом, поршневi ПКД, ПКД з гойдальними кошчними колесами.
Храповий механiзм е класичним зразком пристрою, який перетворюе зворотно - поступальний рух в обертальний. Принципова схема ПКД з таким перетворюючим пристроем наведена на рис. 1(а). Пневматичний iмпульс дiе на мембрану 1, яка, прогинаючись через шток 2 з храповиком провертае зубчасте колесо 3. При вщсутност iмпульсу мембрана повертаеться у вихщне положення, а храповик проковзуе по зубах колеса. З появою кожного наступного iмпульсу цикл роботи повторюеться.
У схемi двигуна, показаного на рис. 1(б) iмпульси тиску сприймаються сильфоном 8 з протидiючою пружиною1, якi жорстко зв'язанi з коромислом 4. На короми^ закрiпленi храповики 3 i 6. 1мпульс тиску, дшчи на сильфон, нахиляе коромисло з храповиком 3 чи 6 повертае вщповщно зубчаст колеса 2 чи 7, залежно вщ положення опори 5. При змiнi пари зачеплення храповик -зубчате колесо змшюеться напрямок руху вала двигуна.
© Ощипок 1.М., 2008
253
а РЯгб'
"АпПА В-Л Я
УГЩ: ¡С г
Рис. 1. Принципова схема ПКД з храповими мехашзмами нереверсивного (а) i реверсивного (б) (а) i зубчатим (б) перетворюючими
Рис. 2. Принципова схема поршневого ПКД з ексцентричним
титв
пристроями
У поршневих крокових двигунах, пристроем перетворюючим перемiщення поршнiв у кроковий рух вихщного вала може служити ексцентрик або зубчате колесо. На рис. 2 (а) наведена принципова схема шести поршневого ПКД. Тиск до поршшв подаеться у визначенш послщовноси, при цьому поршнi, перемщуючись, провертають ексцентрик, а вал двигуна здшснюе кроковi перемiщення з частотою, яка залежить вiд частоти позмшного навантаження поршнiв.
Принципова схема, яка пояснюе використання в поршневих двигунах зубчастого колеса замкть ексцентрика показана на рис. 2(б).
Залежно вiд черговостi навантаження поршшв, тобто !х перемiщення вверх чи вниз, зубчата рейка буде перемщуватись в ту чи шшу сторону. Так,
-"> й л й
при перемiщеннi плунжерiв за схемою 3 вверх - 4 вниз i так дальше, рейка буде здшснювати кроковий рух прямого ходу, а при перемщенш поршшв по
Зй г%й й Л й Л й о й
вверх - 2 вниз, 2 - вверх - 4 вниз, 4 вверх - 3 вниз i так дальше -зворотний хщ.
Поршневi ПКД порiвняно з двигунами першо! групи компактшш^ розвивають на валу бiльшi крутш моменти i в них порiвняно легко здiйснюеться реверсування ходу. Система керування двигуном, забезпечуюча i його реверсування дещо збiльшуеться, це не складае особливих труднощiв через малi розмiри i дешевизну елементiв, з яких складаеться система.
254
Пневматичш кроковi двигуни з гойдальними кошчними колесами сприймають пневмоiмпульси живлення поршнями або сильфонами. На рис. 3 показана схема двигуна з сильфонними сприймаючими елементами. На валу 8 двигуна насаджено зубчате кошчне колесо 7, з'еднане з корпусом 6 за допомогою пiдвiски Кардано 1, що виключае його обертання вiдносно корпуса. З колесом 7 зв'язаш три сильфони 2. Пневмосигнал, який подаеться почергово в сильфони, нахиляе кошчне колесо i зв'язану з ним вшь 3, заставляючи обертатись ролик 5 навколо виступу 4 в корпус 6. Колесо вала 8 мае менше зубiв, нiж колесо 7, тому при кожному робочому ци^ вал 8 повернеться на кут, який залежить вiд рiзницi зубiв. Двигуни ще! групи дозволяють здiйснювати кроковi перемiщення вала з дуже малими кутами i у порiвняннi з поршневими мають меншi габарити системи керування, але розвивають дуже малий крутний момент на валу i швидкодiю, тому що повертаються на один крок при повному циклi роботи сильфонiв. Перелiчимо деяю основнi напрямки застосування ПКД в пристроях та обладнанш м'ясних та олшно - жирових виробництв.
1. Лiчильники iмпульсiв. Оскшьки кут повороту вала ПКД е функщею кшькосп iмпульсiв на входi, то, подаючи на вхщ двигуна лiченi iмпульси, а його вал, з'еднавши з валом барабанного лiчильника, отримаемо необхщний пристрiй.
2. Пристрiй порiвняння. На вхщ двигуна подаються iмпульси вщ пневмогенератора. При кутi повороту, рiвному заданому значенню q, на виходi додаткового перетворюючого пристрою (кут повороту- пневмосигнал) з'являеться пневмоiмпульс.
3. Програмний задавач положення. Програма керування ПКД задаеться контролером у виглядi пневмоiмпульсiв (Х - сигнал напрямку обертання, у -сигнал положення) поступае на систему керування двигуном, вал якого буде займати у визначений момент часу положення Ln, вщповщно до програми.
4. Аналогово - дискретний перетворювач. Використовуючи ПКД i деякi допомiжнi пристро!, можна утворити аналого - дискретний перетворювач сигналiв. Аналоговий сигнал поступае на блок порiвняння аналогових сигналiв (БПАС) де перетворюваний сигнал Рх порiвнюеться з сигналом зворотного зв'язку Р Z. При порiвняннi сигналiв БПАС видае на виходi дискретш сигнали ^ 12 вiдповiдно з наступними нерiвностями:
якщо Р1 - Р2 < - h, то II = 1, 12 =0
якщо - h < РГР2<^ то 11=0,12=0
якщо РгР2>^ то 11=0, 12 =1
255
Рис. 3. ПКД з
гойдальними кошчними колесами.
де h - зона нечутливост БПАС.
Вихщш сигнали БПАС i поступають на вхщ блоку лопки (БЛ), i останнш видае сигнали (х i у) приводу i напрямку руху ПКД. Кут повороту вихщного вала ПКД перетворюеться в пневматичний сигнал пневмоперетворювача (ПП). На валу двигуна може бути встановлений цифровий вказiвник (ЦВ) (барабанний лiчильник).
5. Дискретно - аналоговий перетворювач. Оскiльки вал ПКД повертаеться на кут, пропорцшно кшькосп iмпульсiв, якi поступають на його вхщ, то вш може бути використаний як дискретно-аналоговий перетворювач. Для зручност зчитування аналогово! величини кута повороту i передачi шформацп на вщстань чи при використаннi в системах керування можна перетворювати його в необхщний вид енерги.
6. Виконавчий мехашзм. Властивiсть ПКД перетворювати дискретний сигнал в аналоговий, розвиваючи при цьому деяку потужнiсть на валу, дозволяе використовувати !х в якост виконавчих механiзмiв у пневматичних дискретних системах автоматичного керування з метою аналогово! ди на об'ект регулювання. Це дозволяе значно упростити систему регулювання в порiвняннi з системою, яка використовуе аналоговий виконавчий мехашзм. В системi регулювання буде вщсутнш додатковий дискретно-аналоговий перетворювач, а також коло зворотного зв'язку з виходом виконавчого мехашзму.
Таким чином, розглянут основш конструктивнi особливостi ПКД та основш напрямки застосування в пристроях та обладнанш для м'ясно! та олшно - жирово! промисловость
Л1тература
1. Исмаилов Ш.Ю. Автоматические системы и приборы с шаговими двигателями М.: Энергия, 1968.- 178с.
2. Ощипок 1.М. Моделювання траекторш руху манiпулятора на основi його юнематики. /Наук.конф., присв'ячена 140-рiччю заснув. ЛДС1 «Проблеми агропромислового комплексу Укра!ни: стан i перспективи». - Львiв, 1996. - с.144
3. Ощипок 1.М. Оптимiзацiя параметрiв манiпулятора з використанням розрахунково! схеми, побудовано! за заданими технолопчними умовами // Харч. пром. - №4.-К.: НУХТ, 2005.-С154-156
4. Ощипок 1.М. Про доцшьшсть мехашзацп i автоматизаци виробництва на м'ясо-молочних пiдприемствах //Актуальнi проблеми медицини, бюлоги, ветеринара i сiльського господарства /Кн.наук.стат. Третя книга. Львiв, 1997.-с.138-140.
5. Ощипок 1.М. про застосування промислових робоив i манiпуляторiв на технологiчних операцiях харчових пщприемств. //Сiльський господар.- № 56, 1998. - с. 10-11.
6. Osarowsky R.C. Zastosowania pneumatycznych silnikow krokowych w automatyce mechaniczney Pomiary Automatyka Kontrola, №4, 1971.- s.71-76 .
Summary
FOOT-PACE ENGINES WITH PNEVMOOPERATED AND THEIR APPLICATIONS ARE IN MEAT AND OILY FATTY INDUSTRY
In the articles considered typical constructions of foot-pace engines with pnevmooperated and basic directions of their application are in meat and oily - fatty industry.
Стаття надшшла до редакцИ 9.09.2008
256
