Силы, действующие на затвор клапана. Влияние формы седла. Действие гидродинамической силы. Элементы и устройства струйной пневмоавтоматики (струйной техники), страница 20

Пневматический интегратор  замкнутого типа с отрицательной ОС построенный на элементах УСЭПА приведен на рисунке 6. В качестве усилителя использовано трехмембранное реле, но можно применять и другие элементы УСЭПА. Уравнение для этого интегратора получается аналогично как и выражение 11. При больших значениях коэффициента усиления К_у давление Р_у=Р₀.

 

Р_у=Р₀, то

(14)

Где

   - время интегрирования

Аналогично можно построить дифференциатор:

Рис 8                                                                     рис7

Дифференцирование и инвертирование происходит по уравнению:

 

 

    или 

 

Одно из суммирующих устройств рис 8. Полость 1 сообщается с выходом через обратную связь, поэтому усилие на штоке, называемое действием входных сигналов под давлением Р₁ Р₂ и Р₃  компенсируется усилием от давления Р_вых. Равновесие сил на мембранном блоке 2 описывается уравнением.

 

(17)

Получили распространение интегратора дифференциатора, включающего в себя мембранные сумматоры и апериодическое (инерционное звено), реализованное с во мощью дросселя и пневмоемкости. (рис. а)

рис9

Приняв расход через дроссель равным подаче пневмоемкости получим:

                                                                                    (17a)

Или

       

(18)

Где r – сопротивление дросселя к – показатель адиабаты

R – газовая постоянная,

T – абсолютная температура газа

 – аккумулирующая способность пневмоемкости.

При скачкообразном изменении Р_вх уравнение 18 имеет решение:

                                                                               (19)

Кривая 2, построенная по этому выражению построена на рисунке б. Прямая 1 является касательной к кривой 2 в начале координат. Согласно уравнению 18, передаточная функция звена будет иметь такой вид:

 

                                                                            (20)

где S – комплексная переменная.

Интегрируя уравнение 17а получим, что Р_вых:

                                                                                (21)

Или                                                                                   (22)

В данной формуле:

τ – время интегрирования, Q – расход газа/воздуха через дроссель.

Это звено является простейшим интегрирующим устройством, но точность интегрирования она обеспечивает малую, т.к. расход создается не входным давлением, а разностью Р_вх - Р_вых. На рисунке 10 а показана схема интегрирующего звена, реализованного на основе четырех ходового усилителя-сумматора и апериодического звена

Работа этого устройства описывается уравнением(уравнение баланса сил на сумматоре):

=0

 

Подставим вместо Р_вх его значение:

 

 

 

 

                                                                            (23)

Примем Р₀ за условный 0, т.е. const, тогда передаточная функция будет иметь такой вид:

                                                                                               (24)

К рис б:

(25)

Передаточная функция:

                                                                          (26)

Кроме пневматических усилителей могут применяться золотниковые однокаскадные усилители. Коэффициент передачи зависит от сопротивления. Регулирующим элементом является золотник. Такие усилители могут применять при высоких величинах давления и питания к системам, к которым применяется быстродействие.

Схема золотникового однокаскадного гидравлического усилителя. К нему подводится сигнал Р_вх и рабочая жидкость под давлением Р_п. Коэффициент передачи усилителя зависит от величины входного сопротивления 1 и сопротивления 2 в обратной связи. Золотник 4 размещён в корпусе 5, жесткость пружин 3 и 6 обеспечивает пропорциональность между положением золотника 4 и приращением давления в камере 7. Такие усилители могут применяться при высоких величинах Р_п и в системах, которым предъявляется высокое быстродействие

Пневматические и гидравлические регуляторы.