Pneimatisko izpildmehānismu izejas spēku un griezes momentu ietekmējošo galveno faktoru analīze

Rūpnieciskās automatizācijas vadības sistēmās pneimatiskie izpildmehānismi ir galvenais mezgls vadības signālu un mehāniskās darbības savienošanai. Izejas spēka (lineārais gājiens) vai griezes momenta (leņķiskais gājiens) stabilitāte tieši nosaka galveno procesu, piemēram, vārsta atvēršanas un aizvēršanas un ierīces vadīšanas, uzticamību. No ķīmiskās rūpnīcas avārijas-noslēgšanas vārsta līdz pašvaldības cauruļvada droseļvārsta vadībai, izpildmehānisma jaudas veiktspēja ir galvenais rādītājs, lai nodrošinātu sistēmas drošu darbību. Izejas spēku un griezes momentu ietekmējošo galveno faktoru padziļināta analīze ir izvēles un konstrukcijas pamatā, kā arī priekšnoteikums precīzai aprīkojuma vadībai un ilgstošai darbībai.

I. Strāvas avota pamatparametri: gaisa spiediena un plūsmas ātruma izšķirošā loma

Pneimatiskie izpildmehānismi izmanto saspiestu gaisu kā enerģijas avotu. Tās izejas jaudas būtība ir gaisa spiediena enerģijas pārvēršana mehāniskajā enerģijā. Tāpēc gāzes avota pamatparametri tieši nosaka izejas jaudas bāzes līmeni.

Darba spiediens ir galvenais faktors, kas ietekmē izejas jaudu un griezes momentu. Saskaņā ar hidrodinamikas pamatprincipiem izpildmehānisma teorētiskais izejas spēks atbilst formulai F=P×A (F izejas spēkam, P darba spiedienam, A spiediena pielikšanai). Pamatojoties uz to, griezes momentu aprēķina, apvienojot sviras sviras garumu: griezes moments=gaisa spiediens × efektīvais virzuļa laukums × sviras sviras garums × mehāniskā efektivitāte. Kad pielietojuma laukums ir efektīvi fiksēts, izejas spēks un griezes moments palielinās lineāri līdz ar darba spiedienu. Piemēram, dažu veidu izpildmehānismi rada aptuveni 200 N·m griezes momentu pie 0,6 MPa gaisa spiediena. Kad gaisa spiediens palielinās līdz 0,8 MPa, griezes moments var palielināties par vairāk nekā 30%. Tomēr jāņem vērā, ka spiediena pieaugumu ierobežo cilindra izturība un blīvējuma veiktspēja; konstrukcijas ierobežojumu pārsniegšana var izraisīt komponentu bojājumus.

Lai gan gaisa plūsma tieši nenosaka maksimālo izejas jaudu, tā tomēr ietekmē izejas jaudas dinamiskos raksturlielumus. Nepietiekama plūsma palēninās cilindra uzlādes ātrumu, ne tikai pagarinās reakcijas laiku, bet arī var izraisīt zemu faktisko izejas griezes momentu augstas-frekvences darbībā nepietiekama spiediena dēļ. Rūpnieciskajā praksē izpildmehānisma cilindra tilpums bieži ir jāsaskaņo ar filtriem, drošības vārstiem un plūsmas regulatoriem, lai nodrošinātu stabilu plūsmas padevi parasti izmantotajā spiediena diapazonā no 0,2 līdz 0,8 MPa.

ii. Strukturālās projektēšanas būtība: darba zona un mehāniskās transmisijas efektivitāte

Izpildmehānisma konstrukcijas dizains būtiski nosaka spiediena enerģijas pārvēršanas mehāniskajā enerģijā efektivitāti, kas galvenokārt atspoguļojas divos aspektos: spiediena darba zonā un mehāniskajā pārvades mehānismā.

Dažāda spiediena darba zona tieši noved pie atšķirīga izejas spēka. Šī ir veiktspējas atšķirība starp diafragmas izpildmehānismiem un virzuļa izpildmehānismiem: membrānas izpildmehānismi izmanto gumijas diafragmu kā spiediena sensoru ar parasti mazu efektīvo laukumu un izejas jaudu līdz 1000 N, kas ir piemērota tikai vieglas slodzes lietojumiem, piemēram, maziem regulēšanas vārstiem; Diafragmas virzuļa izpildmehānismi izmanto metāla virzuli kopā ar cilindriem, un tos var konstruēt ar lieliem efektīviem membrānas izpildmehānismiem ar desmitiem tūkstošu izejas spēku, lai apmierinātu liela diametra vai lielāku vārstu vajadzības. Rotējošajos izpildmehānismos zobstieņa un zobrata izpildmehānismi izmanto virzuļus, lai darbinātu bagāžnieku, kas savukārt rotē zobratu. No otras puses, lāpstiņu izpildmehānismi paļaujas uz saspiestu gaisu, lai tiešā veidā darbinātu lāpstiņas. Pirmais var sasniegt tūkstošiem Nm griezes momenta griezes momenta izvadi, izmantojot tā sviras sviras konstrukcijas priekšrocības, savukārt lāpstiņu izpildmehānismu ierobežo lāpstiņas laukums, un griezes moments parasti nepārsniedz 500 Nm.

Mehāniskās transmisijas mehānisma precizitāte un nodilums tieši ietekmē efektivitāti. Ideālā transmisijas efektivitāte ir 100%, taču praksē enerģijas zudumu rada zobratu savienojuma klīrenss, virzuļa stieņa vadīšanas precizitāte un savienojošo komponentu koaksialitāte. Piemēram, ja koaksialitātes novirze starp izpildmehānismu un vārsta savienojumu pārsniedz 0,1 mm, griezes momenta pārvades efektivitāte tiks samazināta par 15%-20%. Ilgstoša lietošana, pārnesumu nodilums un gultņu novecošana vēl vairāk palielinās transmisijas klīrensu, kā rezultātā pastāvīgs izejas griezes moments samazināsies pie tāda paša ieejas spiediena. Šeit ir jākoncentrējas uz regulāru apkopi.

Atgriešanas mehānisma mehānisms ir īpašs strukturāls faktors vienas -darbības izpildmehānismiem. Atsperes priekšslodze un stingrība daļēji kompensēs gaisa spiedienu; aprēķinot faktisko izejas griezes momentu, ir jāatskaita atsperes reakcijas spēks. Piemēram, vienas -darbības izpildmehānisms ar atsperes stingrību 50 N/mm rada 100 N lielu reakcijas spēku pie 20 mm kompresijas gājiena, ievērojami samazinot efektīvo izejas vilci. Atsperes materiāla elastības moduli ietekmēs arī temperatūras izmaiņas. Piemēram, 60 Si2Mn elastības modulis samazinās par aptuveni 8%, kad temperatūra pārsniedz 120 grādus, tāpēc atlasē ir jāiekļauj griezes momenta rezerve.

III. Vides un ekspluatācijas apstākļu mainīgie: no vidējiem raksturlielumiem līdz darbības statusam

Vides apstākļi un darba slodze rūpnieciskajā vidē ir galvenie mainīgie, kas veicina izejas jaudas svārstības. Statiskajos aprēķinos to ietekme bieži tiek ignorēta, taču tā tieši nosaka faktisko veiktspēju.

Temperatūras un dielektriskās īpašības galvenokārt ietekmē blīvējuma veiktspēju un komponentu veiktspēju. Zemā temperatūrā palielināta smērvielas viskozitāte palielina berzes griezes momentu par 10%{5}}30%. Arktikas dabasgāzes cauruļvada projektā smērviela sacietēja pie -40 grādiem, izraisot izpildmehānisma palēnināšanos; tā tika aizstāta ar zemas temperatūras smērvielu uz fluorētera bāzes un atgriezta normālā režīmā. Augsta temperatūra var paātrināt blīvējumu novecošanos. Pēc CC pakāpes nitrila gumijas blīvējumu blīvējuma veiktspēja var strauji pazemināties, izraisot iekšēju noplūdi. Ja noplūde pārsniedz 5% no cilindra tilpuma minūtē, griezes momenta jauda samazinās par vairāk nekā 20%. Korozīvā vidē, piemēram, skābē un sārmā, cilindra iekšējās sienas un virzuļa stieņa korozija palielinās berzes pretestību, samazinās blīvējuma uzticamību un palielinās izejas spēka zudumu.

Ļoti svarīga ir slodzes raksturlielumu un darba apstākļu atbilstības pakāpe. Izpildmehānisma izejas spēkam ir jāpārsniedz slodzes maksimālā pretestība. Izvēloties, jāievēro drošības faktora princips "--saskaņā ar ISO 5211, izpildmehānisma griezes momentam ir jābūt 1,5 reizes lielākam par vārsta maksimālo darba griezes momentu. Kritiskām iekārtām, piemēram, avārijas nogriešanas -noslēgšanas vārstiem, ir nepieciešamas lielākas rezerves. Dažādiem vārstiem ir ievērojami atšķirīgs diametra blīvējuma spiediens un lielais slodzes spiediens. lielāks griezes moments nekā droseļvārstiem, kas ir daudz lielāks nekā vārstiem ar blīvi, un to izvēlei ir nepieciešami īpaši aprēķini. Turklāt dinamiskās slodzes izmaiņas, piemēram, vārsta atvēršanas un aizvēršanas laikā, rada arī maksimālās slodzes.

IV. IEVADS Apkope un dzīves cikls: veiktspējas pasliktināšanās pakāpeniska ietekme

Pneimatisko izpildmehānismu izejas veiktspēja nav nemainīga. Palielinoties lietošanas laikam, komponentu nodilums un novecošanās noved pie pakāpeniskas veiktspējas pasliktināšanās. Regulāras apkopes kvalitāte tieši nosaka veiktspējas stabilitātes ilgumu.

Atspere un hermētiķis ir sastāvdaļas, kas visvairāk ietekmē izejas jaudu. Ilgstoša-atsperu saspiešana var izraisīt noguruma deformāciju. Ja atlikušā deformācija pārsniedz 3% no sākotnējā garuma, atiestatīšanas spēks ir ievērojami samazināts, kas ne tikai ietekmē vienreizējas darbības izpildmehānismu uzticamību, bet arī var izraisīt vārsta nepilnīgu aizvēršanu. Vienā ķīmiskās rūpnīcas anilīna ražošanas līnijā atsperu noguruma lūzums izraisīja vārsta pēkšņu aizvēršanos, izraisot sistēmas spiediena kāpumu, radot ekonomiskus zaudējumus vairāk nekā 1 miljona dolāru apmērā. Blīvējuma nodilums var izraisīt iekšēju noplūdi un samazināt efektīvo spiedienu cilindrā. Sākotnēji šo noplūdi var būt grūti noteikt, taču tā turpinās izraisīt izejas griezes momenta samazināšanos, padarot to par problēmu sistēmas darbībai.

Regulāra apkope var efektīvi palēnināt veiktspējas pasliktināšanos. Nozares pieredze liecina, ka, pārbaudot atsperes brīvo garumu, blīvējuma integritāti un eļļošanu pēc katriem 2000 piegājieniem, izpildmehānisma veiktspējas pasliktināšanās līmenis var būt mazāks par 5% gadā. Apkope ietver novecojušo blīvējumu nomaiņu, speciālas smērvielas pievienošanu, vārstu un izpildmehānismu koaksialitātes kalibrēšanu un piemaisījumu noņemšanu no cilindriem. griezes momenta izejas vērtība regulāri jāpārbauda izpildmehānismiem, kas darbojas ar lielu slodzi. Ja izmērītais griezes moments ir mazāks par 80 % no nominālās vērtības, defekts nekavējoties jāizmeklē.

Secinājums: Precīzai kontrolei sadarbojas vairāki faktori.

Pneimatiskā izpildmehānisma izejas jaudu un griezes momentu nosaka vairāki faktori, piemēram, gaisa spiediena parametri, konstrukcijas konstrukcija, vides apstākļi un apkopes kvalitāte. No spiediena un darbības zonas aprēķināšanas, pamatojoties uz slodzes prasībām atlases posmā, gaisa kvalitātes un vides pielāgošanās nodrošināšanai ekspluatācijas laikā, līdz veiktspējas pasliktināšanās palēnināšanai, veicot plānoto apkopi, katrs solis tieši ietekmē izejas jaudas efektu. Rūpnieciskajā praksē ir jāapgūst ``griezes momenta=gaisa spiediena * laukums * sviras svira * efektivitāte '' pamata aprēķinu loģika un jāpievērš uzmanība tādiem netiešiem ietekmējošiem faktoriem kā temperatūra, berze, nodilums. Pneimatiskie izpildmehānismi var uzturēt stabilu un uzticamu izejas jaudu un izveidot stabilu pamatu rūpnieciskās automatizācijas sistēmu darbībai.