Pneumaattiset toimilaitteet: kaksisuuntainen käyttö ja jousipalautus{0}}kaksois- ja yksitoimiperiaatteen analyysi

Teollisuuden automaation ohjausjärjestelmissä pneumaattiset toimilaitteet toimivat teollisina laitteina "lihaksina", muuttaen paineilmaenergian mekaaniseksi vääntömomentiksi ja ohjaamalla venttiileitä avaamaan, sulkemaan tai säätämään. Pneumaattiset pneumaattiset toimilaitteet on jaettu kahteen päätyyppiin energiansiirron ja toiminnan nollausmenetelmien mukaan. Keskeinen ero on toimintaperiaatteessa: kaksinkertainen -toimilaite, kun taas yksisuuntainen toimilaite liikkuu {3} paineilmalla. Toimilaitteet toimivat paineilmakäytön ja jousivoiman nollauksen yhdistelmällä. Tämä periaatteellinen ero määrittää suoraan niiden rakenteelliset ominaisuudet, toiminnallinen suorituskyky ja käyttöskenaariot.

Kaksi{0}}toimiset pneumaattiset toimilaitteet toimivat "kaksisuuntaisen pneumaattisen toimilaitteen- periaatteella." Niiden sisällä on yleensä kaksi-mäntätanko- ja hammaspyörävaihteisto. Sylinterit on jaettu männän avulla kahteen erilliseen kammioon (tunnetaan yleisesti nimellä A ja B). Molemmat kammiot on varustettu tulo/poistoportilla. Paineilma siirtyy vuorotellen männästä sisään ja ulos ja käyttää sitten vaihteiston ulostuloakselia 0 - 90 kiertoastetta (kulmaiskuventtiileille).

Tietty työprosessi voidaan jakaa kahteen vaiheeseen: kun ohjaussignaali osoittaa venttiilin avautuvan, paineilma tulee kammion A tuloaukkoon solenoidiventtiilin jälkeen. Tässä vaiheessa kammiossa B oleva ilma puristuu ja poistuu kammiossa B olevan pakoaukon kautta. Männän lineaarinen liike muuttuu ulostuloakselin pyöriväksi liikkeeksi (yleensä 0–90 astetta vastapäivään) hammastangon ja hammaspyörän niveltymisen kautta, mikä saa venttiilin avautumaan. Kun venttiili on suljettava, ohjaussignaali muuttaa magneettiventtiilin tilaa. paineilma tulee sisään kammion B tuloaukon kautta työntäen mäntää vastakkaiseen suuntaan kammioon A puristamiseksi. Kammion A ilma poistuu poistoaukon kautta ja ulostuloakseli pyörii myötäpäivään 90 astetta 0 asteeseen venttiilin sulkeutumisen loppuunsaattamiseksi.

On syytä huomata, että kaksitoimisen -toimilaitteen molemmat liikesuunnat riippuvat paineilman tehosta. Lähtövääntömomentti on vakaa ja lineaarinen koko matkan ajan, ja pneumaattisen piirin rakenne mahdollistaa liikkeen säätämisen todellisten tarpeiden mukaan - - pyöriikö ilmakäyttö huoneessa A vastapäivään tai myötäpäivään - sovittamalla vastaavaa aerodynaamista ohjauslogiikkaa. Kun ilmansyöttö katkeaa, kaksitoiminen toimilaite jää nykyiseen asentoonsa tehohäviön vuoksi. Tämä ominaisuus antaa sille joustavan ohjauksen edun ilman hätänollausta.

Toisin kuin "kaikki-pneumaattiset" kaksitoimiset-toimilaitteet, yksi-toimisten pneumaattisten toimilaitteiden ydinkonsepti on "yksisuuntainen pneumaattinen käyttö + jousen palautus". Niiden rakenne lisää palautusjousikokoonpanon kaksitoimista{5}}toimintaa varten. Jousi asennetaan yleensä sylinterin toiseen tai molempiin päihin. Jousen puristaminen ja vapauttaminen muodostaa reaktiovoiman, jolloin saavutetaan "ilmahäviön automaattisen palautuksen" turvallisuustoiminto. Kaasuhäviön jälkeisen nollaustilan mukaan yksitoimiset toimilaitteet voidaan jakaa kahteen tilaan: "kaasuhäviön sulkeminen" ja "kaasuhäviöaukon sulkeminen". Molemmat toimivat pitkälti samassa tilassa, paitsi että jousi on asennettu toimintalogiikkaan nähden vastakkaiseen suuntaan.

Valitse yleisemmin käytetty Fail{0}}to-Open (FC) -malli. Näin se toimii: Kun sinun on avattava venttiili, paineilma tulee sisään kammion A tuloaukosta. Ilmanpaine ylittää jousen esijännitysvoiman työntäen männän jousen sivulle ja puristaen jousta vähitellen. Samanaikaisesti kammio B toimii ilmanpoistoaukona. Mäntä käyttää hammastanko- ja hammaspyörämekanismia kääntämään ulostuloakselia vastapäivään 0:sta 90:een, jolloin venttiili avautuu. Kun ohjaussignaali katkeaa tai kaasun lähde epäonnistuu, kammio A pysäyttää oton ja alkaa ilmaa. Tässä vaiheessa paineilman käyttö katoaa ja puristettu jousi vapauttaa elastista potentiaalienergiaa työntäen mäntää vastakkaiseen suuntaan ja nollaten. Lähtöakseli pyörii myötäpäivään myötäpäivään 90 astetta 0 asteeseen sulkeen venttiilin automaattisesti. "Fail to-Open (FO)" -tila on päinvastainen: imuprosessin aikana paineilma työntää mäntää puristaakseen jousen ja sulkeen venttiilin. ilmahäviön jälkeen jousi palautuu, jolloin venttiili avautuu.

Yksittäisen -toimilaitteen lähtömomentilla on ainutlaatuinen vaihtelukuvio: pneumaattisessa käyttövaiheessa jousen puristuksen kasvaessa käänteinen vastus kasvaa vähitellen, mikä saa pneumaattisen iskun nollausvaiheen lähtömomentin pienenemään maksimista. Tämä vääntömomenttiominaisuus edellyttää venttiilin maksimivastuksen vääntömomentin huolellista sovittamista valintaprosessin aikana luotettavan toiminnan varmistamiseksi myös laukaisun lopussa.

Kaksi{0}}toimisten pneumaattisten toimilaitteiden ja kaksi-- ja yksi-toimisten pneumaattisten toimilaitteiden välinen ero ei ole vain ajotapa, vaan myös kattava ero rakenteellisesta suunnittelusta toiminnalliseen suorituskykyyn. Nämä erot voidaan määritellä selvästi kolmella keskeisellä ulottuvuudella:
Ensinnäkin olennainen ero teho- ja palautusmekanismien välillä
Keskeinen ero näiden kahden välillä on se, että kaksitoimisen toimilaitteen "on" ja "off" toiminta perustuu paineilmaan ainoana voimanlähteenä ja palautustoiminto on aktiivinen pneumaattinen-käyttöinen prosessi, kun taas yksitoiminen toimilaite käyttää hybridimekanismia "pneumaattinen käyttö + jousitoiminen nollaus" ja toisella jousivoimalla. elastinen passiivisuus. Tämä ero tekee kaksitoimisten-toimilaitteiden toiminnasta joustavamman ja hallittavamman, ja yksitoimisissa-toimilaitteissa on turvan palautustoiminto, jota kaksi{7}}toimilaitteet eivät voi korvata kaasuhäviön sattuessa.
Toiseksi lähtöominaisuudet ja ohjauslogiikka ovat erilaisia.
Ilman jousivastusta kaksi{0}}toimilaitteet ylläpitävät tasaisen lineaarisen ulostulomomentin molempiin suuntiin, ja magneettiventtiili voi pysäyttää ne missä tahansa asennossa (sekä neutraaliasentomagneettiventtiilin kanssa), mikä tekee siitä sopivan tilanteisiin, joissa tarvitaan tarkkaa säätöä. Jousivoiman muutos vaikuttaa yksitoimiisiin-toimilaitteisiin, ja ulostulomomentin ominaisuus pienenee. Se voi pysyä vain ääriasennossa "päällä" ja "pois päältä", eikä pysty hallitsemaan tarkkaa väliasentoa. Ne voidaan kuitenkin nollata ilman jatkuvaa virtalähdettä, mikä tekee ohjauslogiikasta yksinkertaisempaa.
Kolmanneksi suojausominaisuudet ja sovellusskenaariot ovat erilaisia.
Kaksitoimiset toimilaitteet pysyvät paikoillaan kaasuhäviön jälkeen, niissä ei ole aktiivisia turvaominaisuuksia, ne sopivat normaaleihin työolosuhteisiin, eikä niillä ole erityisvaatimuksia kaasun häviämiselle, kuten perinteiset nesteen kuljetusputket. Yksitoimisten toimilaitteiden "kaasuhäviön automaattinen palautus" -toiminto tekee siitä välttämättömän syttyvien, räjähtävien tai myrkyllisten väliaineiden, kuten kemikaalien, öljynjalostuksen ja maakaasun, kuljetuksen ja voi estää turvallisuusonnettomuuksien pahenemisen sulkemalla tai avaamalla venttiileitä nopeasti äkillisen vian sattuessa.
Johtopäätös: Sopeutumisskenaarioiden periaatteet; Valinta määrittää turvallisuuden ja tehokkuuden
Toimintaperiaatteeltaan kaksitoimiset pneumaattiset toimilaitteet ovat ``tehokas ja joustava yleistoimilaite '', joka saavuttaa tasaisen ja hallittavan liikkeen kaksisuuntaisen pneumaattisen käytön avulla. Yksi-toimimoottori on ``erityinen toimilaite, jonka ytimenä on turvallisuus '', joka käyttää ``pneumaattinen + jousi"yhdistelmämekanismia vikaturvalinjan luomiseksi. Teollisuusskenaariossa näiden kahden välillä ei ole absoluuttista ylivoimaisuutta. Tärkeintä on, vastaavatko ne täydellisesti käyttövaatimuksia-jousitoimilaite vaatii luotettavan toiminnan, kun prosessin palautus edellyttää yksittäisten toimilaitteiden periaatetta. hätäapua, ja kaksitoimisten toimilaitteiden pneumaattinen käyttö