Исполнительный элемент и регулирующий орган представляют собой два основных блока, осуществляющих непосредственное воздействие на объект регулирования согласно полученной команде.
Эти устройства в зависимости от вида используемой энергии де- лятся на электрические, гидравлические и пневматические. В мобильных сельскохозяйственных машинах более всего используются гидравлические двигатели и гидроцилиндры, пневматические устройства, различного рода жалюзи, задвижки, клапаны, а также электромоторы и электромагнитные устройства (электромагниты и электромуфты). Их мощность и конструкция выбираются в зависимости от функционального назначения сельскохозяйственной машины.
Электромеханические исполнительные элементы. Это электродвигатели постоянного и переменного тока. Двигатели постоянного тока применяются в тех случаях, когда необходимо регулирование в широких пределах числа оборотов за счет изменения напряжения, подаваемого на обмотку возбуждения или на зажимы коллектора.
На рис. 14.1 показана схема широко используемого в следящих системах автоматики двухфазного асинхронного двигателя переменного тока.
У этих двигателей ротор обычно представляет собой полый цилиндр с короткозамкнутыми витками, которые расположены на цилиндрической поверхности продольно, а иногда - тонкостенный стакан.
Статор двигателя выполнен как две взаимоперпендикулярные обмотки - обмотка возбуждения W в и обмотка управления W у . На обмотку возбуждения подается напряжение переменного тока U в , в цепи которой включен конденсатор С , для обеспечения фазового сдвига на 90 0 напряжение U в относительно напряжения U у с целью создания вращающегося .
Обмотка управления W у питается от фазочувствительного усилителя. На нее подается напряжение U у . В зависимости от полярности этого напряжения вращение ротора происходит в ту или иную сторону, а также с той или иной скоростью.
Эти двигатели имеют небольшую выходную мощность и используются в следящих системах.
Электромагнитные исполнительные элементы. Эти исполнительные элементы применятся в случаях, когда необходимо осуществить небольшие перемещения с усилиями порядка десятков ньюто-нов. На рис. 14.2 показан электромагнит. Конструктивно он выполнен следующим образом. Ярмо магнита и его корпус являются одновременно одной деталью 1. Катушка 2 намотана на ярме. Якорь 3 электромагнита после снятия напряжения (обесточения электромагнита) возвращается в исходное состояние (правое крайнее положение) пружиной 4. Такой электромагнит применяется в том случае, когда нужно дискретно открыть или закрыть регулирующий орган.
Гидравлические цилиндры. На рис. 14.3 показаны гидроци- линдры двойного и одностороннего действия.
Гидроцилиндр двойного действия предназначен для перемещения регулирующего органа влево и вправо относительно среднего положения. Он состоит из цилиндра 1, поршня 2, штока 3, маслопроводов 4. Масло подается в цилиндр слева или справа, передвигая его. Так как масло практически несжимаемо, то между входной величиной – количеством поступившего масла и выходной величиной - перемещением поршня существует линейная зависимость. Гидроцилиндр одностороннего действия конструктивно изготовлен приблизительно также, но у него возвращение поршня 2 в исходное положение происходит под действием пружины 5 (рис.14.3,б).
Мембранные исполнительные элементы. Их принцип действия основан на способности мембран упруго деформироваться под воздействием на них воздуха. По аналогии с гидроцилиндром они могут быть простого (одностороннего) и двойного действия.
В заключении здесь следует отметить, что при чтении этого параграфа полезно прочитать параграф п 11.5, так как особенности и специфика применения гидравлических и пневматических исполнительных элементов аналогичны особенностям и специфике применения гидро- и пневмоусилителей.Вариаторы. Одним из наиболее распространенных процессов, требующих автоматического управления является плавное изменение скорости движения сельхозмашины и скоростей движения её технологических органов . Для этой цели в качестве регулирующих органов используют механические вариаторы. Они разделены на две группы: одноступенчатые и двухступенчатые. На рис. 14.5 показаны двухступенчатый с промежуточным двухручьевым шкивом и общим плавающим диском вариатор (а) и примерный график изменения передаточного числа вариатора от величины перемещения плавающего центра х (б). 
Данный двухступенчатый вариатор выполнен с регулируемым ведущим шкивом 1 и ведомым шкивом 4. В этой конструкции при изменении входной величины х - сдвига оси влево или вправо плавающего центра изменяется диаметр перекатывания клинового ремня под воздействием возвратной пружины 5.
Кинематической характеристикой вариатора является диапазон регулирования общего передаточного числа, которое определяется как отношение значений предельных диаметров ведущих и ведомых шкивов, участвующих в передаче движения (рис.14.5 б). Реальная характеристика I нелинейна, но эта нелинейность невелика, и характеристика может быть линеаризована.
Регулирующие клапаны. Регулирующие клапаны предназначены для регулирования количества вещества (как правило, жидкости) подаваемого потребителю в системе автоматического регулирования. На рис. 14.5,а показана конструкция простейшего клапана.
Клапан состоит из корпуса 1, разделенного на две части перегородкой 2. При изменении положения затвора 3 (вверх или вниз) количество вещества, которое проходит слева направо изменяется в зависимости от этого положения.
Регулирующий клапан имеет две характеристики:
- S=f(х) - конструктивная; она показывает зависимость площади проходного сечения S от перемещения затвора х;
- Q= j (х) - расходная; она показывает зависимость расхода вещества Q от перемещения затвора.
Жалюзи. Для плавной регулировки подачи воздуха или газа при небольших давлениях в трубопроводах большого диаметра применяют жалюзи. На рис. 14.6 показана одна из конструкций жалюзи.
В трубопроводе 1 устанавливают жалюзи 2, которые могут поворачиваться вокруг своих осей с помощью системы рычагов 3, перемещающихся влево-вправо (входное перемещение х ), и таким образом, изменять величину проходного сечения трубопровода.
В сельскохозяйственных машинах жалюзи применяют для регулирования величины воздушного потока в системах охлаждения, воздушной очистки или пневмотранспортировки.
Электромагнитные муфты. Наиболее широко распространены муфты с механической связью, электромеханической связью и связью через магнитное поле.
Нет надобности рассматривать конструкцию и принцип действия муфты с механической связью - он хорошо известен - это два фрикционных диска (ведущий и ведомый), закрепленных на двух валах и вводимых в контакт механически.
При электромеханической связи в зазоре муфты, наполненном смесью ферромагнитного порошка с маслом, создается электромагнитное поле, порошок намагничивается, смесь порошка и масла затвердевает, и крутящий момент передается от одного вала к другому. На рис. 14.7 дана конструкция муфты со связью через поле.
Через два подвижных контакта 1 в обмотку 2 которая называется индуктором и размещена в корпусе 3, подается электрический ток. При вращении индуктора его магнитное поле пересекает якорь и индуцирует в нем токи, которые, взаимодействуя с магнитным полем индуктора, создают вращающий момент. В результате якорь 4 вращается и момент от ведущего вала передается к ведомому.
Эти муфты применяются для автоматизированного привода рабочих органов сельскохозяйственных машин и регулирования их скоростного режима.
<Назад> |