Форсований диференціатор неелектричних сигналів

Реферат: UA 89809 U UA 89809 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Диференціатор належить до засобів автоматики і може бути використаний в механічних, гідравлічних і пневматичних установках систем автоматичного керування (САК) і регулювання (САР) неелектричного типу для покращення їх динамічних властивостей. Серед відомих, найбільш близький за технічною суттю до заявлюваного, є диференціатор, що містить два сильфони, з'єднані між собою рухомим фланцем, і вузол приймання вхідних сигналів, зв'язаний з першим сильфоном та через дросель і рухомий фланець з другим сильфоном за допомогою гнучкого шланга. Другий торець другого сильфона через другий рухомий фланець з'єднаний з підсумовуючим механізмом, зв'язаним з виходом диференціатора (див. авторське свідоцтво СРСР № 469973). Недоліком відомого диференціатора є складна конструкція підсумовуючого механізму у вигляді важеля, низькі динамічні властивості через нелінійності пов'язані із гнучким шлангом, недостатнє підсилення вихідного сигналу пропорційного швидкості змінювання вхідного сигналу і обмежена галузь застосування. Тому в основу корисної моделі поставлено задачу спрощення конструкції, покращення динамічних властивостей диференціатора і розширення галузі його застосування. З метою спрощення конструкції, покращення динамічних властивостей і розширення галузі застосування пропонується його удосконалення, суттєві ознаки якого полягають в тому, що при диференціюванні вхідного сигналу підсилюється складова вихідного сигналу, пропорційна швидкості його змінювання і гідравлічно підсумовуються вихідні сигнали. Для розв'язання даної задачі в ньому додатково установлений третій сильфон і другий спільний нерухомий порожнистий фланець, з яким зв'язаний один торець третього сильфона і другий торець другого сильфона. Підсумовуючий механізм виконаний у вигляді сильфона, розміщеного усередині третього сильфона в напрямній втулці і з'єднаного одним торцем з другим рухомим фланцем третього сильфона, а другим торцем через додатково установлену систему важелів і тяг - із спільним рухомим фланцем першого і другого сильфонів. Додаткова система важелів і тяг виконана у вигляді жорсткої тяги, один кінець якої з'єднаний через рухомий фланець з другим торцем підсумовуючого сильфона, а другий кінець зв'язаний з одними плечами важелів, протилежні плечі яких з'єднані із порожнистим фланцем, а їх середні точки через тяги - із спільним рухомим фланцем першого і другого сильфонів. Другий і третій сильфони із сильфоном приймання вхідних сигналів з'єднані за допомогою жорстких гідроліній і другого спільного нерухомого порожнистого фланця. При такому технічному рішенні забезпечується можливість створити форсуючий диференціатор, в якому вихідний сигнал пропорційний швидкості змінювання вхідного сигналу при проходженні через залучені систему важелів і тяг ще додатково підсилюється на певну величину, яка залежить від співвідношення довжин пліч важелів, з'єднуючих жорстку тягу сильфона диференціатора із спільним нерухомим порожнистим фланцем. Досягти такого підсилення шляхом змінювання настройки дроселя не представляється можливим. Таким чином, сигнал на виході запропонованого диференціатора буде складатися із трьох сигналів, викликаних: - першого - змінюванням вхідного сигналу; - другого - швидкістю змінювання вхідного сигналу; - третього - підсиленням, системою важелів і тяг, сформованого сигналу першої похідної вхідного сигналу. Все це спростить конструкцію, покращить динамічні властивості і розширить галузі застосування диференціатора. На представленому кресленні схематично показані загальний вигляд запропонованого форсованого диференціатора неелектричних сигналів. Форсований диференціатор містить вузол 1 приймальних сигналів і їх перетворювач 2. Вузол 1 включає рухомий фланець 3, що переміщується в циліндричній напрямній 4, жорстко з'єднаній з нерухомим фланцем 5 сильфона 6, порожнина якого гідролінією 7 сполучається з розподілювальною порожниною гідравлічного перетворювача 2. Перетворювач містить перший виконавчий сильфон 8, один торець якого зв'язаний з нерухомим фланцем 9, а другий торець - із спільним рухомим фланцем 10. До фланця 10 одним торцем приєднаний другий виконавчий сильфон 11, протилежний торець якого зв'язаний з нерухомим порожнистим фланцем 12. До фланця 12 з другого боку приєднаний одним торцем третій виконавчий сильфон 13, протилежний торець якого з'єднаний з другим рухомим фланцем 14. До цього ж фланця приєднаний одним торцем диференціюючий сильфон 15, другий торець якого зв'язаний з рухомим фланцем 16. Фланець 16 із спільним рухомим фланцем 10 зв'язаний через систему важелів і тяг, яка включає жорстку тягу 17, один кінець якої з'єднаний з фланцем 16, а другий кінець - з одними плечами важелів 18, 19, протилежні плечі яких з'єднані із 1 UA 89809 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 порожнистим фланцем 12, а їх середні точки через тяги 20, 21 - із спільним рухомим фланцем 10. Порожнина "а" диференціатора, утворена фланцями 10, 12, 14, 16, а також сильфонами 11, 13, 15 сполучена з розподілювальною порожниною фланця 9 гідролініями 22, 23 безпосередньо, а порожнина "в", утворена фланцями 9, 10 і сильфоном 8, через голчастий дросель 24. Рухомі фланці 10, 14 переміщуються в нерухомій циліндричній напрямній 25, до якої приєднаний з отворами фланець 26, який є сідлом відновлюваної пружини 27. З протилежного боку пружина впирається у фланець 14, забезпечуючи, таким чином, повернення його і зв'язаної з ним вихідної тяги 28, у вихідне положення. Крім цього, пружина 27 використовується для усунення механічного гістерезису матеріалів стінок сильфона 6 вузла приймання вхідних сигналів, а також виконавчих 8, 11, 13 і диференціюючого 15 сильфонів. Працює форсований диференціатор наступним чином. При різкому збільшенні вхідного сигналу приймального вузла 1 (переміщенні рухомого фланця 3) через наявність дроселя 24 тиск у сильфоні 8 буде наростати повільніше, ніж у другому 11 і третьому 13 сильфонах перетворювача 2. В результаті фланець 10 переміститься вправо і через тяги 20, 21, двоплечі важелі 18, 19 і тягу 17 форсовано перемістить за собою фланець 16 сильфона 15, створюючи додатковий підсилений приріст тиску робочої рідини в сильфонах 11, 13, пропорційний коефіцієнтові підсилення сигналів системою важелів і тяг, з'єднуючою фланці 10, 16. При цьому фланець 14 третього сильфона 13, зв'язаний з тягою 28 вихідного сигналу одержить додаткове переміщення. Таким чином, відбудеться додаванням двох переміщень, тобто вихідний сигнал диференціатора, від дії вхідного сигналу, буде складатися із переміщення, викликаного змінюванням вхідного сигналу (переміщення фланця 3 і збільшення через те тиску у сильфонах 11, 13) і переміщення, викликаного підвищеною швидкістю (форсованою першою похідною, обумовленою різними швидкостями руху фланців 10, 16) змінювання вхідного сигналу і додатковим збільшенням через те тиску в сильфонах 11, 13. У випадку різкого звільнення рухомого фланця 3 сильфона 4 описаний диференціатор буде працювати аналогічно з тією лише різницею, що вихідні переміщення рухомих фланців і зв'язаних з ними деталей будуть направлені в протилежний бік. В цих випадках диференціатор буде працювати як форсована підсилювально-диференціююча динамічна ланка, забезпечуючи фланцю 14 третього сильфона 13 і вихідний тязі 28 переміщення пропорційне змінюванню вхідного сигналу і форсованій швидкості (першій похідній) його змінювання. У випадку повільного змінювання вхідного сигналу вузла 1, тиск робочої рідини в сильфоні 6 також буде змінюватися повільно і перепад тисків у сильфонах 8, 11, 13 практично буде відсутній. При цьому рухомі фланці 10, 14, 16 будуть переміщатися з однаковою швидкістю. В результаті тяга 28 буде переміщатися і передавати вихідний сигнал, викликаний тільки змінюванням вхідного сигналу. В цьому випадку запропонований диференціатор буде працювати як підсилювальна динамічна ланка. Таким чином, запропонований форсований диференціатор за своїми функціональними можливостями являє собою підсилювально-диференціюючу динамічну ланку. Застосування запропонованого диференціатора, порівняно з уже відомим, дасть можливість: - спростити конструкцію, зменшити габаритні розмірі і матеріалоємність, а також створити більш компактним диференціатор за рахунок заміни важільного підсумовуючого механізму на гідравлічний сильфонний і розміщення системи важелів і тяг усередині сильфонів; - розширити функціональні можливості завдяки підсиленню вхідного сигналу, першої похідної вхідного сигналу з одночасним їх підсумовуванням; - підвищити точність функціонування САК і САР за рахунок формування форсованого сигналу першої похідної - вхідного сигналу і усунення нелінійностей, обумовлених гнучким шлангом; - розширити галузь застосування переважно на САК і CAP, які працюють за принципом відхилення і збурення керуючого або регулюючого параметра. 55 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 60 Форсований диференціатор неелектричних сигналів, що містить підсумовуючий механізм, два сильфони, з'єднані один з одним торцями рухомим фланцем і установлені в напрямній, і вузол приймання вхідних сигналів, зв'язаний через дросель з першим сильфоном і через рухомий фланець з другим сильфоном за допомогою гнучкого шланга, другий торець другого сильфона 2 UA 89809 U 5 10 з'єднаний з другим рухомим фланцем, який відрізняється тим, що в ньому додатково установлений третій сильфон і другий спільний нерухомий порожнистий фланець, з яким зв'язаний один торець третього сильфона і другий торець другого сильфона, а підсумовуючий механізм виконаний у вигляді сильфона, розміщеного усередині третього сильфона в напрямній втулці і з'єднаного одним торцем з другим рухомим фланцем третього сильфона, а другим торцем через додатково установлену систему важелів і тяг, виконану у вигляді жорсткої тяги, один кінець якої з'єднаний з його рухомим фланцем, а другий кінець зв'язаний з одними плечима важелів, протилежні плечі яких з'єднані із порожнистим фланцем, а їх середні точки через тяги - із спільним рухомим фланцем першого і другого сильфонів, причому другий і третій сильфони із сильфоном приймання вхідних сигналів зв'язані за допомогою жорстких гідроліній і другого спільного нерухомого порожнистого фланця. Комп’ютерна верстка М. Ломалова Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3