Комбінований поршневий диференціатор

Реферат: Комбінований поршневий диференціатор містить вхідну і вихідну тягу, рухомий корпус з першим поршнем, підсумовуючий важіль, вісь якого з'єднана з вхідною тягою, перший двоплечий важіль, зв'язаний верхнім плечем з вхідною тягою, нижнім плечем - з рухомим корпусом, а усередині поршня корпуса розміщений другий поршень, причому на бокових поверхнях поршнів і корпусі виконані співвісні отвори під підсумовуючий важіль, один із кінців якого рухомо з'єднаний з другим поршнем, а порожнини, утворені торцевими поверхнями кожного із поршнів і корпусом, сполучені між собою попарно через дросель і в пазу підсумовуючого важеля установлена плоска пружина, жорстко з'єднана в середній своїй частині з віссю підсумовуючого важеля. Крім цього, в ньому перший двоплечий важіль нижнім плечем зв'язаний з першим рухомим поршнем, а другий кінець підсумовуючого важеля з'єднаний з вихідною тягою, з якою верхнім своїм плечем зв'язаний додатково установлений другий двоплечий важіль, нижнє плече якого з'єднано з рухомим корпусом. UA 96118 U (54) КОМБІНОВАНИЙ ПОРШНЕВИЙ ДИФЕРЕНЦІАТОР UA 96118 U UA 96118 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Диференціатор належить до засобів автоматики і може бути використаний в механічних, гідравлічних і пневматичних системах автоматичного регулювання (CAP) і автоматичного керування (САК) різних галузей народного господарства для покращення динамічних показників їх роботи. Відомий, найбільш близький за суттю і технічною реалізацією, диференціатор містить важіль, вісь якого з'єднана з вхідною тягою, двоплечий важіль, зв'язаний верхнім плечем з вхідною тягою, нижнім плечем - з рухомим корпусом, а усередині поршня корпуса розміщений другий поршень, причому на бокових поверхнях поршнів і у корпусі виконані співвісні отвори під підсумовуючий важіль, один із кінців яких рухомо з'єднаний з другим поршнем, а порожнини, утворені торцевими поверхнями кожного із поршнів і корпусом, сполучені між собою попарно через дроселі, а в пазу підсумовуючого важеля установлена плоска пружина, жорстко з'єднана в середній своїй частині з віссю підсумовуючого важеля (див. Авторське свідоцтво СРСР № 467358). Однак, недоліком відомого диференціатора є з'єднання верхнього плеча двоплечого важеля з вхідною тягою, а нижнього плеча - з рухомим корпусом, внаслідок чого при його роботі вхідний сигнал диференціюється два рази тільки по першій похідній, пропорційній змінюванню його швидкості і не диференціюється вхідний сигнал по другій похідній, пропорційній змінюванню його прискорення. Це понижує динамічну точність роботи як самого диференціатора, так і CAP і САК в цілому, що обмежує область його застосування. Отже, відомий диференціатор вхідних сигналів має низьку динамічну точність роботи, що обмежує область його застосування. Тому в основу винаходу поставлено задачу підвищити динамічну точність відомого диференціатора і розширити область його застосування. Для вирішення даної задачі пропонується удосконалення відомого диференціатора, суттєві ознаки якого полягають в тому, що в ньому двоплечий важіль нижнім плечем зв'язаний з першим порожнистим рухомим поршнем, а другий кінець підсумовуючого важеля з'єднаний з вихідною тягою, з якою верхнім своїм плечем зв'язаний додатково установлений другий двоплечий важіль, нижнє плече якого з'єднане з рухомим корпусом. При такому технічному рішенні забезпечується можливість без суттєвих змін конструкції базових деталей, вхідний сигнал при проходженні через диференціатор, в ньому спочатку диференціювати два рази по першій похідній, повторно подавати на його вхід і ще раз диференціювати з одержанням на виході результуючого сигналу, який буде пропорційний змінюванню вхідного сигналу, двом швидкостям (по першій похідній) і двом прискоренням (по другій похідній) його змінювання. На представленому кресленні схематично показано загальний вигляд комбінованого поршневого диференціатора. Запропонований диференціатор містить рухомий корпус 1, який установлений і переміщується на роликах 2. В корпусі 1 виконаний глухий отвір, закритий кришкою 3 з прокладкою 4. Перший порожнистий з глухим отвором поршень 5 своїми торцями і корпусом 1 утворює першу "А" і другу "В" порожнини, сполучені між собою перепускним каналом 6 з регульованим голчастим дроселем 7. Усередині поршня 5 з кришкою 8 і прокладкою 9 розміщений другий поршень 10, з торцями якого поршень 5 утворює третю "С" і четверту "D" порожнини, сполучені попарно між собою і перепускним каналом 11, з регульованим голчастим дроселем 12, закритим пробкою 13. Шток 14 кришки 8, що проходить через отвір кришки 3, шарнірно з'єднується з нижнім кінцем двоплечого важеля 15, який своїм верхнім кінцем шарнірно зв'язаний з вхідною тягою 16. На циліндричних поверхнях поршнів 5, 10 і корпуса 1 виконані співвісні отвори під підсумовуючий важіль 17, нижній кінець якого пальцем 18 з'єднується з вилкою 19, загвинченою в поршень 10 таким чином, що вісь пальця 18 пересікається з поздовжньою віссю поршнів 5, 10 диференціатора. В середній частині підсумовуючий важіль 17 з'єднується з вилкою вхідної тяги 16 за допомогою зафіксованої пальцем 20 на ній осі 21. По діаметру в останній і підсумовуючому важелі 17 виконаний паз, в який установлюється плоска пружина 22, жорстко пальцем 23 з'єднана в середній своїй частині з віссю 21. Вільні кінці пружини 22 дотикаються до важеля 17, а біля осі 21 не дотикаються, що забезпечує йому в перехідному процесі вільно повертатися навколо осі 21, а в установленому режимі роботи утворювати з вхідною тягою 16 прямий кут. Верхній кінець важеля 16 через вісь 24 з'єднується з вихідною тягою 25, з якою верхнім своїм 1 UA 96118 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 плечем зв'язаний другий двоплечий важіль 26, нижнє плече якого з'єднано з рухомим корпусом 1. Герметичність в з'єднанні кришка 3 - шток 14 забезпечується ущільненням 27. Працює диференціатор наступним чином. При різкому зростанні вхідного сигналу тяга 16 переміщується уліво одночасно діє на підсумовуючий важіль 17 і на двоплечий важіль 15. В результаті цього плече підсумовуючого важеля 17, з'єднане з другим поршнем 10, затримається через опір переміщенню останнього, спричиненого дроселюванням рідини в перепускному каналі 11. Це викличе додаткове (відносно середньої з'єднаної з тягою, частини важеля) переміщення вихідної тяги 25. З другого боку, дія вхідного тяги 16 на перший двоплечий важіль 15 викличе переміщення першого поршня 5 вправо, підвищуючи цим тиск в порожнині "В" і в порожнині "С". Підвищення тиску рідини в порожнині "С" заставить переміщатися другий поршень 10 і зв'язане з ним плече підсумовуючого важеля 17. При цьому, отримавши приріст переміщення, плече підсумовуючого важеля 17, з'єднане з другим поршнем 10, викличе ще додаткове переміщення плеча підсумовуючого важеля, з'єднаного з вихідною тягою 25. Таким чином, на вихід диференціатора поступить дві похідних від вхідного сигналу, і вихідне переміщення тяги 25 буде складатися з трьох переміщень: першого переміщення, викликаного змінюванням вхідного сигналу, другого переміщення, викликаного першою швидкістю (першою похідною) і третього переміщення, викликаного другою швидкістю (по першій похідній) змінювання вхідного сигналу. Крім цього, різке підвищення тиску в порожнині "В", завдяки дроселюванню рідини в перепускному каналі 6, спричинить переміщення корпуса 1 вправо, а разом з цим ще додаткове переміщення нижнього, а отже, і верхнього кінця другого двоплечого важеля 26 і вихідної тяги 25 диференціатора. При цьому вихідне переміщення тяги 25 буде викликане вже прискореннями (другими похідними) змінювання вхідного сигналу. Отже, на виході запропонованого диференціатора результативне переміщення вихідної тяги буде складатися з п'яти переміщень: першого, пропорційного змінюванню вхідного сигналу, другого, пропорційного першій швидкості (першій похідній), третього, пропорційного другій швидкості (по першій похідній), четвертого, пропорційного першому прискоренню (другій похідній) і п'ятого, пропорційного другому прискоренню (по другій похідній) від його змінювання. У випадку різкого спадання вхідного сигналу (переміщенні тяги 16 вправо) диференціатор працюватиме аналогічно, але з тією різницею, що переміщення його рухомих деталей будуть направлені в зворотній бік. В описаних випадках запропонований диференціатор працює як підсилювально-чотиридиференціююча динамічна ланка. При повільному зростанні (спаданні) вхідного сигналу тиск робочої рідини в порожнинах "В", "С" змінюватиметься повільно і перепад її тисків в порожнинах "А", "В", "С", "D" буде практично відсутній. В результаті корпус 1, перший 5 і другий 10 рухомі поршні будуть переміщатися з однаковою швидкістю, забезпечуючи підсумовуючому важелю 17 переміщення без змінювання кута нахилу і передачу через тягу 25 вихідного сигналу на орган виконавчого механізму. В даному випадку вихід диференціатора буде складатися тільки з переміщення, пропорційного змінюванню вхідного сигналу, і він працюватиме як підсилювальна динамічна ланка. Використання запропонованого диференціатора, в порівнянні з відомим, дасть можливість: - підвищити динамічну точність функціонування диференціатора, а також CAP і САК в цілому, шляхом введення в закон регулювання і керування других похідних від змінювання вхідного сигналу; - покращити компоновку, спростити конструкцію і залишити габаритні розміри диференціатора за рахунок усунення однієї, через необхідність послідовно залучуваної, динамічної ланки, забезпечення формування других похідних від змінювання вхідного сигналу, установленим на виході другим двоплечим важелем і зв'язаним на вході з першим рухомим поршнем першого двоплечого важеля; - розширити область застосування в CAP і САК з підвищеними вимогами до точності формування вихідних, пропорційних двом першим і другим похідним від змінювання вхідних сигналів. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ Комбінований поршневий диференціатор, що містить вхідну і вихідну тягу, рухомий першим поршнем, підсумовуючий важіль, вісь якого з'єднана з вхідною тягою, двоплечий важіль, зв'язаний верхнім плечем з вхідною тягою, нижнім плечем - з корпусом, а усередині поршня корпуса розміщений другий поршень, причому на 2 корпус з перший рухомим бокових UA 96118 U 5 поверхнях поршнів і корпусі виконані співвісні отвори під підсумовуючий важіль, один із кінців якого рухомо з'єднаний з другим поршнем, а порожнини, утворені торцевими поверхнями кожного із поршнів і корпусом, сполучені між собою попарно через дросель і в пазу підсумовуючого важеля установлена плоска пружина, жорстко з'єднана в середній своїй частині з віссю підсумовуючого важеля, який відрізняється тим, що в ньому перший двоплечий важіль нижнім плечем зв'язаний з першим рухомим поршнем, а другий кінець підсумовуючого важеля з'єднаний з вихідною тягою, з якою верхнім своїм плечем зв'язаний додатково установлений другий двоплечий важіль, нижнє плече якого з'єднано з рухомим корпусом. Комп’ютерна верстка В. Мацело 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