Исполнительные устройства. Виды и работа. Применение и особенности

Опубликовано: 27.08.2018

В производственных и бытовых условиях довольно часто используется автоматизация. В большинстве случаев для этого применяются исполнительные устройства. Они могут быть совершенно разных типов, к примеру, электрического, пневматического или гидравлического характера. Их основное предназначение заключается в операциях включения, отключения, изменения режимов функционирования механизмов, разнообразных систем и устройств.

Среди наиболее распространенных устройств подобного типа можно выделить электродвигатели , актуаторы, всевозможные приводы, реле переключения , роботизированные хватающие механизмы, соленоидные приводы, зеркала DMD и многое другое. Устройство в большинстве случаев включает два функциональных блока: исполняющий элемент, в том числе регулирующий орган, к примеру, это может быть клапан регулировки. В ряде случаев могут присутствовать и другие блоки.

Уроки Arduino для новичков v622 Аналоговые исполнительные механизмы

Виды

В зависимости от применяемой энергии, которая необходима для совершения определенного действия исполнительные устройства бывают электрического, пневматического или гидравлического характера. Наиболее часто используются электрические, а также пневматические элементы.

Принимая во внимание энергию устройства они делятся на следующие виды:

Электрические с электрическим механизмом исполнения. Гидравлические с гидравлическим механизмом исполнения. Пневматические с пневматическим механизмом исполнения. Электропневматические с пневматическим механизмом исполнения, а также электропневматическим преобразователем. Пневмогидравлические с гидравлическим механизмом исполнения и пневмогидравлическим преобразователем. Электрогидравлические с гидравлическим механизмом исполнения и электрогидравлическим преобразователем.

Электрические , из особенностей функционирования, бывают электродвигательными и электромагнитными.

Пневматические , исходя из особенностей функционирования, бывают поршневыми, сильфоными и мембранными.

Гидравлические , исходя из особенностей функционирования, бывают кривошипными, мембранными, поршневыми и с гидромуфтами.

Исполнительные устройства в большинстве случаев находят применение в следующем исполнении:

С механическим двигателем , то есть предполагается, что главный элемент механически перемещает орган регулировки. С электрическим выходом , то есть предполагается, что в качестве действующего элемента выступает воздействие электрического характера. Именно оно прикладывается к объекту регулирования.

В пневматических устройствах сила движения обеспечивается благодаря созданию давления сжатых воздушных масс, которое действует на сильфон, поршень либо мембрану. Чаще давление составляет не более 100 кПа.

В гидравлических устройствах сила движения обеспечивается благодаря созданию давления жидкости, которое действует на мембрану, поршень либо лопасть. Чаще давление составляет от 2 до 20 кПа. Отдельной категорией можно вынести устройства с гидромуфтами.

Мембранные и поршневые механизмы, как в гидравлических, так и в пневматических устройствах могут быть беспружинными и пружинными. Во втором случае сила движения в прямом направлении обеспечивается образованным давлением в рабочем органе, при обратном перемещении в действие приводится сжатая пружина со своей упругой силой. В беспружинных устройствах сила движения обеспечивается перепадом давлений на рабочем органе, что дает возможность механизму двигаться в обе стороны.

Исполнительные устройства по возможности движения конечной составляющей могут классифицироваться на следующие виды:

Прямоходные , имеющие поступательное перемещение конечной составляющей.

Поворотные , имеющие движение вращения до 360 градусов. Их часто называют однооборотными устройствами.

Поворотные устройства , имеющие движение вращения свыше 360 градусов. Их часто называют многооборотными устройствами.

Электромагнитные механизмы дискретного характера производятся с применением электрических магнитов и постоянных магнитов. Для обеспечения упругости и жесткости соединений узлов используются всевозможные электромуфты.

Регулирующие органы могут быть самых разных видов, во многом они определяются объектами управления. К примеру, можно назвать главные виды регулирующих органов, используемых в агрегатах для направления и перемещения газа, песка или масла. По степени действия на конкретный объект они могут быть дозирующего и дросселирующего устройства.

Дросселирующие агрегаты работают благодаря возможности изменения сопротивления, к примеру, гидравлического или воздушного. Обеспечивается это благодаря изменению проходного сечения. В качестве примера можно привести клапана, задвижки, заслонки и тому подобное.

Дозирующие агрегаты работают благодаря возможности дозировать количество принимаемого вещества либо энергии в соответствии с требуемыми показателями. В качестве примера можно привести дозаторы , компрессоры , усилители мощности, насосы .

Электрические системы предполагают наличие электромашинных и электромагнитных структур. В качестве основы электромашинного механизма выступает электродвижок переменного либо постоянного тока. Их также именуют электроприводами.

Электромашинные устройства, работающие на постоянном и переменном электротоке, могут быть:

Непрерывными и дискретными. Регулируемыми и нерегулируемыми, которые также могут быть неавтоматизированными.

Регулируемые электромашинные устройства бывают также автоматизированными, они делятся на:

Адаптивные. Следящие. Программно-управляемые.

Регулируемые механизмы могут менять свою скорость в зависимости от пришедшей команды от управляющего устройства. Нерегулируемые механизмы работают только с заранее заданной рабочей скоростью. Ее можно менять только возмущающими воздействиями.

Устройство

Исполнительные устройства определяются видовым разнообразием. В качестве простого примера можно рассмотреть электродвигатели, реле или электромагниты.

Электрические магниты используются с целью создания ускоренного движения органа на требуемое расстояние (малое). Главным образом они служат для управления гидравликой и пневматикой, куда входят задвижки, краны либо вентили. С учетом расстояния, на которое может перемещаться якорь электрического магнита, он может иметь короткий или длинный ход.

Одним из подобных устройств считается электромагнитный вентиль ( соленоид ), который запускает клапан, открывая и закрывая доступ сжатого воздуха либо жидкости в приводное устройство. Когда электроток направляется на катушку, якорь из стали втягивается в соленоид, что приводит к открытию клапана.

На основе притяжения электромагнитами работают и электромуфты, которые обширно используются в станочных системах, а также в ином оборудовании, в которых они обеспечивают переключения в кинематике, даже не останавливая движения.

Их устройство выглядит следующим образом:

Когда на обмотку катушки электромагнитной муфты направляется электрический ток , в корпусе образуется магнитный поток, который пронизывает тормозной диск и замыкает через якорь. Это приводит к тому, что якорь смыкается с корпусом. Вследствие этого ведущий вал передает свой крутящий момент ведомому валу. При прекращении подачи электрического тока на катушку, то происходит отталкивание якоря от корпуса. В результате ведомый вал прекращает свое движение.

Если требуется реверс ведомого вала, но при тех же показателях вращения ведущего вала, то требуется использовать реверсивные муфты сдвоенного исполнения.

Работа

Исполнительные устройства используются для возможности приведения в действие всевозможных регулирующих органов, которые оказывают воздействие на объект управления, чтобы получить необходимую выходную величину. Имеется огромное разнообразие органов регулировки, которые призваны подавать жидкость или газы. Для этого в трубах ставятся заслонки, клапаны и так далее. В подъемно-транспортном оборудовании для этого применяются вариаторы скорости, тормоза или муфты. В установках освещения и нагревания используются коммутационные механизмы.

Чтобы можно было воздействовать па регулирующие органы, требуется совершить конкретную механическую работу, к примеру, замкнуть контакты, сдвинуть шестерню для переключения скорости, повернуть заслонку и так далее. На исполнительные устройства в автоматизированных системах для этого подается входной сигнал – это напряжение либо электроток. В результате сигналом выхода служит перемещение необходимого элемента.

Для возможности преобразования электроэнергии в механическую энергию применяются электрические магниты и двигатели. Основным достоинством электрического магнита является простота конструктивного исполнения. В то же время у электрического двигателя больше плюсов, это касается высокого коэффициента полезного действия, возможности получения различных скоростей и перемещений.

Но все эти плюсы целесообразно использовать в сложных автоматизированных системах и при длительной работе. Если нужны малые перемещения (в пару мм) и усилия, то лучше и экономичнее использовать электромагниты, чем движок с редуктором.

Применение

Исполнительные устройства находят широчайшее применение практически во всех отраслях промышленности, в том числе и в быту. Применение конкретного вида устройства зависит от того, какую задачу они должны выполнять. Они должны быть надежными и простыми в эксплуатации. Это электродвигатели, гидравлические приводы, реле, которые применяются в станкостроении, роботостроении, автомобилестроении, в создании бытовых устройств, к примеру, для производства фото- и видеотехники, холодильников , микроволновых печей и тому подобное.

Они используются в газовой и нефтяной промышленности, ЖКХ. К примеру, при помощи них можно управлять топливной линией или регулировать расход воды. Любое сложное оборудование не может работать без их применения. Вся современная техника и оборудование построена на основе этих устройствах.