Приборы автоматического управления механизмами (стр. 1 из 5)

Введение

Механизация и автоматизация производственных технологических процессов направлена на максимальное или полное сокращение применения ручного труда обслуживающего персонала при производстве продукции с целью снижения ее себестоимости, а также повышения производительности труда. Эти мероприятия возможно осуществить только при наличии специальных датчиков, отслеживающих и считывающих заданные параметры работы, формирующие сигнал, а затем передающие этот сигнал в общую систему управления. Для решения этих задач создан целый ряд датчиков различных типов и модификаций в зависимости от технических требований, предъявляемых к ним, и условий эксплуатации, выполняют функции средств управления, служат для общего управления в общей схеме механизации или автоматизации и подразделяются на датчики импульсов, преобразователи импульсов и исполнительные двигатели.

Наибольшее распространение получили датчики, использующие электрическую энергию.

Электрические датчики различаются как по физической природе контролируемого импульса, так и по конструкции. Эти датчики способны выполнить множество функций, в частности они осуществляют контроль перемещений исполнительных узлов рабочей машины, контролируют расход потребляемой мощности, скорости движения рабочих узлов и другие параметры.

1. Конечные путевые выключатели

Широкое распространение в системах автоматического управления работой технологического оборудования получили датчики, контролирующие ход и конечное положение рабочего узла, так называемые конечные выключатели.

Конечный выключатель − электрический аппарат, обеспечивающий переключения в цепях управления силовых приводов машин (механизмов) или их органов в определённых точках движения. Конечный выключатель приводится в действие самим перемещающимся механизмом обычно в конце своего движения либо в заданном месте пути следования. Конечные выключатели по своей конструкции могут быть контактными и бесконтактными, а по способу воздействия их конструкции подразделяются на нажимные (кнопочные), рычажные, шпиндельные и вращающиеся конечные выключатели.

Наибольшее распространение в системах механизации и автоматизации технологического оборудования до широкого применения электроники имели контактные датчики сигналов о перемещениях (путевые переключатели) исполнительных органов. Применение выключателей этого типа сократилось, но в отдельных областях они остаются незаменимы, например, при механизации термических нагревательных печей.

При линейной скорости перемещения исполнительного органа свыше 0,4 м/мин применяют простые путевые переключатели. Один из них показан на рис.1. При перемещении штока 7 под действием внешних сил (например, упоров, установленных на контролируемом узле) контакты 4, 5, 9 и 10 размыкаются, а контакты 1, 2, 11 и 13 замыкаются.

Рис.1. Путевой переключатель типа ВК41:

1,5, 9, 13 — неподвижные контакты; 12 — карболитовая пластина; 2, 4, 10, 11 — подвижные контакты; 3 — несущий мостик; 8, 14 — пружины, воздействующие на мостик к карболитовый шток 7.

При меньших скоростях появляется значительное разрушение контактной системы из-за длительно действующих контактных дуг. В этих случаях рекомендуется ставить переключатели моментного действия.

На рис. 2 приведен моментный путевой переключатель типа ВК-211. В конструкции этих переключателей замыкание контактов происходит практически мгновенно под действием пружин независимо от скорости поворота рычага 2.

Рис. 2. Моментный переключатель типа ВК-211:

1— ролик; 2 — рычаг; 3 — ленточные пружины, связывающие рычаг 2 с поводком 4; 5 — пружина; 6 — подпружиненная защелка; 7, 8 9, 10 — контакты; 11— поворотная планка, несущая подвижные контакты; 12 — ролик.

Во всех конструктивных модификациях конечных выключателей, их работа основана на прямом воздействии внешнего усилия непосредственно на шток датчика, переключающего электрические контакты. Это усилие может быть приложено или непосредственно самим контролируемым узлом рабочей машины, или специальным упором, жестко закрепленном на контролируемом узле и соответственно перемещающемся вместе с ним с той же скоростью.

При монтаже и точной установке конечного выключателя следует учитывать, что рабочий ход штока переключателя небольшой (в переключателе типа 411 составляет 4мм), а рабочий узел технологической машины при работе имеет инерционность движения, которая должна быть компенсирована. С этой целью шток переключателя имеет дополнительный холостой ход, который приблизительно в полтора раза больше рабочего хода штока. Если же ход исполнительного органа рабочей машины при движении по инерции больше суммы рабочего и холостого ходов штока переключателя, то, естественно, создается аварийная ситуация, т. к. произойдет разрушение конечного выключателя.

Исключить эту ситуацию возможно только применением в системе механизации конечных выключателей, у которых воздействие внешнего усилия на шток осуществляется через рычаг с роликом. В данной конструкции применяется рычаг второго рода, поэтому ход ролика, непосредственно контактирующего с упором, значительно больше, чем у выключателя типа ВК 411.Конечный выключатель типа ВК 411 в силу своих конструктивных особенностей используется в основном в системах контроля и блокировок статических узлов, например дверей шкафов конденсаторных батарей высокочастотных установок.

Приведенные выше конструкции конечных выключателей типа ВК являются контактными и могут работать в широком диапазоне напряжений (от 12 до 220 В) и в этом их преимущество. К преимуществам следует так же отнести простоту устройства и обслуживания.

Однако следует учитывать, что чем выше напряжение, на котором работает выключатель, и меньше скорость срабатывания, тем большая вероятность подгорания контактов, вызываемого длительностью воздействия контактной дуги. Контакты выключателя для лучшей электропроводности содержат серебро и которые необходимо периодически промывать для обеспечения работоспособности. Для промывки контактов может быть использован только спирт – ректификат, использование для промывки ацетона или любого другого растворителя недопустимо, т. к. при их использовании на поверхности контактов образуется оксидная пленка бело цвета, являющаяся диэлектриком.

Недостатком этого типа конечных выключателей следует считать и то, что они чувствительны к повышенной влажности, пыли и грязи.

В любом термическом цехе основной закалочной средой является вода, которая и создает повышенную влажность в атмосфере цеха, а запыленность в термическом цехе может достигать значительной величины, т. к. предельно допустимая концентрация (ПДК) допускается до 4 мг/ м3 (класс опасности 4).

Когда требуется получить срабатывание путевого переключателя при очень малом перемещении штока (0,5—0,7 мм) и небольшом давлении (0,5—0,7 кГ) применяют микропереключатели типа МП 1.

С развитием промышленной электроники получили распространение бесконтактные индуктивные выключатели типа БВК. Принцип действия данного выключателя основан на изменении амплитуды колебаний генератора датчика при введении в активную зону датчика металлического экрана.

Применение этих датчиков при некотором усложнении электрической схемы дает следующие преимущества:

а) отсутствуют контактирующие элементы;

б) отсутствие силовых воздействий на элементы датчика;

в) высокая чувствительность датчика к положению движущихся частей механизмов автоматической линии.

г) конструкция датчика не чувствительна к повышенной влажности, запыленности атмосферы цеха и грязи.

Бесконтактные конечные выключатели работают на напряжении 24 В (выключатели постоянного тока) и 110 В (выключатели переменного/постоянного тока), что требует применения промежуточных реле только на указанное напряжение.

Рис.3. Бесконтактный конечный выключатель

Бесконтактный конечный выключатель (рис.3) выполнен в корпусе из ударопрочного полистирола, следовательно, диэлектрическом корпусе 1, внутри которого размещены электрические и полупроводниковые элементы, которые с целью герметизации полностью залиты компаундом холодного отверждения.

Обязательным условием срабатывания датчика (выдача электрического сигнала) является введение в паз размером l экрана 2, изготавливаемого из немагнитного материала (обычно из листового алюминиевого сплава) и жестко закрепляемого на контролируемом узле рабочей машины так, чтобы он свободно, не задевая за стенки, входил в паз выключателя. Направление входа экрана в паз выключателя не лимитировано.

Бесконтактный конечный выключатель крепится двумя винтами на устройстве, не связанным с контролируемым узлом и обеспечивающем возможность перемещения выключателя вдоль линии движения контролируемого узла для получения требуемой точности считывания сигнала. В зависимости от конструктивных особенностей конечных выключателей ширина паза, в который входит экран, колеблется от 4 до 10 мм (соответственно колеблется и толщина экрана), в настоящее время выпускаются выключатели с шириной паза 25 мм.

Отечественной промышленностью (заводы г.г. Брянск, Курск, Орел, Калуга, Смоленск) выпускаются бесконтактные выключатели, перечень которых приведен ниже: БВК − 221; БВК − 222; БВК − 231; БВК − 260; БВК − 261; БВК − 262; БВК − 263; БВК − 264; БВК − 265; БВК − 333.

Совершенствование конструкции бесконтактных выключателей и улучшение их технико − эксплуатационных характеристик привело к созданию и внедрению в производство торцовых бесконтактных выключателей, у которых рабочей поверхностью является торец, направленный в сторону контролируемого узла.