«Детали, узлы и механизмы систем управления» (стр. 1 из 3)
Министерство образования РФУральский государственный технический университет - УПИ
Кафедра Технологии и средства связи
Проектирование исполнительного
механизма дистанционной системы управления
Курсовая работа
по курсу «Детали, узлы и механизмы систем управления»
Пояснительная записка
Вариант № 24
Студент гр. УИТС – 332 К:
Преподаватель: С.Б. Комаров
Каменск – Уральский
2002
СОДЕРЖАНИЕ
Введение………………………………………………………………………………….…..3
Расчётное задание…………………………………………………………………….….10
Расчёт исполнительного механизма………………………………………………….11
Заключение…………………………………………………………………………………15
Библиографический список……………………………………………………………16
Приложения
ВВЕДЕНИЕ
Курсовая работа заключается в разработке кинематической схемы исполнительного механизма маломощной следящей системы, предназначенной для дистанционного управления. При разработке любого электромеханического прибора приходится решать многие задачи: кинематические, силовые, точностные, конструкторские, технологические, экономические. Отдельные вопросы расчета и конструирования малогабаритных механизмов освещены в довольно большом количестве литературы, как правило, малораспространенной.
Следящие системы представляют обширный класс систем автоматического регулирования с обратной связью. Следящая система является устройством, которое устанавливает положение объекта в соответствии с произвольно меняющимся сигналом, обладающим весьма малой мощностью. Ее действие зависит от разности между действительным положением объекта и его желаемым положением. Следящая система действует так, чтобы уменьшить эту разность до нуля и этим достигнуть действительного положения объекта, равного желаемому положению.
При этом выполняются три операции:
1. Выявление рассогласования.
3. Действие исполнительного двигателя.
Рассмотрим принцип действия простейшей следящей системы. Предположим, что задачей данной следящей системы является дистанционное управление угловым положением вала, рис. 1 и рис. 2.
Положение командного вала aтр может меняться произвольно. Управляемый вал должен точно воспроизводить положения командного вала. Чтобы достигнуть этого, положение командного вала aтр преобразуется в другую физическую величину, удобную для передачи на значительное расстояние, например, электрический потенциал. Электрический потенциал jтр снимаемый с потенциометра П1, пропорционален положению командного вала и однозначно определяет это положение. Аналогично положение управляемого вала aд преобразуется в пропорциональный ему потенциал jд с помощью другого потенциометра П2. Оба потенциометра питаются от одного источника напряжения Е. Выходной потенциал второго потенциометра jд, являющийся сигналом обратной связи, сравнивается с потенциалом первого потенциометра jтр. Разность этих потенциалов, U = jтр - jд, называется сигналом рассогласования между командным валом и управляемым валом, угол рассогласования - q = aтр - aд. Сигнал рассогласования U усиливается усилителем в К раз до необходимой величины. Полученное напряжение управления Uу подается на исполнительный двигатель. Двигатель через промежуточную передачу - редуктор вращает управляемый вал в направлении уменьшения рассогласования между валами до нуля. Как только положение управляемого вала совпадет с положением командного вала, потенциалы jтр и jд будут равны, сигнал рассогласования U и напряжение управления Uу станут равными нулю, и двигатель остановится.
Рис. 1. Простейшая следящая система.
ДВ - двигатель;
П1 и П2 - потенциометры;
УО - управляемый объект;
aтр - требуемый угол поворота управляемого вала, задается на командном вале с помощью маховика "М";
aд - действительный угол поворота управляемого вала;
jтр - потенциал, снимаемый с потенциометра П1;
jд - потенциал, снимаемый с потенциометра П2;
Uя - напряжение, подаваемое на якорь двигателя
постоянного тока;
Uу - напряжение, подаваемое на обмотку возбуждения (управления) двигателя постоянного тока.
Рис 2. Принципиальная схема простейшей следящей системы.
ЭС - элемент сравнения, УО - управляемый объект
Например, из положения 1 быстро повернем командный вал в положение 2, следящая система отработает этот сигнал и управляемый вал займет положение 2.
В любой следящей системе имеются три существенные составные части:
1. Средства для определения рассогласования между действительным положением объекта управления и его желаемым положением. Эти средства называют выявителями рассогласования. В указанном выше примере в качестве выявителей рассогласования использованы два потенциометра П1 и П2.
2. Средства для усиления сигнала рассогласования до значения, достаточного для управления источником мощности. В примере эту функцию может выполнять электронный усилитель.
3. Источник мощности - исполнительный двигатель непосредственно устанавливает положение управляемого объекта через промежуточную передачу. В примере: источник мощности - двигатель постоянного тока, промежуточная передача - редуктор.
Выявителями рассогласования могут быть электрические машины индукционного типа, например, сельсины, поворотные (вращающиеся) трансформаторы, магнесины, индуктосины и т.д., различные потенциометры и другие устройства. Причем сельсины нашли наибольшее применение в следящих системах дистанционной передаче данных. Поворотные трансформаторы, типа СКВТ (синусно-косинусные вращающиеся трансформаторы) нашли наибольшее применение в решающих следящих системах, а также для точной дистанционной передачи данных. Усилители могут быть электронными, ионными, электромашинными и прочими. Источниками двигательной энергии следящей системы могут быть двигатели переменного тока и двигатели постоянного тока, обладающие более лучшими свойствами и возможностями управления. Следует отметить, что кроме электромеханических следящих систем, применяются гидравлические, пневматические следящие системы со своими средствами выявления рассогласования, усиления и исполнительными органами.
Рассмотрим принцип действия следящей системы с использованием в качестве выявителей рассогласования сельсинов, рис. 3 и рис. 4.
Электрическая машина сельсин состоит из статора, на которой находится обмотка возбуждения, и ротора, в пазах которого расположены 3 обмотки, причем электрические оси этих обмоток смещены на 120° (применяются также сельсины других исполнений). Для выявления рассогласования между положением командного вала и положением управляемого вала используют два сельсина. Сельсин, связанный с командным валом, называют датчиком. Сельсин, связанный с управляемым валом, называют приемником. Обмотки роторов датчика и приемника связаны проводами, для увеличения точности следящей системы командный вал связывают с ротором сельсина-датчика через промежуточную передачу Z1, Z2, Z3, Z4. Чтобы угловые положения управляемого вала точно соответствовали угловым положениям командного вала, управляемый вал должен быть связан с ротором сельсина-приемника точно такой же передачей Z'1, Z'2, Z'3, Z'4. Исполнительный двигатель передает движение на управляемый вал через зубчатую передачу. На рис. 3 роторы сельсина-датчика и сельсина-приемника находятся в согласованном положении, и положение управляемого вала соответствует положению командного вала. Для снятия сигнала рассогласования обмотка статора на сельсине-приемнике повернута на 90° относительно ротора приемника по сравнению с расположением статорной обмотки на сельсине-датчике.