Исполнительных механизмов

 

Характеристики исполнительных механизмов приведены в табл. 3.3.

Таблица содержит сравнительные характеристики девяти различных

типов исполнительных механизмов, в том числе данные для компо-

нентов длиной 50–100 мм и диаметром от 20 до 50 мм. Сравнения

между роторными двигателями и линейными исполнительными ме-

ханизмами основаны на механизме преобразования винт-гайка (шаг

резьбы – 1 мм). Длина винта соответствует длине двигателя.

Рабочий диапазон (ход). Рабочим диапазоном является отноше-

ние хода к длине той части привода, где вырабатывается энергия.

 

 

80

 

 

Эффективный ход (70 % от длины шпинделя) принимается за диа-

пазон хода для двигателей вращения.

 

Таблица 3.3

Характеристики исполнительных механизмов

 

 

Сдвиг представляет собой линейную силу, соотнесенную с по-

верхностью, к которой она генерируется (поверхностью поперечно-

го сечения пьезоэлектрических устройств, поверхностью зазора ка-

81

Тип исполнительного механизма             Гидравлический цилиндр     0,25       Пневматический цилиндр       3,5     Двигатель постоян- ного тока   2) 0,007 3) 0,8     Ультразвуковой двигатель   2) 0,06 3) 0,35 0,13     Пьезоэлектрический исполнительный механизм 0,09   4) 15,6     Сплав с памятью     0,002 0,32   0,3 Втягивающий элект- 1) ромагнит 0,8 2,2 0,5       Магнитостриктив- ный исполнитель- ный механизм 0,09   1,5 1,6 5,4   Соленоид линейного действия   0,1 0,16 0,12 4,1   1) 2) с охлаждением топлива; – боковой сдвиг в зазоре ротора/зазоре трения; 3) 4) – окружная скорость ротора; – теоретический предел.

 

 

тушки, внутренней поверхностью гидроцилиндра). Сила вращения

ротора и его поперечная поверхность используются для расчета бо-

кового сдвига в электродвигателях.

Скорость определяется как отношение величины управляющего

перемещения к продолжительности управляющего импульса. Для

роторных двигателей – окружная скорость ротора.

Средняя плотность управляющих сил (рис. 3.15) – термически

допустимая управляющая сила, отнесенная к единице объема.

 

Рис. 3.15. Средняя плотность управляющих сил некоторых исполнительных механизмов:

1 – гидроцилиндр; 2 – пневмоцилиндр; 3 – электродвигатель постоянного тока;

4 – ультразвуковой двигатель; 5 – пьезоэлектрический привод; 6 – проволока

с памятью; 7 – клапанный соленоид; 8 – магнитострикционный привод; 9 – соленоид,

включенный в течение 5 % времени

 

Плотность управляющей силы, приходящейся на такт, – это мак-

симальная управляющая сила, создаваемая в течение одного такта и

отнесенная к единице объема (рис. 3.16).

Уровень эффективности равен подводимой энергии, деленной на

энергию, передаваемую исполнительному механизму, без учета по-

терь, связанных с действием электронных или других блоков управ-

ления. Рециркуляция энергии (в пьезоэлектрических исполнитель-

ных механизмах) не учитывается.

Гидроприводы, имеющие чрезвычайно высокие потенциальные

показатели хода, сдвига и вязкости предпочтительны для продол-

жительных и тяжелых режимов работы.

 

 

82

 

 

В электродвигателях небольшие силы магнитного поля компенси-

руются высокими скоростями вращения, таким образом можно полу-

чить высокий уровень плотности сил при продолжительном воздей-

ствии. Несмотря на ограниченный ход пьезоэлектрические исполни-

тельные механизмы способны создавать большие силы, поэтому они

наиболее подходят для получения коротких пиков высокой энергии.

Линейные соленоиды имеют значительные тепловые потери в

катушке; с охлаждением они развивают средний уровень плотности

сил, сопоставимых с уровнями твердотельных исполнительных ме-

ханизмов.

 

Рис. 3.16. Плотность управляющих сил на такт

для некоторых исполнительных механизмов:

1 – гидроцилиндр; 2 – пневмоцилиндр; 3 – электродвигатель постоянного тока;

4 – ультразвуковой двигатель; 5 – пьезоэлектрический привод; 6 – проволока с памятью;

7 – клапанный соленоид; 8 – магнитострикционный привод; 9 – соленоид, включенный

в течение 5 % времени