Меню раздела

Дистанционные связи


Дистанционные связи могут быть выполнены на базе механических устройств, электрической, гидравлической, пневматической, пневмоэлектрической и электрогидравлической передачами.
Механические передачи являются наиболее простыми и состоят из рычагов, поворотных валов, тросиков, цепей, трубок с шариковым заполнением. Существенный недостаток механических передач - значительное усилие на управляющем органе.
Это ограничивает их применение на больших расстояниях. Как правило, дистанционность для механических передач ограничивается 20-30 м. Допускаемое усилие на рукоятках управления составляет 80-100 Н. Механические передачи применяют на небольших судах и катерах.
Электрические и смешанные передачи, которые осуществляются при помощи электрических связей, имеют неограниченный радиус действия, так как командный электрический импульс передается практически мгновенно. Основной недостаток электрических систем - большие размеры исполнительных устройств, особенно для получения заданных моментов и усилий для осуществления возвратно-поступательных перемещений. Стоимость электрических связей достаточно высокая вследствие необходимости тщательной изоляции проводов, которые защищают двойной оболочкой. В судостроении электропровод помещают в стальные трубы, что значительно повышает стоимость коммуникации.
В качестве электрических исполнительных устройств применяют электромагнитные клапаны постоянного тока и электродвигатели. По потреблению энергии электрические системы наиболее экономичны. Стоимость электрических устройств достаточно высока из-за стоимости цветных металлов, которых много используется в электрических схемах.
Гидравлические передачи можно применять на расстояние до 150-200 м. Скорость распространения командного импульса в гидравлических системам составляет 700-1100 м/с в зависимости от конструктивных особенностей трубопровода и вязкости жидкости. Главным недостатком гидравлических систем является возможность попадания в систему воздуха, который нарушает пропорциональность передачи аналогового командного сигнала. Для устранения нарушений необходимо принимать меры по удалению воздуха из системы. При быстром перекрытии трубопроводов клапанами или золотниковыми устройствами в системе возможно возникновение гидравлического удара, который может привести к разрыву трубопровода. Гидравлические исполнительные механизмы отличаются простотой конструкции и сравнительно малыми размерами при передаче значительных усилий. Гидравлические передачи широко используют в транспортных установках.
Пневматические передачи имеют широкое применение и их радиус действия для следящих аналоговых систем составляет 200 м, а для дискретных систем дистанционного управления, построенных на базе пневматических релейных устройств,-до 300 м. Скорость распространения командного импульса в пневматических линиях связи несколько ниже, чем в гидравлических, и составляет около 340 м/с при температуре 12°С. В аналоговых системах управления необходимо изменять давление в трубопроводе, что осуществляют заполнением трубопровода сжатым воздухом. Заполнение производят в большинстве случаев через дросселирующее отверстие. Это приводит к запаздыванию получения команд исполнительным устройством. Время запаздывания составляет 6-8 с для трубопроводов длиной 100 м, 18-20 с-длиной 200 м и до 35 с-длиной 300 м. Исполнительные механизмы пневматических систем отличаются простотой конструкции и сравнительно малыми размерами.
Стоимость пневматических устройств значительно ниже, чем стоимость равных по мощности электрических устройств. Эксплуатационные расходы энергии у пневматических систем наиболее высокие. Для предотвращения попадания пыли в систему, а также влаги, которая в зимних условиях может создать ледяные пробки, воздух должен быть подготовлен до поступления в систему. Подготовка воздуха заключается в очистке его от пыли и отделении влаги и требует дополнительных затрат энергии.
В системах ДАУ для судов предпочтительными являются пневматические и пневмоэлектрические системы, так как они имеют меньшую стоимость, просты в обслуживании и ремонте и обладают достаточной надежностью. Применение пневмоэлектрических систем обусловлено удобством электрических связей и компактностью пневматических исполнительных устройств.
Выбор типа передачи зависит от многих факторов. Главными из них являются:
расстояние между органами управления и исполнительными устройствами, влияющее на быстродействие и точность работы системы;
надежность работы в течение заданного срока; долговечность, которая должна быть соизмеримой с долговечностью двигателя. При недостаточной долговечности системы необходимо иметь дополнительные устройства, которые увеличивают стоимость системы автоматизации;
размеры устройств, определяющие удобство их размещения на силовой установке;
экономические характеристики, определяющие первоначальные и эксплуатационные расходы.
В большинстве систем ДАУ применяют электрический ток напряжением 12 или 24 В-для систем управления и 220 или 300 В-для исполнительных устройств. В случае пневматических систем ДАУ используют воздух давлением 0Л4 МПа-для систем управления и 3 или 6 МПа-для исполнительных устройств. Для гидравлических систем ДАУ давление не регламентируют.
Необходимость иметь два различных напряжения или различное давление в системах управления и исполнительных устройствах приводит к наличию двух самостоятельных систем снабжения энергией. При наличии в системе снабжения энергией переменного тока напряжением 220-380 В необходимы трансформаторы и выпрямители тока. При наличии сжатого воздуха нужно иметь в системе редукторы, которые подают в систему управления воздух в нужном количестве и заданного давления. При необходимости дистанционно произвести дискретное действие (например, открыть или закрыть клапан, включить ток и т.д.) в исполнительное устройство направляют ток или воздух под давлением, которые производят перемещение исполнительного органа на полную величину их хода.
Передача командного импульса может быть осуществлена с усилением. Наиболее простой передачей командного импульса на исполнительное устройство является прямая передача. При использовании механических связей при прямой передаче связь между рукояткой задатчика и исполнительными устройствами осуществляется жесткими тягами или гибкими тросами с натяжными устройствами. Возможно использование валов с промежуточными зубчатыми коническими передачами. В механических дистанционных устройствах усиление импульса может быть достигнуто выбором соотношения плеч рычагов. При применении жидкого рабочего тела усиление импульса производят выбором соотношения диаметров цилиндров задатчика и исполнительного механизма. В устройствах ДАУ используют, поршневые гидравлические усилители с золотниковым управлением. Скорость движения поршня гидроусилителя определяется объемом масла, втекающего в гидроцилиндр за единицу времени. Расход масла, в свою очередь, зависит от проходных сечений, образующихся в результате перемещения золотника. Таким образом, скорость перемещения поршня определяется смещением золотника.
На рис. 346 показан наиболее распространенный статический гидроусилитель с обратной связью. Обратная связь осуществляется движением корпуса 1 золотника в сторону, противоположную движению штока 2 золотника. На рис. 347 приведены схемы гидроусилителей с вращающимися поршнями. Однолопастные усилители (рис. 347, а) позволяют повернуть силовой вал на угол до 270°, двухлопастные-до 130° (рис. 347,6). Недостатком усилителей с вращающимися поршнями является сложность уплотнения полостей.