Электрические исполнительные механизмы

Главными параметрами, по которым классифицируются электрические исполнительные механизмы, следует считать крутящий момент и усилие на штоке. По первому параметру для них принят следующий нормальный ряд: 0,25; 0,63; 1,6; 4; 10; 25; 63; 160; 400 и 1000 кгм. Для прямоходных исполнительных механизмов усилия на штоке определяются следующим рядом: 6,3; 16; 40; 100; 250; 630; 1600 кгм.

Однооборотные исполнительные механизмы предназначены для перемещения регулирующих органов в системах автоматического регулирования и дистанционного управления в соответствии с сигналами управляющих устройств. Управление механизмами типа МЭО осуществляется либо с помощью магнитных усилителей (бесконтактное), либо с помощью реверсивных контактных пусковых устройств (контактное).

Однооборотный исполнительный механизм (рис. 1) состоит из следующих основных частей: электропривода 3, редуктора 1, ручного привода 9, тормоза 4, блока датчиков 8, блока конденсаторов 10, узла упоров 5, штуцерного ввода 11.

Рис. 1. Электрический исполнительный однооборотный механизм типа МЭО: 1 — редуктор, 2— крышка, 3— электропривод, 4— тормоз, 5— узел упоров, 6— рычаг, 7— клеммная колодка, 8— блок датчиков, 9— ручной привод, 10 — блок конденсаторов, 1— штуцерный ввод, 2— болт заземления

Зубчатую передачу редуктора составляют прямозубые цилиндрические ступени и одна планетарная передача для осуществления ручного управления. Наружное центральное колесо планетарной передачи находится в зацеплении с червячным валом, на конце которого насажен маховик ручного управления. Редуктор смазывается консистентной смазкой ЦИАТИМ-201.

Для ограничения выбега выходного вала исполнительного механизма и предотвращения передвижения его от усилия регулирующего органа при отсутствии напряжения на электродвигателе в механизме предусмотрен тормоз.

Рис. 2. Конструкция тормоза электрического исполнительного механизма типа МЭО:

1, 19— диски; 2 — регулировочное кольцо; 3, 4, 7—гайки;

5, 8, 12, 14 — кольца, 6 — пружина, 9 — корпус; 10, 15 — шпонки,

11 — шестерня, 13— вал, 16, 18 — полумуфты, 17 — шарик

Он выполнен в виде отдельной сборочной единицы и является составной частью редуктора (рис. 2).

Тормозные диски 19 установлены на полумуфте 18 и поджимаются пружиной 6 к дискам 1. На ведущем валу 13, соединенном с валом электродвигателя зубчатой передачей, установлена полумуфта 16. При вращении ведущего вала 13 от электродвигателя за счет движения шариков по скосам полумуфт происходит отжим полумуфты 18, пружина сжимается, тормозной момент, создаваемый усилием пружины, снимается с дисков 19 и механизм растормаживается. Передача вращения от полумуфты 18 шестерне 11 осуществляется через шарики. Когда напряжение на электродвигателе исчезает, пружина возвращает полумуфту 18 и шарики в исходное положение, сжимает пакет тормозных дисков и механизм затормаживается.
Блок датчиков, предназначенный для преобразования перемещения выходного органа исполнительного механизма в пропорциональный унифицированный сигнал 0—5 мА, состоит из магнитного блока датчиков БДМ, установленного в исполнительном механизме, и блока усилителя БУ-2, который устанавливается в любом другом месте.

Магнитный блок датчиков, кинематическая схема которого показана на рис. 9.3, представляет собой конструкцию, состоящую из магнитного датчика 1, передаточного механизма, преобразующего вращательное движение профильного кулачка 5 через рычаг 6 в линейное перемещение магнита датчика 1 и узла микровыключателей 7, срабатывание которых происходит с помощью независимых рычага 4 и кулачка 9, насаженных на вал 8. Регулировка хода толкателей 3, от которого зависит срабатывание микровыключателей, осуществляется регулировочными винтами 2.

Рис. 3. Кинематическая схема магнитного блока датчиков БДМ:

1 — магнитный датчик, 2 — регулировочный винт, 3 — блок толкателей,

4 — рычаг, 5, 9 — кулачки, 6 — рычаг, 7 — узел микровыключателей, 8 — вал

Блок конденсаторов предназначен для обеспечения сдвига фаз в одной из обмоток электродвигателей. Конденсаторы с помощью хомутов закреплены на пластине и крепятся к механизмам винтами через электроизоляционные втулки.

Штуцерный ввод служит для защищенного от пыли и брызг подсоединения проводов или кабеля внешних электрических цепей.

Многооборотные электрические исполнительные механизмы типа МЭМ вращательного действия с постоянной скоростью предназначены для привода запорной или регулирующей арматуры с большой площадью проходного сечения в системах дистанционного управления и автоматического регулирования. Управление механизмами контактное (с магнитным пускателем МКР-0-58) и бесконтактное (с усилителем УМД-Б).

Основные характеристики многооборотных электрических исполнительных механизмов различных модификаций приведены в табл. 1.

Таблица 1. Основные характеристики многооборотных электрических исполнительных механизмов

Примечание. Полный ход выходного вала для МЭМ-10/1-256 составляет 256 оборотов, для остальных — 10, 25, 63, 160; 2. Температура окружающего воздуха для МЭМ-10/1-256 от —50 до +50°C, для остальных — от —30 до +60°С; 3. Относительная влажность для МЭМ-10/1-256 до 98%, для остальных —до 80%.

На рис. 4 показана кинематическая схема механизма типа МЭМ. Он состоит из сменного привода 1, планетарного редуктора 2, ручного механического управления 3, выключателя для отключения питания электродвигателя, концевых выключателей КВ, ограничивающих конечные и промежуточные положения выходного органа, а также выключателей КВМ для отключения питания привода механизма при возникновении перегрузок на выходном органе, датчике дистанционного указателя положения выходного органа РДДП, датчике обратной связи по положению РОСП и узле питания дистанционного указателя положения.

Вращение от электродвигателя через шестерню Z1 передается шестерне Z2, которая вилкой расклинивает ролики обгонной муфты 6 и передает вращение вал-шестерне Z3. Последняя через сателлиты Z4 и неподвижное зубчатое колесо Z5 передает вращение водилу и шестерне Z6, вращающей колесо Z7 и выходной вал. Зубчатое колесо Z5 удерживается от поворота через цепь (венец Z9, шестерня Z8, обгонная муфта 4, пружина 5).

Рис. 4. Кинематическая схема электрического исполнительного многооборотного механизма типа МЭМ: 1 — сменный привод, 2 — планетарный редуктор, 3 — ручное механическое управление, 4, 6 — обгонные муфты, 5 — пружина; Z1, Z2, Z6, Z8 — шестерни,

Z3 — вал-шестерня, Z4 — сателлит, Z5 — неподвижное зубчатое колесо, 

Z7 — колесо, Z9 — венец; Z10, Z11, Z12, Z14 — пары винтовых шестерен;

КВ, КВМ — выключатели; РДДП, РОСП — датчики

Пружины 5 предварительно поднимаются на величину усадки, имеющей место при наличии на выходном валу номинального момента. При увеличении последнего сверх нормального значения колесо Z5, венец Z9, шестерня Z8 и обгонная муфта 4 проворачиваются, сжимая при этом одну из пружин 5. Проворачивание указанных звеньев вызывает перемещение рычага, связанного с муфтой обгона, который нажимает на один из микровыключателей КВМ1 или КВМ2 в зависимости от направления вращения выходного вала, что приводит к отключению питания электродвигателя, и механизм останавливается.

Чтобы предотвратить самоотключение, т.е. исключить поворот обгонной муфты 4, шестерни Z8, венца Z9 с колесом Z5, сателлитов Z4 и вал-шестерни Z3 под воздействием сжатой пружины, установлена муфта 6, позволяющая передавать вращение от колеса Z2 к вал-шестерне Z3 и не допускающая вращения при наличии активного момента со стороны сателлитов Z4.

При вращении маховика 3 связанная с ним вилка, расклинивая ролики обгонной муфты 4, передает вращение шестерне Z8, венцу Z9, колесу Z5, которое через сателлиты Z4 и при неподвижной вал-шестерне Z3 передает вращение водилу, шестерне Z6, колесу Z7 и выходному валу. Привод к реохорду осуществляется от выходного вала через две пары винтовых шестерен Z10, Z11, Z12 и Z13.

Основные характеристики прямоходных электрических исполнительных механизмов приведены в табл. 2.

Таблица 2. Основные характеристики прямоходных электрических исполнительных механизмов

Исполнительный механизм типа ПР (рис. 5) состоит из электродвигателя, редуктора и предельного выключателя, смонтированного в общем корпусе 27.

Рис. 5. Конструкция прямоходного электрического исполнительного механизма типа ПР: I, II — вид со снятой крышкой, 1 — скользящий контакт, 2 — винт, 3 — контакт, 4 — специальный винт, 5 — палец, 6 — передняя крышка, 7 — трибка, 8 — подшипник, 9 — ротор, 10 — статор, 11 — задняя крышка, 12 — подпятник, 13 — пружина, 14 — колпачок, 15 — платик, 16 — шарик, 17 — зубчатое колесо, 18 — втулка, 19 — шестерня главного валика, 20 — крышка выключателя, 21 — гайка, 22 — конденсатор, 23 — реостат, 24 — панель, 25 — шток, 26 — главный валик, 27 — корпус, 28 — диск

Статор 10 электродвигателя специальными винтами 4 соединен с корпусом механизма. Корпус статора закрыт крышкой 11. Ось ротора 9 опирается на два скользящих подшипника 8, залитых баббитом. Передний подшипник запрессован в перегородку корпуса механизма, задний — в крышку корпуса статора. Для уменьшения времени выбега вала ротора после выключения двигателя на задней крышке установлены шарик 16 и подпятник 12 с пружиной 13, закрываемые колпачком 14, На передний конец вала ротора консольно посажена трибка 7, соединяющая электродвигатель с редуктором. От статорных обмоток выведены два провода с включенной между ними емкостью к концевым выключателям предельного выключателя и далее в сеть, а один — непосредственно в сеть питания. Провода проходят через специальную втулку 18, позволяющую при необходимости произвести экранировку.

Предельный выключатель представляет собой панель 24 с армированными контактами, прикрепленную двумя винтами к корпусу исполнительного механизма. Предельный выключатель закрывается крышкой 20. Кулачки скользящего контакта жестко закрепляются на главном валике 26 редуктора исполнительного механизма гайкой 21. Скользящий контакт 1 своим пружинящим концом скользит по реостату балансирующего потенциометра 23, прикрепленного к панели 24 винтами 2. Потенциометр состоит из каркаса с намотанным на нем изолированным Константиновым проводом марки ПЭК-0,2. При повороте главного валика редуктора кулачки скользящего контакта в крайнем правом или левом положении размыкают контакты 3 предельного выключения, и цепь электродвигателя прерывается.

Продолжительность цикла от левого до правого размыкания контактов предельного выключателя, а следовательно, и время работы электродвигателя, регулируется кулачками скользящего контакта 1 от 0° до 180° поворота главного валика редуктора исполнительного механизма; для этого надо ослабить гайку 21 и раздвинуть кулачки скользящего контакта.

Редуктор состоит из шести пар цилиндрических зубчатых колес 17 и одной зубчатой шестерни 19 главного валика 26. Каждая пара зубчатых колес представляет собой сборку трибки с зубчатым колесом. Трибки выполнены стальными, зубчатые колеса — из алюминиевого сплава. Опорами спаренных колес служат бронзовые скользящие подшипники. Задние подшипники запрессованы в перегородку корпуса, передние — заармированы в съемный платик 15. Зубчатое колесо главного валика закреплено на валике воронкой и стопорным винтом. Редуктор закрывается крышкой 6. На переднем конце главного валика установлен диск 28 с пальцем 5, служащий для передачи углового движения на регулирующий орган. В редукторе используется консистентная смазка.

В передней части корпуса снизу смонтирован шток 25, верхняя часть которого выполнена в виде рейки. Рейка зацепляется с зубчатым колесом главного валика, и при вращении его шток получает поступательное движение.