д) Пневматические серводвигатели

В некоторых системах автоматического управления применяются пневматические исполнительные устройства.

В отношении принципиальных схем пневматические серводвигатели мало отличаются от гидравлических исполнительных устройств. Так же как и в гидравлических серводвигателях, основным типом управляющего элемента в пневматических системах является золотник (рис. 5-23). В системах, работающих при относительно низком давлении, могут применяться управляющие элементы типа струйной трубки (рис. 5-24).

В отличие от гидравлических серводвигателей, где сжимаемость рабочей жидкости практически отсутствует, в пневматических серводвигателях имеет место влияние сжимаемости воздуха. Это влияние особенно заметно при значительной нагрузке или при значительных ускорениях (быстродействующие серводвигатели).

Рис. 5-23. Схема пневматического серводвигателя с золотниковым управляющим элементом. 1 — входной канал; 2 — поршень; 3 — золотник; 4 — цилиндр.

Рис. 5-24. Схема пневматического серводвигателя со струйной трубкой в качестве управляющего элемента.

Лишь для медленно меняющихся сигналов и малой нагрузки уравнение пневматического серводвигателя можно записывать в виде аналогичном уравнению гидравлического исполнительного устройства. Точно так же уравнение малых отклонений кхвх справедливо здесь лишь для низких частот и малых нагрузок.

На рис. 5-25 представлена реальная амплитудно-фазовая характеристика для малых отклонений ненагруженного пневматического серводвигателя. Эта характеристика практически совпадает с характеристикой интегрирующего звена — отрицательной мнимой полуосью в интервале низких частот В интервале высоких частот

Рис. 5-25. Амплитудно-фазовая характеристика пневматического серводвигателя.

реальная характеристика отличается от идеализированной, причем сдвиг фазы в серводвигателе при высоких частотах может достигать 270° и более. Чем выше значение частоты тем лучше динамические свойства серводвигателя. Другим показателем быстродействия серводвигателя служит установившаяся скорость при полном открытии каналов золотника. Это значение максимальной скорости зависит от, отношения площади сечения каналов к площади поршня, от давления в подводящем канале 1 (рис. 5-23) и давления в наполняемой полости цилиндра 4. Так как плотность воздуха в сотни раз меньше плотности масла, то скорость потока в золотниках пневматических сервомоторов в десятки раз выше скорости потока в золотниках гидравлических исполнительных устройств. Поэтому максимальные значения скорости перемещения пневматических серводвигателей во много раз выше скоростей гидравлических серводвигателей.

Внутреннее механическое сопротивление пневматических серводвигателей является активно-инерционным. Ввиду сжимаемости воздуха инерционная составляющая сопротивления имеет существенно большее значение, чем в гидравлических серводвигателях.