Конечные, путевые выключатели и микропереключатели относятся к датчикам пути и положения. Они кинематически связаны с рабочими механизмами и управляющим приводом в зависимости от пути, пройденного рабочим механизмом. Выключатель, ограничивающий ход рабочего механизма, называется конечным выключателем. Путевые выключатели могут координировать работу нескольких приводов, производя их пуск, останов, изменяя скорость в зависимости от положения, которое занимает механизм рабочей машины.
Принцип действии путевых выключателей основан ни том, что их устанавливают на неподвижных частях рабочих органов в определенном положении, а движущиеся рабочие органы, на которых укреплены кулачки, достигнув заданного положения, воздействуют на датчики, вызывая их срабатывание.
Нажимной путевой выключатель
Рычажной путевой выключатель
Нажимные выключатели выпускают в основном простого действия. Выключатель состоит из основания 1, штока 4, опирающегося на сферическую поверхность втулки 7, неподвижных контактов 6, несущей мостики подвижных контактов 5. Для более надежного включения подвижные контакты 5 и неподвижные 6 поджимаются пружиной 2. При воздействии усилия шток 4 перемещается, и контактные мостики переключают, т.е. отключают размыкающие контакты и включают замыкающие.
У выключателей моментного действия на клеммных основаниях 1 укреплены неподвижные контакты 2. Мостик подвижных контактов 6 смонтирован на рычаге 3. Подвижный (измерительный) рычаг 5 связан с поводком 10 не жестко, а через набор ленточных пружин 11 (во избежание отказа выключателя при поломке пружины). Планка 7 связана с рычагом 3. При его повороте шарик 8 под действием пружины 9 заставляет планку 7 мгновенно переключать контакты в момент освобождения ее защелкой 13. Контакты возвращаются в исходное положение под действием вилки 4 под любым углом в пределах 45о от оси выключателя.
Назначение и устройство конечных выключателей
Так как обычно точная остановка достигается предварительным переводом электродвигателя на пониженную частоту вращения, при выборе конечного выключателя для исключения замедленного разрыва цепи и повышения точности остановки следует отдавать предпочтение выключателям с моментным размыканием контактов.
Конечный выключатели ВК-200Г и ВК-300Г
Конечный выключатель ВК-300Г
Конечные выключатели с моментным размыканием контактов ВК-200Г и ВК-300Г.
В корпусе установлены неподвижные контакты. Подвижные контакты укреплены на рычаге. Переключение контактов осуществляется поворотом приводного рычага, соединенного при помощи набора ленточных пружин с поводком. При повороте приводного рычага под действием усилия пружины, передаваемого на шарик, планка, жестко связанная с рычагом, мгновенно поворачивается в момент освобождения ее собачкой. При этом контакты выключателя переключаются.
Время переключения контактов равно 0,04 с даже при очень низкой скорости переключающего упора 10 мм/мин. Во всех исполнениях выключателей, кроме второго возврат контактов в исходное положение осуществляется пружиной.
Выключатель ВК-200Г имеет пыле- и брызгозащищенное исполнение, а выключатель ВК-300Г — водозащищенное исполнение.
Выключатели имеют один замыкающий и один размыкающий контакты. Корпус выключателя может быть установлен в любом положении. Рычаг с роликом может быть установлен под любым углом. Рабочий угол поворота рычага равен 12±2°, полный ход может составлять 22°. Свободный дополнительный ход служит для защиты от поломок. Скорость движения механизма не должна превышать 30 м/мин. В исходном положении рычаг с роликом устанавливают под углом 45° к оси корпуса выключателя при скорости механизма до 15 м/мин и под углом 55° при скорости более 15 м/мин.
Неточность срабатывания выключателя, характеризуемая наибольшим отклонением пластины от среднего положения в момент переключения, равна ±0,2 мм. Среднее положение пластины в момент срабатывания конечного выключателя определяется в результате большого числа опытов.
Необходимо иметь в виду, что конечные выключатели ВК-200Г и ВК-300Г, выполненные с обычным роликом, являются аппаратами одностороннего действия (переключение производится при нажатии на выключатель с одной определенной стороны). Когда выключатель фиксирует не крайние, а промежуточное положение механизма и возможно движение переключающей пластины с разных сторон, нужно устанавливать конечный выключатель со срезанным роликом.
При движении пластины в обратном направлении ролик поворачивается вокруг своей оси, а рычаг остается неподвижным: после прохода пластины ролик под действием пружины поворачивается в исходное положение. Можно также использовать выключатель с двумя роликами (исполнение 2).
Для повышения надежности выключателей ВК-200Г и ВК-300Г рекомендуется их контакты, работающие в индуктивных цепях постоянного тока 110 и 220 В, шунтировать искрогасительной RC-цепъю. Для цепи. 110 В используют резистор 0,8 Ом, 5 Вт и конденсатор 0,5 мкФ, 1000 В; а в цепи 220 В — резистор 1 Ом, 5 Вт и конденсатор 0,25 мкФ, 1500 В.
Выключатели ВК-200Г и ВК-300Г допускают до 1200 срабатываний в час.
Конечные выключатели КУ-700А
Конечные выключатели серии КУ-700А, первоначально разработанные для кранов, имеют мощные контакты, надежно и с высокой точностью отключающие токи катушек контакторов при достаточно низких скоростях механизмов. Они выпускаются в следующих исполнениях: КУ-701А, КУ-763А, КУ-704А и КУ-706А.
Максимальная скорость механизма равна 150 м/мин для КУ-701А, 100 м/мин для КУ-704А и 300 м/мин для КУ-706А. Для КУ-703А предельная скорость движения не ограничивается.
Выключатели применяют в схемах управления для ограничения линейного передвижения механизмов: КУ-701А — при небольших значениях выбега, КУ-704А, КУ-706А - с любым выбегом, КУ-703А ограничивают ход механизмов подъема.
Органом воздействия на привод выключателей служит: для КУ-701А, КУ-706А—ограничительная 70 линейка механизма, для КУ-704А — штырь, для КУ-703А — полка, укрепленная на траверсе крюка крана, которая поднимает или опускает груз приводного рычага выключателя.
Основным типом является конечный выключатель КУ-701А. Он может быть установлен в любом положении; рычаг с роликом может устанавливаться под углом 90 и 180° по отношению к нормальному положению. В отличие от ВК-200Г и ВК-300Г рычаг выключателя КУ-701А имеет три положения, КУ-701А является аппаратом двустороннего действия.
Конструкция конечного выключателя КУ-701А
На рисунке показан разрез выключателя (без приводного рычага с роликом). Внутри корпуса закреплены блок кулачковых элементов, кулачковый барабан и фиксирующее устройство.
Блок кулачковых элементов состоит из основания, на котором укреплены контактные болты с неподвижными контактами и два рычага с контактными мостиками. Пружины рычагов с помощью пластин удерживают в замкнутом положении контакты мостика с контактами болтов. При повороте кулачкового барабана выступ кулачковой шайбы нажимает на выступ рычага и контакты размыкаются. Кулачковый барабан имеет вал, на котором жестко закреплен приводной рычаг. В кулачковом барабане есть фигурная пластина (храповик), на которую воздействует фиксирующий механизм, удерживая барабан, а одновременно привод в том или ином рабочем положении.
Исследования конечных выключателей серии КУ-700А. показали высокую точность их работы. При скоростях движения механизма выше 1 м/с заметных погрешностей не наблюдалось.
Конечные выключатели ВПК-1000, ВПК-2000 и ВПК-4000
Конечные выключатели серий ВПК-1000, ВПК-2000 и ВПК-4000 нашли применение в машиностроении. Они отличаются большим разнообразием конструктивных исполнений. Привод может быть выполнен в виде толкателя, толкателя с роликом, рычага с роликом и т. д. Некоторые типы выключателей изготовляются с селективным приводом, реагирующим на движение переключающей пластины лишь в одном направлении.
Конечный выключатель ВПК-1000 содержит встроенный микровыключатель типа МП-110 и может работать в цепях переменного тока до 380 В и постоянного тока до 220 В. Выключатель имеет один замыкающий и один размыкающий контакты. Рабочий ход в исполнении с толкателем равен 2,4 мм, дополнительный ход 5 мм. В исполнении с рычагом и роликом эти показатели равны соответственно 15±5° и 25°. Корпус выключателя защищен от проникновения пыли и брызг воды.
Конечные выключатели серии ВПК-2000 — прямого действия. Погрешность срабатывания по пути перемещения механизма при скорости 20 мм/мин составляет ±0,3 мм для исполнения привода в виде рычага с роликом и + 0,1 мм для исполнения с толкателем. Выключатель имеет один замыкающий и один размыкающий контакты. Корпус пылеводонепроницаемый, маслостойкий.
Конечные выключатели серии ВПК-4000 имеют до четырех контактов в любой комбинации, которые могут работать в цепях переменного тока до 660 В и постоянного тока до 440 В. Контактная система — прямого действия с двойным разрывом цепи. Минимальные ток и напряжение, при которых надежно работает контактная система, равны 0,05 А и 12 В. Погрешность срабатывания по пути равна ±0,1 мм. Корпус выполняется в водозащищенном и других исполнениях.
Взрывозащищенные конечные выключатели ВКМ-ВЗГ и ВПВ
Малогабаритные взрывозащищенные конечные выключатели ВКМ-ВЗГ содержат встроенный микропереключатель с моментным размыканием контактов. Выключатель предназначен для работы в цепях 380 В. 50 Гц и 220 В постоянного тока. Номинальный ток контактов 2,5 А.
Приводное устройство выполняется в виде рычага, с роликом или толкателя. Рабочий ход штока 1 - 2 мм, дополнительный ход после срабатывания 4 мм.
Конечный выключатель ВПВ имеет аналогичные конструкции приводных устройств, содержит два — четыре контакта моментного переключения. Время срабатывания оавно 0,04 с.
Погрешности по пути конечных выключателей ВКМ-РЗГ и ВПВ примерно равны погрешностям выключателей ВПК-2000 и ВПК-4000.
Описанные конечные выключатели получили широкое распространение. Они являются простыми и дешевыми аппаратами; точность некоторых из них достаточно высока. Однако эти аппараты имеют ряд существенных недостатков. Для них характерны относительно невысокая предельная скорость механизма, ограниченный срок службы из-за износа механической части и электрической эрозии контактов, ограниченные быстродействие и допустимая частота включений. Кроме того, эти аппараты являются источниками шума и радиопомех, требуют периодической регулировки. Поэтому в схемах управления механизмами все чаще применяют бесконтактные датчики положения механизмов и командоаппараты, но об этом читайте в следующей статье - Бесконтактные путевые выключатели