Чем отличается турбина актуатором и без него. Регулировка актуатора турбины

Водители, которых не устраивает мощность их силового агрегата, часто отдают предпочтение установке турбокомпрессора. Но, преследуя понятные цели, далеко не каждый специалист осознает, как работает актуатор турбины. Данная запчасть устанавливается на турбинах высокого давления и выполняет роль клапана, который на высоких оборотах избавляет от лишнего давления. Таким образом, устройство спасает турбину от перегрузок во время езды на высоких оборотах. Поэтому настройка вакуумного актуатора, это одно из самых важных критериев для максимальной эксплуатации турбины!

Как работает актуатор турбины

Актуатор – это регулятор, основной задачей которого является борьба с перегрузками. Он монтируется на турбокомпрессоре. Алгоритм работы устройства довольно прост – устройство включается в работу в ситуациях, когда увеличиваются обороты мотора и повышается количество выделяемых выхлопов. Колесо турбины вращается чаще, и дополнительные выхлопные газы проходят сквозь открывшийся обходной клапан.

Проходя раскаленные детали турбокомпрессора, газы воздействуют на крыльчатку вала, где присутствует охлажденная составляющая турбины, где создается давление на впускном коллекторе. Благодаря этому воздух поступает в камеру сгорания. При достижении больших оборотов в дело включается актуатор, задача которого – открывать вспомогательный клапан, чтобы газы выходили мимо турбины. После каждого нажатия педали акселератора будет открываться вестгейт, через который будут уходить выхлопные газы, что позволит добраться до клапанов двигателя большему количеству воздуха.

Как настроить турбинный актуатор автомобиля

Если в процессе работы автомобиля ощущается дребезжание турбины при выключении двигателя, важно ее правильно настроить. Аналогичные звуки можно услышать при перегазовкахв момент сброса оборотов. Звуки случаются по причине свободного перемещения стока и издаются калиткой регулятора. Знания, как отрегулировать актуатор турбины, вам понадобятся при недостаточном наддуве в турбине. Но такая ситуация происходит только тогда, когда вы уверены в целостности механизмов и герметичности системы впуска.

Существует несколько способов увеличения давление наддува:

• Расслабление либо затягивание окончания закрытия вестгейта (позволяет увеличить или ослабить уровень открытия заслонки, поэтому можно вручную настроить тягу на перепускном вентиле);
• Установка соленоида (устройство измеряет текущий показатель давления и в рабочем режиме снижает этот уровень).3

В процессе установки следите за тем, чтобы актуатор был максимально закрытым.

, микроэлектромеханические системы , многофункциональные наночастицы в медицине , олигонуклеотид Определение Исполнительное устройство или его активный элемент, преобразующий один из видов энергии (электрической, магнитной, тепловой, химической) в другую (чаще всего - в механическую), что приводит к выполнению определенного действия, заданного управляющим сигналом. Описание

Слово «актуатор» происходит от английского термина actuator – устройство или элемент какого-либо устройства, который может «действовать». Как правило, когда говорят об актуаторах, речь идет о механическом действии – например, о линейном перемещении или вращении. В микро- и наносистемах вместо электромагнитного принципа преобразования энергии, используемого повсеместно в макроэлектронике, часто используют пьезоэлектрический или электростатический эффекты.

К простейшим типам электрических актуаторов относятся электростатические устройства на основе плоскопараллельных конденсаторов. Тепловые актуаторы обычно создают, используя эффекты теплового расширения или деформации контакта двух материалов (часто – пары металл-диэлектрик) с разной величиной коэффициента линейного теплового расширения. Разогрев элементов производят, пропуская через них электрический ток или нагревая окружающую среду. Такие актуаторы могут развивать достаточно большие усилия, однако эффективность использования энергии в них весьма мала. И обычно не превышает 0,1%.

Химическое управление актуаторами может осуществляться при помощи изменения состава окружающей среды, ее кислотности и других факторов, в частности, света. В качестве специфической разновидности химических наноактуаторов можно рассматривать так называемые биологические молекулярные моторы. Примером такого мотора может быть фермент эндонуклеаза рестрикции EcoR124I. Это крошечное устройство способно выталкивать и втягивать стержень диаметром 2 нанометра, сделанный из молекулы ДНК, со скоростью почти 190 нанометров в секунду, а общее перемещение может достигать 3-х микрометров. Вместо «нанобатарейки» такой молекулярный мотор использует молекулы АТФ (АТФ - аденозин 5"-трифосфат) – источник энергии, используемый живыми клетками. Чтобы «включить» такой «мотор», нужно «впрыснуть» порцию молекул АТФ.

Другой молекулярный мотор - ATФ-синтетаза, предназначенный для синтеза или гидролиза молекул АТФ, а также для переноса протонов (Н +)через мембрану клетки. По эффективности работы и развиваемой силе АТФ-синтетаза существенно превосходит все известные в природе молекулярные моторы. Типичная сила, продуцируемая такой молекулярной турбиной, составляет около 1 пкН, а мощность – порядка 1 аВт (1·10 -18). Существует множество других наноактуаторов, созданных на основе биологических молекул, полимеров, кремния и других материалов.

• Гудилин Евгений Алексеевич, д.х.н.
• Шляхтин Олег Александрович, к.х.н.

Ссылки

1. K?hler M., Fritzsche W. Nanotechnology: An Introduction to Nanostructuring Techniques. - Weinheim: Wiley-VCH, 2004 - 272 pp.
2. Fennimore A.M., Yuzvinsky T.D., Wei-Qiang Han et al. Rotational actuators based on carbon nanotubes // Nature. - № 424, 2003 - P. 408-410
3. Нанотехнологии. Азбука для всех. Под ред. Ю.Д. Третьякова. - М.: ФИЗМАТЛИТ, 2008. - 368 с.
4. Наноэлектромеханические системы / Сайт "Нанометр". URL: http://www.nanometer.ru/2008/12/21/nems_54998.html (дата обращения 22.10.2009)
5. Cornelius T. Handbook Techniques and Applications Design Methods; Fabrication Techniques; Manufacturing Methods; Sensors and Actuators; Medical Applications. - Springer, 2007 - 1350 p.
6. Poole C.P., Owens F.J. Introduction to Nanotechnology. - New Jersey: Wiley-interscience, 2003 - 388 p.
7. Микроэлектромеханические системы / Сайт "Нанометр" http://www.nanometer.ru/2008/12/18/nanoazbuka_54965.html (дата обращения 22.10.2009)

Иллюстрации

Наноактуатор-мотор. Вверху приведена схема, а внизу – реальное изображение, полученное с помощью сканирующего электронного микроскопа. Вращающаяся часть, называемая ротором, – крошечная золотая пластинка размером около 250 нм, которая закреплена на оси – углеродной нанотрубке. Вокруг ротора расположено три электрода – два по бокам и один снизу. Подавая на электроды переменное электрическое напряжение с амплитудой около 5 В, можно заставить наномотор вращаться.

Источник: Нанотехнологии. Азбука для всех. Под ред. Ю.Д. Третьякова. - М.: ФИЗМАТЛИТ, 2008. - 368 с.

Теги МЭМС НЭМС Разделы Молекулярные моторы
Микро(нано)электромеханические системы (MEMS/NEMS)
Микромеханические системы, наноприводы, наноманипуляторы
Бионанотехнологии, биофункциональные наноматериалы и наноразмерные биомолекулярные устройства
Системная интеграция нано/микро/макро структур, наноэлектромеханические системы, манипуляторы и актуаторы, нанотехнологии в робототехнике
Молекулярная электроника и устройства на ее основе

Энциклопедический словарь нанотехнологий. - Роснано . 2010 .

Смотреть что такое "актуатор" в других словарях:

- … Википедия

Трёхмерная модель исполнительного устройства, построенная на основе теории эластичности. Исполнительное устройство, актуатор, актюатор в кибернетике подсистема, передающая воздействие с управляющего устройства на объект управления. Часто… … Википедия

Поворотный пневмоцилиндр. Пневматический привод (пневмопривод) силовое устройство, преобразующее энергию (обычно сжатого воздуха) в движение. В зависимости от характера воздействия на рабочий орган это движение может быть вращательным или… … Википедия

Система централизованной блокировки замков, которая позволяет одновременно закрыть или открыть все двери автомобиля. Система может иметь дистанционное управление и относится к разряду вспомогательных систем автомобиля. Содержание 1 Функции 2… … Википедия

Термин лаборатория на чипе Термин на английском lab on a chip Синонимы микросистемы полного анализа, micro total analysis systems Аббревиатуры LOC, µTAS Связанные термины актуатор, биологические моторы, биомедицинские микроэлектромеханические… …

Термин микроэлектромеханические системы Термин на английском Micro electro mechanical systems Синонимы Microelectromechanical systems, Micromachines (Japan), Micro Systems – MST (Europe) Аббревиатуры МЭМС, MEMS Связанные термины актуатор,… … Энциклопедический словарь нанотехнологий

Термин многофункциональные наночастицы в медицине Термин на английском multifunctional nanoparticles in medicine Синонимы наносомы, динамические наноплатформы Аббревиатуры Связанные термины "двуликие" частицы, абляция, актуатор,… … Энциклопедический словарь нанотехнологий

Термин олигонуклеотид Термин на английском oligonucleotide Синонимы Аббревиатуры Связанные термины актуатор, биологические нанообъекты, биосенсор, генная инженерия, геном, ДНК, ДНК зонд, ДНК микрочип, РНК, многофункциональные наночастицы в… … Энциклопедический словарь нанотехнологий

Термин "умные" материалы Термин на английском smart materials Синонимы Аббревиатуры Связанные термины "умные" композиты, актуатор, наночастица, сканирующая зондовая микроскопия, пьезоэффект, магнитная жидкость Определение… … Энциклопедический словарь нанотехнологий

Термин биологические моторы Термин на английском biological motors Синонимы моторные белки, биологические наномоторы, молекулярные моторы, motor proteins, molecular motors Аббревиатуры Связанные термины актуатор, белки, биологические нанообъекты … Энциклопедический словарь нанотехнологий

Два года назад, когда я только начал заниматься мультикоптерами, мне пришлось сделать небольшой . Поскольку квадрокоптер задумывался сугубо автономным, все что требовалось от этого пульта - это управлять беспилотником во время испытаний и настройки.

В принципе, пульт со всеми возложенными на него задачами справлялся вполне успешно . Но были и серьезные недостатки.

1. Батарейки в корпус никак не влазили, поэтому приходилось их приматывать к корпусу изолентой:)
2. Настройка параметров была вынесена на четыре потенциометра, которые оказались очень чувствительными к температуре. В помещении настраиваешь одни значения, выходишь на улицу - а они уже другие, уплыли.
3. У Arduino Nano, которую я использовал в пульте, есть всего 8 аналоговых входов. Четыре были заняты настроечными потенциометрами. Один потенциометр служил газом. Два входа были подключены к джойстику. Оставался свободен только один выход, а параметров для настройки гораздо больше.
4. Единственный джойстик был вовсе не пилотным. Управление газом с помощью потенциометра тоже весьма угнетало.
5. А еще пульт не издавал никаких звуков, что иногда бывает крайне полезно.

Чтобы устранить все эти недостатки, я решил кардинально переделать пульт. И железную часть, и софт. Вот что мне захотелось сделать:

• Сделать большой корпус, чтобы в него можно было запихнуть все что хочется сейчас (включая батарейки), и что захочется позже.
• Как-то решить проблему с настройками, не за счет увеличения числа потенциометров. Плюс, добавить возможность сохранения параметров в пульте.
• Сделать два джойстика, как на нормальных пилотных пультах. Ну и сами джойстики поставить православные.

Новый корпус

Идея чрезвычайно проста и эффективна. Вырезаем из оргстекла или другого тонкого материала две пластины и соединяем их стойками. Все содержимое корпуса крепится либо к верхней, либо к нижней пластине.

Элементы управления и меню

Чтобы управлять кучей параметров, нужно либо разместить на пульте кучу потенциометров и добавить АЦП, либо делать все настройки через меню. Как я уже говорил, настройка потенциометрами не всегда хорошая идея, но и отказываться от нее не стоит. Так что, решено было оставить в пульте четыре потенциометра, и добавить полноценное меню.

Чтобы перемешаться по меню, и менять параметры обычно используют кнопки. Влево, вправо, вверх, вниз. Но мне захотелось использовать вместо кнопок энкодер. Эту идею я подсмотрел у контроллера 3D-принтера.

Разумеется, за счет добавления меню, код пульта распух в несколько раз. Для начала я добавил всего три пункта меню: "Telemetry", "Parameters" и "Store params". В первом окне отображается до восьми разных показателей. Пока я использую только три: заряд батареи, компас и высота.

Во втором окне доступны шесть параметров: коэффициенты PID регулятора для осей X/Y,Z и корректировочные углы акселерометра.

Третий пункт позволяет сохранять параметры в EEPROM.

Джойстики

Над выбором пилотных джойстиков я долго не размышлял. Так получилось, что первый джойстик Turnigy 9XR я добыл у коллеги по квадрокоптерному делу - Александра Васильева, хозяина небезызвестного сайта alex-exe.ru . Второй такой же заказал напрямую на Hobbyking.

Первый джойстик был подпружинен в обоих координатах - для контроля рыскания и тангажа. Второй я взял такой же, чтобы затем переделать его в джойстик для управления тягой и вращением.

Питание

В старом пульте я использовал простой регулятор напряжения LM7805, который кормил связкой из 8 батареек AA. Жутко неэффективный вариант, при котором 7 вольт уходили на нагрев регулятора. 8 батареек - потому что под рукой был только такой отсек, а LM7805 - потому что в то время этот вариант мне представлялся самым простым, и главное быстрым.

Теперь же я решил поступить мудрее, и поставил достаточной эффективный регулятор на LM2596S. А вместо 8-ми AA батареек, установил отсек на два LiIon аккумулятора 18650.

Результат

Собрав все воедино, получился вот такой аппарат. Вид изнутри.

А вот с закрытой крышкой.

Не хватает колпачка на одном потенциометре и колпачков на джойстиках.

Наконец, видеоролик о том, как происходит настройка параметров через меню.

Итог

Физически пульт собран. Сейчас я занимаюсь тем, что дорабатываю код пульта и квадрокоптера, чтобы вернуть им былую крепкую дружбу.

По ходу настройки пульта, были выявлены недостатки. Во-первых, нижние углы пульта упираются в руки:(Наверное я немного перепроектирую пластины, сглажу углы. Во-вторых, даже дисплея 16х4 не хватает для красивого вывода телеметрии - приходится названия параметров сокращать до двух букв. В следующей версии девайса установлю точечный дисплей, либо сразу TFT матрицу.

Очень часто такая важная часть турбины высокого давления, как актуатор выходит из строя и не подлежит дальнейшему ремонту. В таком случае единственным выходом является полная замена этой детали. Однако «родной» актуатор, то есть изначально установленный на турбине, отрегулирован на самом заводе. Поэтому при его переустановке необходимо выполнить данную процедуру заново. Естественно, лучше всего для этого воспользоваться услугами профессионалов из автосервиса, хотя при наличии достаточного опыта любой автовладелец может выполнить все настройки самостоятельно.

Первым и наиболее характерным признаком того, что актуатор нуждается в настройке является дребезжание в области турбины , проявляющееся во время глушения двигатели или перегазовки. Такое явление говорит о том, что ход движения штока стал слишком свободным, и требует срочной регулировки. Вторым важным симптомом, свидетельствующим о необходимости регулировки актуатора, является плохой наддув при полной исправности остальных деталей, ответственных за это свойство турбины.

Регулировка наддува

Для улучшения наддува необходимо повысить давление турбины . Для этих целей используют несколько методов.

1. Простейший способ изменения силы наддува - замена пружины в актуаторе. Здесь действует элементарное правило: чем жестче пружина (больше упругость), тем выше будет давление, и наоборот.

2. Затягивание или расслабление актуатора по резьбе. Это увеличивает либо уменьшает величину открывания заслонки. Расслабление приведет к удлинению, а затягивание к укорачиванию тяги клапана. Весь механизм регулировки актуатора этим способом сводится к тому, что более короткая тяга создаст максимально плотное закрывание заслонки, что по закону физики потребует большего усилия (давления) и продолжительности на ее открывание. В свою очередь это приведет к ускорению раскручивания крыльчатки турбины.

3. Установка буст-контролера или соленоида - устройства, которое изменяет реальный показатель давления. Механизм его действия сводится к тому, что, установленный перед актуатором, он выбрасывает часть воздушного потока, понижая таким образом давление. Управление самого буст-контролера происходит посредством компьютера.

Регулировка штока

Для подтягивания регулирующей гайки штока актуатора рекомендуется предварительно снять турбокомпрессор, что позволит дополнительно (визуально) проконтролировать степень закрывания калитки. В обычном положении, то есть когда турбина отключена, актуатор должен быть полностью закрытым. Калитка также не должна вибрировать при легком постукивании по ней. По этой причине регулировочную гайку необходимо закручивать до предела, пока калитка актуатора не закроется полностью.

Существует множество вариантов конструкции приводов. Наиболее простые приводы состоят из ходового винта, тисков, зажима и рычагов. Такие системы можно встретить в различных механизмах: от соковыжималки до дробилки камней.

Более продвинутые линейные приводы включают в себя баллоны со сжатым воздухом, которые используются для обеспечения большей мощности частей машин. Они используются в гидравлических цилиндрах и, нередко являются составной частью строительной техники, такой как отбойные молотки, подъемники и домкраты.

Существует и третий тип приводов – электрические. Они состоят из катушек с проволокой, которые вращаются под действием электромагнитной силы. Электрические линейные приводы чаще всего используются для открытия или закрытия дверей в автомобилях. Их еще можно встретить внутри двигателей электротранспорта или на конвейерах.

Специализированные приводы

Специализированные линейные приводы используются для узкого круга важных задач. Такими могут быть гидравлические детали для управления полетом на больших самолетах, которые должны перемещаться с точностью в десятые доли миллиметра. Еще их используют для станочного оборудования с крошечными серводвигателями и зубчатыми ремнями. Даже недорогие шаговые двигатели с линейным приводом, используемые в принтерах для домашних компьютеров, имеют шаг до одного миллиметра.

Особенности конструкции в зависимости от применения

Инженеры, интегрирующие линейные приводы в оборудование, должны детально понимать условия их работы, чтобы определить, какую конструкцию применять в той или иной ситуации. Это делается из экономических соображений, так как чем меньше ход рабочего цикла привода, тем дороже он стоит.

Например, печатная головка в принтере должна располагаться очень точно над листом бумаги. Тормозные цилиндры в автомобиле, напротив, должны поглощать большое количество энергии, чтобы уменьшить время торможения и путь до полной остановки.

Гидравлические цилиндры на больших экскаваторах, используемых в строительстве, должны уметь перемещать сотни килограммов груза с относительно маленькой погрешностью.

Линейные приводы с электронным управлением, используемые в процессе сборки небольших деталей, перемещаются с ослепительной скоростью и собирают сотни микрочипов за небольшое время.

Как видно из всего вышесказанного, линейные приводы, хоть и имеют общие конструктивные особенности, сильно отличаются друг от друга по применению. Это обусловлено многими факторами: нагрузкой на прибор, размером, скоростью работы и многим другим.