Разработка следящего гидропривода - Цифровые устройства - Скачать бесплатно
ротора насоса при
дроссельном регулировании скорости
[pic],
где [pic] - расчетная мощность на валу ротора насоса, кВт;
[pic] - расчетное значение номинального давления на выходном
штуцере насоса ( точка А ), МПа;
[pic] - значение номинальной производительности ( подачи ) на
выходном штуцере насоса ( точка А ), м3/с;
[pic] - общий КПД выбранного типоразмера насоса.
[pic]кВт.
Из каталога [1] выбираем трехфазный асинхронный электродвигатель с
короткозамкнутым ротором 4А132М4У3, имеющий следующую техническую
характеристику:
номинальная мощность - 11 кВт>10,14 кВт;
синхронная частота вращения - 25 об/с=[pic]=25 об/с;
масса – 100 кг.
11 РАСЧЁТ МЕХАНИЧЕСКИХ И СКОРОСТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК
При дроссельном регулировании скорости вывод уравнения механических
и скоростных характеристик гидропривода осуществляется из условия
равновесия сил, действующих на исполнительный орган привода, и
уравнения неразрывности потока рабочей жидкости.
Уравнение сил, действующих на поршень гидроцилиндра,
[pic].
Для гидроцилиндра с двухсторонним расположением штоков одинакового
диаметра эффективные площади поршня со стороны нагнетательной и
сливной полостей гидроцилиндра равны, т.е.[pic], тогда
[pic],
где [pic] - давление на входе в гидроцилиндр,
[pic];
тогда [pic] - давление на выходе из гидроцилиндра,
[pic].
Уравнение давлений имеет вид
[pic],
или
[pic],
где [pic] и [pic] - соответственно суммарные потери давления
жидкости в нагнетательном и сливном трубопроводах,[pic];
[pic] - расчетный перепад давления на гидроцилиндре,[pic].
Уравнение неразрывности жидкости для нагнетательного трубопровода-
[pic],
где [pic] и [pic] - соответственно скорости движения жидкости в
элементах нагнетательного трубопровода и скорость движения
поршня;
[pic] и [pic] - соответственно площади поперечного сечения
отдельных элементов нагнетательного трубопровода и эффективная
площадь поршня гидроцилиндра.
Тогда [pic], [pic]но [pic], следовательно, [pic],
или [pic].
Для дросселя можно записать:
[pic],
где [pic] - площадь проходного отверстия дросселя по условному
проходу, [pic].
Так как скорость потока жидкости входит в формулу потерь давления
в квадратичной зависимости, то определенные ранее потери давления
жидкости в соответствующих элементах трубопровода нужно умножить на
коэффициенты:
[pic] и [pic].
Суммарные потери давления жидкости в нагнетательном
трубопроводе могут быть выражены зависимостью
[pic],
где [pic] - коэффициент сопротивления
нагнетательного трубопровода, Н·с2/м,
[pic].
Аналогично могут быть выражены суммарные потери давления
жидкости в сливном трубопроводе ( участок ВГ ):
[pic],
где [pic] - коэффициент сопротивления сливного трубопровода, Н·с2/м,
[pic] - коэффициент сопротивления дросселя, Н с2,
[pic].
Тогда уравнение равновесия сил, действующих на поршень
гидроцилиндра примет вид
[pic].
Отсюда скорость движения поршня ( штока ) гидроцилиндра, м/с,
[pic].
[pic];
[pic];
[pic];
[pic].
Механические и скоростные характеристики гидроприводов
рассчитываем для заданного диапазона бесступенчатого регулирования
скорости движения поршня ( штока ) гидроцилиндра от [pic] до [pic].
В зависимости от заданных пределов регулирования скорости
движения поршня ( штока) гидроцилиндра определяются максимальная и
минимальная площади проходного сечения дросселя по условному
проходу.
[pic]
[pic]
где [pic] и [pic] - соответственно заданные пределы изменения
скорости движения поршня ( штока ) гидроцилиндра, м/с;
[pic] - заданное номинальное усилие на штоке гидроцилиндра, Н;
[pic] и [pic] - соответственно максимальная и минимальная
площади проходного сечения дросселя по условному проходу, м2.
[pic] - расчетное давление на выходе из насоса, [pic].
Проверка правильности расчетов:
[pic],
где [pic] - максимальная площадь проходного отверстия
выбранного типоразмера дросселя ( определяется по условному проходу
дросселя ).
Принимая несколько значений [pic] в пределах [pic] (промежуток
[pic] разбиваем на несколько значений [pic]), а также изменяя F в
пределах [pic], вычисляем параметры механических и скоростных
характеристик гидропривода.
Максимальное значение усилия сопротивления на штоке гидроцилиндра,
при действии которого поршень ( шток ) остановится ( (=0 ),
определится из условия.
[pic], откуда [pic]
Методика определения скорости движения поршня гидроцилиндра на
основании уравнения равновесия сил, действующих на гидроцилиндр, не
учитывает конечную производительность источника питания. Поэтому при
подстановке в формулы малых усилий F могут получиться значительные
скорости движения поршня ( штока ) гидроцилиндра. В действительности
в гидроприводе установлен насос с нерегулируемым рабочим объемом,
который имеет конечную паспортную номинальную производительность
[pic]. Максимально возможная ( предельная ) скорость движения поршня
( штока) гидроцилиндра определяется:
[pic].
Следовательно, расчет скоростей движения поршня имеет смысл
производить только до тех пор, пока [pic].
Полученные в результате вычислений данные занесены в таблицу 1.
Используя данные таблицы 1, построены механические (естественная и
искусственные) характеристики и скоростные характеристики гидропривода
(рисунок 2).
[pic]
а)
[pic]
б)
Рисунок 2 – Механические ( а ) и скоростные ( б ) характеристики
гидропривода
Таблица 1 – Параметры механических и скоростных характеристик
гидропривода
| |Скорость v движения штока, м/с, при |
|Усилие | |
|F | |
|на штоке, | |
|Н | |
| |[pic],м2 |[pic] |[pic],м2 |
|Fмакс=12874 |0 |0 |0 |
|FЗ=8157 |0,01 |0,36 |0,57 |
|0,75FЗ=6118 |0,012 |0,43 |0,69 |
|0,5FЗ=4079 |0,014 |0,49 |- |
|0,25FЗ=2039 |0,015 |0,54 |- |
|F=0 |0,017 |0,592 |- |
12 АНАЛИЗ И СИНТЕЗ ДИНАМИЧЕСКОЙ ЛИНЕАРИЗОВАННОЙ МОДЕЛИ СЛЕДЯЩЕГО
ГИДРОПРИВОДА
Цель анализа и синтеза динамической модели следящих
гидроприводов с дроссельным и объемным регулированием скорости –
проверить устойчивость работы гидропривода по характеру переходного
процесса и при необходимости определить параметры корректирующих
устройств.
Гидроприводы , оснащенные гидроаппаратурой с пропорциональным
электрическим управлением , имеют стандартные узлы : электронный
усилитель – сумматор БУ2110 и пропорциональный магнит ПЭМ6.
Передаточные функции указанных гидроаппаратов:
[pic]
[pic]
12.1 Передаточная функция дросселя с пропорциональным
электрическим управлением
Дроссель состоит из следующих элементов: пропорционального
электромагнита ПЭМ6, гидравлического потенциометра и цилиндрического
золотника, выполняющего функции дросселя. Дроссель имеет обратную
электрическую связь.
Передаточная функция потенциометра
[pic][pic]
где Кп – коэффициент передачи,
[pic]
Расход через золотник управления при Хо:
[pic]
где ( - коэффициент расхода , (=0,7;
d0 – диаметр золотника управления;
х0 – максимальный ход золотника управления;
[pic] – давление на входе в дроссель (то Рвх=РВ).
Коэффициент усиления потенциометра по расходу
[pic].
Коэффициент усиления потенциометра по давлению
[pic]
Коэффициент обратной связи
[pic]
Эффективная площадь основного золотника
[pic].
Жесткость пружины основного золотника
[pic],
где Lз – перемещение основного золотника.
Постоянная времени потенциометра
[pic]
где m – масса основного золотника, [pic].
Относительный коэффициент демпфирования колебаний
[pic]
где f – приведенный коэффициент вязкого трения, .
Передаточная функция основного золотника
[pic]
Т.к. дроссель расположен на выходе исполнительного органа:
[pic]
[pic][pic][pic]
[pic]
12.2 Передаточная функция гидроцилиндра.
[pic]
где Кгц – коэффициент передачи,
[pic]
Постоянная времени гидроцилиндра
[pic]
где m – масса подвижных частей (поршня со штоком и рабочего органа
машины, [pic](m задается в килограммах , т.е. необходимо принять m(9,81).
Сгц – коэффициент динамической жесткости гилроцилиндра,
[pic]
где Епр – приведенный модуль упругости стенок гидроцилиндра и жидкости,
[pic]
Lгц – длина хода поршня гидроцилиндра.
Относительный коэффициент демпфирования колебаний
[pic]
где f – приведенный коэффициент вязкого трения,
[pic].
Передаточная функция гидроцилиндра может быть представлена:
[pic]
[pic]
12.3 Передаточная функция обратной связи по скорости
Обратная связь обеспечивается тахогенератором ТД – 101. Его ротор
связан с выходным валом (штоком) исполнительного органа привода зубчатой
передачей, обеспечивая на выходе при максимальной заданной скорости +24 В.
На вход усилителя – сумматора подается напряжение +24 В.
Тогда передаточная функция обратной связи
Wо.с (Ps) = Kо.с = 1.
12.4 Передаточные функции корректирующих устройств
Для повышения запаса устойчивости системы и улучшения качества
переходного процесса в систему вводится параллельная коррекция с помощью
дифференцирующих звеньев, имеющих следующие передаточные функции:
[pic]
где Т1 и Т2 – постоянные времени корректирующих устройств.
[pic]
Перечень ссылок
1. Анурьев В. И. Справочник конструктора – машиностроителя : В 3 т. – М:
Машиностроение, 1980. – Т. З. – 560 с.
2. Башта Т. М. и др. Гидравлика, гидромашины и гидроприводы. – М.:
Машиностроение, 1982. – 422 с.
3. Свешников В. К., Усов А. А. Станочные гидроприводы: Справочник. – М.:
Машиностроение, 1988. – 512 с.
4 Методические указания к курсовой работе по дисциплине “Исполнительные
механизмы и регулирующие органы”, Е.Ф. Чекулаев, ДГМА, Краматорск, 2000
Министерство образования и науки Украины
Донбасская государственная машиностроительная академия
Кафедра ”Автоматизация производственных процессов”
Расчетно – пояснительная записка
к курсовой работе по дисциплине
“Исполнительные механизмы и
регулирующие органы”
Выполнил:
студент группы
АПП97-1
Комаров В .Н..
Руководитель:
доцент
Чекулаев Е. Ф.
Краматорск 2001
-----------------------
4
6
5
3
1
2
А
Г
Управляющая ЭВМ
Б
В
9
8
[pic]
|
