Диссертация (Улучшение динамических свойств и исследование рабочих процессов авиационного рулевого гидропривода с комбинированным регулированием скорости при увеличении внешней нагрузки), страница 12

Данные замеренныхпараметров представлены в таблице 5.6 и 5.7. Графики зависимостей Х=f(Uкр)представлены на рисунке 5.5. Приведенный на рисунке график показывает, чтоклапан реверса имеет зону нечувствительности примерно равную 1%, чтоподтверждает результаты, полученные ранее.Таблица 5.6. Перемещение золотника на втягивание.Uэгу, ВХ↑, ммХ↓, мм0,05 0,1 0,5 0,8 1,05 1,52,02,53,0 4,0 5,000,02 0,10 0,15 0,20 0,285 0,385 0,485 0,59 0,76 0,8300,02 0,10 0,15 0,20 0,285 0,385 0,485 0,59 0,75 0,83Таблица 5.7. Перемещение золотника на выдвижение.Uэгу, ВХ↑, ммХ↓, мм0,05 0,10,5 0,8 1,05 1,5 2,0 2,5 3,0 4,000,025 0,11 0,16 0,21 0,29 0,39 0,40 0,58 0,7700,025 0,11 0,16 0,21 0,29 0,39 0,40 0,59 0,775,00,890,8980Рис.

5.5. Экспериментальная регулировочная характеристика клапанареверса Х=f(Uкр)Определение зависимости давления нагнетания насоса от скоростивращения электромотора при нейтральном положении клапана реверса.Передпроведениемиспытанийбылапроведеназарядкагидрокомпенсатора (0,5 МПа). Зависимость давления нагнетания насоса отскорости вращения электромотора определялась при обесточенном ЭКГ1 ивключенном ЭКГ2, что определяло режим работы привода от встроенногоисточникаэнергии.Приэтомбылснятуправляющийсигналсгидрораспределителя клапана реверса СГ6.20. Управляющий сигнал подавалсяот мехатронного модуля привода. Была определена зависимость величиныдавления подачи насоса НП 170 от скорости вращения ротора электромотора.Экспериментальные данные измерений представлены в таблице 5.8. Графикзависимости Pн=f(Ω) представлен на рис. 5.6.81Таблица 5.8Ω,об/минP1, кгс/см2P2, кгс/см2300185500374.5700624.51000974.515001604.52001954.5Стоит отметить, что величина максимального давления при работе отвстроенного источника энергии определяется настройкой предохранительногоклапана.210180Рн, Рс, атм150120Рн906030005001000150020002500Ω, об/минРис.

5.6. Экспериментальная зависимость давления подачи насоса отскорости вращения ротора электродвигателя при закрытом клапане реверсаНаклон характеристики давления нагнетания насоса определяется,преимущественно, утечками через шунтирующий дроссель, добавленный всхему при проведении испытаний на стенде МАИ.Скоростная характеристика разомкнутого ненагруженного привода приуправлении только мехатронным модулем.Перед проведением испытаний были заряжены гидрокомпенсатор (0,7МПа) и гидроаккумулятор (9,8 МПа).

Скоростная характеристика разомкнутогопривода при управлении только мехатронным модулем определялась при82обесточенном клапане ЭКГ1 и включенном клапане ЭКГ2. При этом на входеклапана реверса СГ6.20 формировался управляющий сигнал Uх=±10В.Управляющий сигнал Umm поступал на мехатронный модуль, изменяяскорость вращения его электродвигателя. Была определена зависимостьвеличиныскоростиштокаприводаотскоростивращенияротораэлектродвигателя. Данные замеренных параметров представлены в таблице 5.9,а график скоростной характеристики v=f (Ω) представлен на рисунке 5.7.100806040v,мм/с200УборкаВыпуск-20-40-60-80-100-8000-6000-4000-200002000400060008000Ω, об/минРис. 5.7.

Экспериментальная зависимость установившейся скоростиштока ненагруженного привода от скорости вращения электродвигателя v=f(Ω)Переходные процессы при отработке приводным электродвигателемскачкообразных входных воздействий.При проведении эксперимента вал электродвигателя был соединен сприводным насосом, полости которого были закольцованы через дроссель83переменного сопротивления и отсоединены от клапанной коробки привода. Нарисунке5.8показанаотработкамехатронныммодулемприводаскачкообразного сигнала, соответствующего скорости вращения вала привода500 об/мин.

Время переходного процесса составляет ~15мс, при этом разгонэлектродвигателя на начальном участке составляет 1мс.Таблица 5.9Обороты роторадвигателя Ω,об/мин152605007501100150024002540268029003200Скорость штокапоршня v, мм/суборкавыпуск03,466,6810,2214,9620,5333,4934,8336,6540,4643,7503,386,610,1414,9920,3533,1834,8336,6540,4644,3Обороты роторадвигателя Ω,об/мин3500392043504520474050005500600062106500Скорость штокапоршня v, мм/суборка выпуск47,9553,8558,3361,9564,2267,9675,2783,3384,3487,547,6253,8557,8561,9564,2267,3174,4782,3584,3486,42Рис. 5.8. Экспериментальная характеристика отработки мехатронныммодулем привода скачкообразного входного воздействия, соответствующегоΩ=500об/мин84Целью эксперимента являлась проверка качества отработки мехатронныммодулемтребуемыхсигналовуправленияиопределениепараметровпереходных процессов.

На рисунке 5.9 показана отработка мехатронныммодулем привода скачкообразного сигнала, соответствующего скоростивращения вала привода 2000 об/мин.Рис. 5.9. Экспериментальная характеристика отработки мехатронныммодулем привода скачкообразного входного воздействия, соответствующегоΩ=2000об/мин5.3.

Выводы1.Врезультатепроведенныхэкспериментальныхисследованийисследовательского образца привода было установлено:1.1 Регулировочная характеристика привода обеспечивает линейноеуправлениескоростьювыходногозвенав полном диапазонеизменения управляющего сигнала. Величина нелинейности составляетдо 1%.1.2 Силовая характеристика привода формируется в диапазоне сигналов -0.2...0.1В.Крутизнасиловойхарактеристикизависитоттехнологических факторов качества изготовления клапана реверса иутечек в насосе.851.3 Уровень давления на входе клапана реверса формируется взависимости от режима управления увеличением или уменьшениемскорости вращения ротора насоса и определяется утечками на нем.1.4 Регулировочная характеристика привода при управлении толькомехатронныммодулемимеетлинейныйвид,азонанечувствительности, обусловленная утечками в насосе и трением напоршне, составляет менее 2%.1.5 Скорость вращения вала электродвигателя, при которой на выходенасоса обеспечивается давление 5МПа, составляет около 650 об/мин.2.Характеристики предложенных в главе 3 математических моделейкомпонентовпривода,такихкакклапанреверса,учитывающиймикрогеометрию золотниковых пар, линейный электродвигатель ЛЭД, объектперемещенияиприводнойэлектродвигатель,необходимоуточнитьсприводаииспользованием экспериментально полученных данных.3.Регулировочнаярегулировочнаяихарактеристикасиловаяклапанахарактеристикиреверса,симметричную форму (отклонения до 2%), чтовосновном,имеютявляется приемлемым дляиспользования указанных устройств в авиационных рулевых приводах;4.При конструировании новых образцов приводов необходимообращать особое внимание на минимизацию потерь давления на окнах клапанареверса и клапане переключения активных режимов.5.Минимизация скорости вращения вала электродвигателя прикоторой достигается начальное (определяемое настройкой) давление на клапанереверса выгодна с энергетической точки зрения, однако накладываетповышенные требования к качеству исполнения и линейности выходныххарактеристик насоса и мехатронного модуля привода.86Глава 6.

Отработка математических моделей компонентов привода исопоставление результатов моделирования с экспериментомДля установления соответствия характеристик элементов и узловматематической модели привода с реальными агрегатами, было проведеноуточняющее моделирование, целью которого являлся анализ и сопоставлениеполученных экспериментальных результатов с результатами моделирования.Одним из основных узлов привода с комбинированным регулированиемскорости, существенно влияющих на качество характеристик является клапанреверса. На рисунке 6.1 показана регулировочная характеристики клапанареверса. Красным (Xe) отмечена экспериментальная кривая, синим (Xm) результаты моделирования.10,80,6Xz, мм0,40,20Xm-0,2Xe-0,4-0,6-0,8-1-6-4-20246Ukr, BРис. 6.1.

Экспериментальная регулировочная характеристика клапанареверсаРегулировочная характеристика клапана реверса, полученная в результатемоделирования, совпадает с экспериментальной характеристикой.87Графики давлений в полостях цилиндра и перепадная характеристикапоказаны на рисунках 6.2, 6.3.

Результаты математического моделирования иэкспериментальные исследования совпадают с достаточной точностью (до 7%).220200180160P, атм140Эксперимент120100Эксперимент80Модель6040Модель200-0,6-0,4-0,2-1E-150,20,40,6Ukr, BРис. 6.2. Экспериментальные и теоретические силовые характеристикиисполнительного механизма при управлении только клапаном реверса250200150ΔP, атм100500Эксперимент-50Модель-100-150-200-250-0,6-0,4-0,200,20,40,6Ukr, BРис. 6.3. Перепадная характеристика привода при работе от клапанареверса88Скоростная (регулировочная) характеристика привода при управлениитолько клапаном реверса показана на рисунке 6.4.

Теоретическая скоростнаяхарактеристика привода, питающегося от насосной станции с ограниченнойпроизводительностью,имеетудовлетворительноесовпадениесэкспериментальной характеристикой (расхождения до 11%). Пунктиромпоказана теоретическая регулировочная характеристика привода, полученнаяVp, мм/спри неизменном давлении подачи Рр=210атм.2001751501251007550250-25-50-75-100-125-150-175-200Эксп.Модель-4Рис.-26.4.0Ukr, BЭкспериментальная2итеоретическая4регулировочныехарактеристики привода при управлении только клапаном реверсаСкоростная (регулировочная) характеристика привода при управлениитолько мехатронным модулем показана на рисунке 6.5. Экспериментальныеданные совпадают с теоретическими характеристиками с хорошей точностью(расхождения до 8%). При этом модельные характеристики являются худшимипо сравнению с экспериментальными.891008060Vp мм/с4020Эксп.Модель0-20-40-60-80-100-10000-50000500010000Ω, об/минРис.6.5.Экспериментальнаяитеоретическаярегулировочнаяхарактеристики привода при управлении только мехатронным модулемЗависимость давления подачи насоса от оборотов двигателя представленана рисунке 6.6.

В математической модели был заложен повышенныйкоэффициентутечеквнасосе,имитирующийвключениевсхемушунтирующего дросселя, что обуславливает некоторое ухудшение модельныххарактеристик по сравнению с экспериментальными данными. В целом,полученные результаты имеют удовлетворительную сходимость.Переходные процессы, учитывающие динамику мехатронного модуля всвязке с насосом, приведены на рисунках 6.7 и 6.8.

При проведенииэкспериментаполостидросселирующегонасосаэлемента.кольцевалисьЦельюпостоянных времени электродвигателя.свключениемэкспериментабыловканалопределение90210180Рн, Рс, атм150Эксп. Рс120Эксп. Рн90Модель РсМодель Рн6030005001000150020002500Ω, об/минРис. 6.6. Экспериментальная и теоретическая зависимости давленияподачи насоса от скорости электродвигателя при закрытом клапане реверсаРис. 6.7. Экспериментальные и теоретические оценки переходногопроцесса для входного сигнала, соответствующего 500об/мин91Рис. 6.8. Экспериментальные и теоретические оценки переходногопроцесса для входного сигнала, соответствующего 2000об/минТеоретическаяиэкспериментальнаямеханическиехарактеристикимехатронного модуля привода приведены на рисунке 6.9.Рис.6.9.Теоретическаяиэкспериментальнаяхарактеристики мехатронного модуля приводамеханические92Настройкамодельногоблокауправленияэлектродвигателемосуществлялась исходя из задачи обеспечения требуемого диапазона скоростейи развиваемых моментов (руководствуясь нагрузочной параболой и условиемобеспечения Vp=9.1 см/с при Fp=2670 кгс, в соответствии с ТЗ на приводДРП1).Реальныйминимальноеблокскольжениеуправленияскоростиэлектродвигателемэлектродвигателяподобеспечиваетнагрузкой.Математическая модель ввиду своей упрощенной структуры не обладаетданным свойством.Теоретическая механическая характеристика привода представлена нарисунке 6.10.