Герц Е.В. Крейнин Г.В. - Расчет пневмопривода (1053455), страница 27
Текст из файла (страница 27)
Поршень доходит до упора за время 1и = 1,22 с, ударяется об него, его отскок характеризуется изменением характера кривой х. Время заключительного периода 1п, — 0,09 соответствует повышению давления в рабочей полости практически до магистрального. Изменение давления р„ в начале процесса вызвано регулятором, установленным на входе системы, О влиянии конструктивных параметров привода на характер перемещения поршня можно судить, сравнив эту осциллограмму с осциллограммой, приведенной на рис, 5.3, а, Вследствие большого значения коэффициента пропускной способности Й привода, осциллограмма которого приведена на рис. 5.3, а, давление р, в выхлопной полости падает быстрее, чем у привода, изображенного на рис.
5.2. При перемещении поршня в этой полости не образуется воздушная подушка, кривая скорости х в течение рабочего периода монотонно возрастает, Так как поршень подходит к упору с большой скоростью, то его отскок более значителен по сравнению с показанным на рис, 5,2. Штриховыми линиями на экспериментальной осциллограмме изображены расчетные линии. Они получены в результате численного решения на ЭВМ «Минск-32» системы расчетных уравнений (2.17), (2.18) и (2.19) для указанных параметров (У =-0,5; )( = О,1; 11 = = 3,0; р„= 7 10' кгс/м'). Экспериментальные и теоретические кривые довольно близки друг к другу.
Расхождение во времени в этом н в остальных случаях составляло не более 5 — 15% при условии предварительного опытного определения коэффициентов расхода. Причиной расхождения могут служить допущения как общего порядка, так и частного. В данном случае при расчете нагрузку на штоке принимали постоянной. Между тем она менялась, например, при изменении силы трения в момент трогания поршня и в период его движения с переменной скоростью. Усилие на штоке могло меняться при заедаиии и перекосах элементов привода.
В расчетах коэффициент расхода принималп постоянным, хотя его значение меняется при изменении отношения давлений в полостях пневмопривода. Менее существенное значеииедля данного случая, по-видимому, имеют допущения общего порядка и пренебрежение теплообмеиом с окружающей средой и утечками, В случае значительных расхождений в результатах расчета и опыта следует попытаться учесть факторы, которые не принимались Ранее во внимание, так как это почти всегда сопряжено с усложнением расчета. Учет некоторых факторов настолько сложен, что 127 требует даже изменения математической модели, математического арппарата, например при рассмотрении пневмопривода как системы н только о сосредоточенными, но и о распределенными параметрами.
ВКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ПРИВОДА С ВНУТРЕННИМИ УТЕЧКАМИ ВОЗДУХА Результаты теоретического исследования пневмопривода с утечками воздуха приведены выше. При эксперименте утечки учитывали посредством диафрагмы 14 (см. рис. 5,1), установленной в трубе, соединяющей рабочую полость с выхлопной. В остальном этот опыт совпадает с описанным выше (см. рис.
5.3, а). В процессе испытаний соотношение между эффективными площадями перепускного отверстия и входного трубопровода йьа изменялось в диапазоне от 0 до 1,5. Полости пневмопривода с внутренними утечками становятся проточными полостями. Поэтому начальные параметры (давление, температура) в этих полостях равны их установившимся значениям, которые определялись экспериментальным путем, На рис. 5.3 приведены осциллограммы для йьа = 0,3 (рис. 5.3, б) и й,, = 1,5 (рис. 5.3, в). Из их анализа и сравйения с осциллограммой пневмопривода без утечек (рис.
5.3, а) можно заметить, что с увеличением эффективной площади отверстия диафрагмы в перепускном канале скорость поршня снижается, а движение становится более плавным. С помощью перепускного канала можно регулировать скорость поршня и плавность его движения. Скорость поршня можно также регулировать при изменении в некотором диапазоне нагрузки, с увеличением которой увеличивается и плавность движения.
Пневмопривод с перетеканием воздуха из одной полости в другую оказывается более чувствительным к изменению нагрузки, чем привод без внутренних утечек. В первом случае также значительно расширяется зона равномерного движения поршня. При постоянном значении конструктивного параметра АГ эффект регулирования скорости зависит от отношения й эффективных площадей трубопровода на выходе и входе.
Влияние утечек на время рабочего цикла тем сильнее, чем медленнее движение рабочего органа. Последнее может происходить при уменьшении выхлопного отверстия илн при увеличении нагрузки, Эксперименты показали, что при небольших утечках, когда йт,, (~ 0,05, динамические характеристики пневмопривода независимо от его нагрузки и конструктивного параметра изменяются незначительно, поэтому на практике такими утечками можно пренебрегать. Расчетные уравнения (2,17) и (2.43) — (2.44), характеризующие пневмопривод только о внутренними утечками (й, = йр = О), рас 5.3.
Опытные (сплошные) н расчетные (штрнховые) осциллограммы лвустороннего пневмопрнвода (О = 3,0; лг = 0,5; Х = О,1) с внутренними утечками, характернау~ощнмися коэффициентом Иье = 01 0,31 1,5 Е. В. Герц 12Э решены на ЭВМ применительно к тем параметрам, которые взят~ при эксперименте. Расчет проводили для уравнений, выраженны: в безразмерных параметрах. Затем посредством формул переходе были получены действительные величины. Расчетнь:е кривые н; рис.
5.3 изображены штриховыми линиями. Как можно видеть, рас хождение между теоретическими и экспериментальными кривымг невелико, причем оно увеличивается прн росте утечек. СРАВНЕНИЕ РАСЧЕТНЫХ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ДАННЫХ СИСТЕМЫ ПРИВОД вЂ РЕГУЛЯТ При расчетах приводов, выполненных в настоящей работе, нс учитывалось влияние регулятора, устанавливаемого на входе дль стабилизации давления питания. Вместе с тем в регуляторе происхс дят потери давления, поэтому представляет интерес динамическое исследование системы пневмопривод — регулятор. Для получения математической модели на основании изложенноь выше методики исследования сложных пневмосистем рассмотриь. расчетную схему привода с регулятором, изображенную на рис.
5.4 Сжатый воздух под давлением р„поступает из магистрали 7 не вход регулятора. Пройдя через щель, образованную клапаном 1 и его седлом, сжатый воздух из полости 4 регулятора проходит п трубопроводу, рассматриваемому как постоянная емкость 3, и посту. пает через распределитель П! в полость 1 рабочего цилиндра. Поршень 1 под воздействием сжатого воздуха перемещается, преодолевая сопротивление груза Р,. Регулятор настраивается на определенное давление р„, обусло.
вленное давлением воздуха ро в нижней полости, жесткостью пружины с" и весом клапана и перемещающихся частей, При изменении давленйя в полости 1 рабочего цилиндра воздушная волна достигае.' полости 4 регулятора; клапан !1 перемещается, изменяя размеру щели, а следовательно, и расход воздуха через нее, благодаря чем давление воздуха становится равным исходному. Аналогичный птцесс происходит после переключения распределителя 1П и сооб' ния полости 2 с магистралью, При отсутствии нагочзки клапан Гыва тсп Рм г Рис. ВЛ.
Схема пиеаматической системы привод — регуяяи, ГЗО О печью упро!пения расчета давление в полости б регулятора прин иннмали равным магистральному, а температуру в магистрали, в полостях регулятора и трубопроводе 3 — температуре окружающей среды. Воспользуемся базовыми уравнениями (4.8), (4.9) и (4.10), чтобы ставить расчетные уравнения. Предварительно определим опеРаторы системы. Операторы приведенных сил поршня 4 и клапана 1! ,г!. г г 9!' = о! — П! к!з — К!1 4. з тзР г и С 9; =Пп, и,+Пп,зов — К!! — ч!Л!! — ч!41 уравнения движения этих деталей соответственно имеют вид 5,=Л9'; (5 1) (5.2) !! и В уравнениях (5.1) н (5.2) безразмерные величины отнесены к основным, за которые приняты параметры пневматического поршневого устройства.
Как и выше, постоянная времени 1к,Ут Значения остальных операторов приведены ниже (табл. 5.1). На основании полученных операторов нетрудно получить уравнения давления и температуры для указаных выше полостей. В качестве примера приведем уравнение давления для полости 4 регулятора: а <гх= и г з Х и + а~,!и,!ц!! Х ~ аЛ<, ! 3 йз<р ( — ') — оДз,! 3l Г4 <р ( — ') — П~~ пПй<ц$п~ . (5.3) В соответствии с наличием в рассматриваемой системе привод— Регулятор пяти полостей н двух подвижных деталей (золотник!П во внимание не принимаем, так как он перемещается под действием электромагнита) получено девять уравнений (в трех полостях темпеРатура принята постоянной), в том числе: два уравнения движения, пять уравнений давления и два уравнения температуры (в поршневом исполнительном устройстве 1).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
