Башта Т.М. - Гидропривод и гидропневмоавтоматика (1067398), страница 47
Текст из файла (страница 47)
Рассмотренное рассогласование в перемещениях входа и выхода (путевая ошибка) определяет ошибку (погрешность) слежения, характеризующую чувствительность и точность следящей системы. Эта ошибка зависит от скоростного и силового режима работы гидроусилителя. В частности, погрешность слежения в установившемся режиме при нагруженном выходе обычно определяется расстоянием (путем) пз, на которое должен сместиться плунжер золотника (вход) от нейтрального положения в положение, обеспечивающее давление и расход жидкости, требуемые для преодоления нагрузки и развития заданной скорости установившегося движения выхода. В переходном (неустановившемся) режиме может произойти дополнительное увеличение погрешности (нарушение точности) из-за действия сил инерции массы, присоединенной к выходу, для преодоления которых потребуется большее, чем при установившемся режиме движения, открытие окон золотника.
Погрешность определяется рядом факторов и в первую очередь передаточным числом кннематической цепи обратной связи, характеризующим 189 отношение смещения плунжера 3 золотника (входа) к смещению поршня 4 гидродвигателя (выхода) при зафиксированной тяге 2 ручки управления или отношение смещения золотника к смещению тяги управления при неподвижном выходе (см. рис.
115). Для рассмотренных схем, изображенных на рис. 115, это передаточное отношение где т — длина плеча рычага 7 между точками крепления золотника и тяги управления; п — то же между точками крепления гидродвигателя и тяги управления. Иначе говоря, для схемы, изображенной на рис. 115, а, это число всегда меньше 1, а для схемы на рис.
115, б — всегда больше 1. Это число часто принимают, если допускается требованиями устойчивости, равным пяти и выше. Для следящей системы, представленной на рис. 115, б, принципиальна возможно сколь угодно уменьшить эту ошибку на выходе путем увеличения усиления по скорости (путем увеличения 1 = — ). Однакоэто увеличение практически лимитируется условиями устойчивости системы. Помимо передаточного числа на погрешность слежения влияют герметичность системы, люфты в механических ее узлах, нагрузки и скорости выхода и ряд прочих факторов, влияющих на зону нечувствительности. Особо следует отметить трение покоя (статическое трение) в узлах системы, и в частности в золотнике, которое может привести к значительному запаздыванию в реакции органов управления на командные сигналы.
При известных же условиях слежение за входным сигналом на малых скоростях будет ступенчатым, и работа следящей системы станет прерывистой. Не менее важным фактором, влияющим на точность следящей системы, являются люфты в кинематнческой цепи системы, вследствие которых понижается ее чувствительность и увеличивается «мертвая зонам При наличии люфтов движение выхода системы вначале их выборки происходит без нагрузки, причем до тех пор, пока ведущее звено (вход) не пройдет путь, равный люфту, ведомое звено (выход) остается неподвижным и начнет перемещаться лишь после того, как в ведущем звене будет выбран люфт.
Ведущее звено приобретает за этот промежуток времени некоторую скорость, и лишь после этого оба звена будут перемещаться совместно. Аналогично при движении ведущего звена в сторону первоначального положения ведомое звено начнет перемещаться, как и в первом случае, лишь после прохождения ведущим звеном некоторого пути, соответствующего люфту. Аналогичное влияние на точность системы оказывает упругость ее компонентов. Очевидно, что перемещение выхода после начала движения входа начнется лишь после того, как напряжения всех упругих элементов, включая жидкость и трубопроводы, достигнут значения, соответствующего нагрузке выхода.
В практике оценку точности и чувствительности гидроусилителя часто производят по отношению установившейся выходной скорости о, поршня к перемещению у плунжера золотника: й= — "", Х ' которое принято называть добротностью следящей системы (гидроусилителя). В зависимости от назначения и качества гидроусилителя я = 10 —:125 1)еек.
190 УСТОЙЧИВОСТЬ ГИДРОУСИЛИТЕЛЯ Под устойчивостью гидроуснлителя понимают его способность возвращаться в состояние установившегося режима после прекращения действия источника, нарушившего это равновесие. На рис. 141, б и в приведены графики, характеризующие устойчивость двух систем, одна из которых имеет высокую (рис. 141, б), а другая — низкую устойчивость (рис.
141, в). Кривая а выражает перемещение входа, а кривая Ь вЂ” перемещение выхода. Установившийся режим может быть нарушен как изменением входного параметра (задающего воздействия), так и изменением выходного параметра (например, внешним возмущающим воздействием в виде изменения аэроди- ' намической нагрузки на рули самолета и пр.). На устойчивость в значительной мере влияет кинематика механизма привода распределительного устройства.
Так, например, при увеличении пере- Рис. Ы2, Расчетные схемы гидроусилителей с включенными упругими аненьямн даточного числа дифференциального рычага 7 обратной связи (см. рис. 1!5, б) вероятность нарушения устойчивости повышается. Приемлемым с этой точки зрения передаточным числом этого рычага является 1 = — = 3 —: 4. Следовательно, требования устойчивости противоположны требованиям точности. На устойчивость системы большое влияние оказывает упругость трубопроводов, жидкости и механических звеньев системы, и в частности упругость связей гндродвигателя с нагрузкой, а также упругость тех частей машины, к которым крепятся силовые узлы гидроусилителя. При некоторых внешних и внутренних возмущениях и при сочетании их с массовой нагрузкой, упругостью и конструктивными особенностями системы, она может вступить в резонансные колебания, при которых могут развиться значительные динамические нагрузки.
На рис. 142, а показана схема упругого крепления к самолету штока цилиндра, принадлежащего гидроусилителю системы рулей, снабженному чувствительным (с малыми перекрытиями) золотником. Нетрудно видеть, что при наличии этой упругости задающий импульс, вызывающий смешение выходного звена (силового цилиндра) гидроуснлителя, может вызвать колебание системы. При этом импульсе точка крепления штока цилиндра вследствие упругости сместится и повернет (при неподвижной ручке) рычаг обратной связи АВ, сместив золотник. Очевидно, что при известной упругости з, плунжер золотника сможет сместиться настолько, что жидкость поступит в соответствующую полость силового цилиндра и приведет его в движение, при котором изменится направление движения рычага АВ. Накопленная при этом энергия упругости будет способствовать прохождению золотника через равновесное (нейтральное) положение.
Если золотник обладает высокой чувствительностью, то описанный процесс повторится в обратном направлении, в результате чего могут возникнуть автоколебания с частотой собственных колебаний выходного звена. 191 На рис. 142, б изображена схема обратимого гидроусилителя, в которой часть действующего на выходе усилия передается на ручку управления. Допустим, что крепление силового цилиндра абсолютно жесткое, а входной и выходной контуры соответственно обладают упругостями з, и з,.
Нарушение устойчивости системы в этом случае может быть вызвано резкими возмущениями как со стороны входного, так и выходного контуров. Так, например, допустим, что выход под действием какого-либо внешнего силового импульса (действия воздушного потока на плоскость управления) сместится в ту или иную сторону. Поворот руля через выходной контур и дифференциальный рычаг АВ передается на входной контур, упругое звено зг которого даст возможность рычагу АВ повернуться и открыть распределительный золотник, что, в свою очередь, вызовет перемещение силового цилиндра. В результате при известных соотношениях массовой нагрузки и жесткости входного з, и выходного з, контуров энергия жидкости вызовет самовозбужденне системы.
При этом упругость з, на входном контуре будет снижать демпфирующий эффект массы ручки й тяг управления и уменьшать стабилизирующий эффект действия оператора на ручку управления. Влияние сжимаемости жидкости и деформации трубопроводов. Влияние на устойчивость системы сжимаемости заполняющей ее жидкости и упругой деформации стенок гидроагрегатов и трубопроводов аналогично влиянию рассмотренной выше упругости механических узлов гндросистемы.
При этом условии жидкость, поступающая от насоса, сжимается в течение части колебательного цикла, а также расширяет трубопроводы, аккумулируя энергию. В последующей части колебательного цикла накопленная в жидкости и трубопроводах энергия, поступая в систему, прибавляется к энергии, приходящей от насоса. Гидроцилиидр, заполненный жидкостью под некоторым давлением с перекрытыми каналами входа и выхода, можно уподобить в этом случае пружине, жесткость которой определится сжимасмостью жидкости. Нетрудно видеть, что линейная упругость (просадка) подобной жидкостной пружины равна (деформацией стенок цилиндра пренебрегаем) где и — коэффициент сжимаемости жидкости; )л — общий объем запертой (блокированной) жидкости в цилиндре; А — эффективная площадь поршня.
Аналогичная просадка будет наблюдаться и в схеме с гидродвигателем вращательного движения (гидромотором). Допустим, что золотник герме- тично перекрывает оба канала заполненного жидкостью гидромотора, свя- занные с входным и выходным трубопроводами. Если бы жидкость была не- сжимаемой, то вал гидромотора был бы жестко зажат запертой жидкостью (деформацией детали гндромотора и негерметичностью пренебрегаем). Однако поскольку жидкость сжимаема, то вал гидромотора можно повернуть на ка- кой-то угол. При этом гидромотор действует как насос, повышая давление в одной полости и понижая в другой. Момент, необходимый для поворота вала гидромотора, пропорционален перепаду давлений в трубопроводах, а угол поворота — изменению объема полостей гидромотора, соединенных с трубопроводами.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
