Башта Т.М. - Машиностроительная гидравлика (1067403), страница 94
Текст из файла (страница 94)
Увеличение диаметра трубопровода в 2 раза сопровождается уменьшением приведенной массы жидкости в 4 раза. Приведенная масса жидкости рассчитывается по выражению и.„= ( — „)'. где т — масса жидкости; Р н о — диаметры силового цилиндра и трубопровода. Зона нечувствительности. Выше было сказано (см.
стр. 459), что точность воспроизведения в значительной степени определяется величиной перекрытия плунжером каналов (окон) питания (см. рис. 263 и 264, а — е). Значение этого перекрытия в основном определяет величину так называемой «мертвой зоны» или «зоны нечувствительности» гндроусилителя, в пределах которой перемещение плунжера распределительного золотника не вызывает подачи энергии, а следовательно, не сопровождается движением гидродвигателя (силового цилиндра).
Однако величина зоны нечувствительности, а следовательно, и точность системы определяются не только величиной перекрытия, а также люфтами в механизме управления, упругостью элементов системы, нагрузкой гндродвигателя (выхода) и утечками жидкости (негерметичностью). Люфты и упругости в механизме, связывающем ручку управления с золотником, увеличивают зону нечувствительности, поскольку дви»кение задающего устройства (входа) до их выборки не будет сопровождаться подачей в систему энергии. Нагрузка выхода увеличивает зону нечувствительности, поскольку от величины нагрузки зависит перепад давления жидкости в распределителе. Ввиду этого величина открытия нагнетательного окна, необходимая для начала движения поршня силового цилиндра, должна быть, учитывая влияние перетечек жидкости в сливную полость, тем большей, чем ббльшим будет этот перепад давления.
В равной мере требуемая величина открытия окна зависит н от утечек жидкости, увеличиваясь с увеличением последних, поскольку для их компенсации требуется дополнительный расход. В соответствии с этим под мертвой аоной нли зоной нечувствительности в общем случае понимается зона, в пределах кото- рой изменение управляющего сигнала (перемещения входа) не вызывает по каким-либо причинам реакции (движения) исполнительного гидродвигателя.
Минимальное значение зоны нечувствительности в некоторых следящих системах (в следящих приводах металлоренгущих станков) доведено до -~-0,005 лл. ВЛИЯНИЕ НА ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТЬ РАЗЛИЧНЫХ ФАКТОРОВ Трение покоя (статическое трение) в золотнике увеличивает вону нечувствительности системы, в результате чего оно может привести к значительному запаздыванию реакции органов управления на командные сигналы. При известных условиях увеличение сил трения может привести к тому, что слежение на малых скоростях выхода за входным сигналом будет ступенчатым и функционирование следящей системы станет прерывистым. Для уменьшения тропин в распределителях служат средства, указанные на стр. 343, наиболее радикальным из которых является сообщение золотнику возвратно-поступательных или поворотных перемещений небольшой амплитуды и высокой частоты (см.
стр. 348). Благодаря снижению трения рассмотренные осциллпрующие движения значительно повышают чувствительность следящей системы. При осевых же колебательных перемещениях можно также практически полностью устранить зону нечувствительности и уменьшить резкость реакции системы на рассогласование: кроме того, при известной величине амплитуды колебаний вся гидросистема приходит в возбуждение, благодаря которому уменьшается трение во всех ее элементах. Не менее ва)иным фактором, влияющим на точность следящей системы, являются люфты в кинематической цепи выхода и входа, вследствие которых понижается ее чувствительность и увеличивается «мертвая вона».
При наличии люфта в цепи выхода движение в начале его выборки будет происходить без нагрузки, в результате включение ее после выборки люфта произойдет ударно. В равной мере при наличии люфта в цепи входа движение последнего не будет сопровождаться до выборки этого люфта движением выхода, который начнет перемещаться лишь после того, как в ведущем входном звене будет выбран люфт.
За этот промежуток времени вход приобретет некоторую скорость, и лишь после выборки люфта вход и выход будут перемещаться вместе. Аналогичное явление будет наблюдаться и при движении входа в сторону первоначального положения, выход в этом случае начнет перемещаться, как и в первом случае, лишь после прохождения входом некоторого пути, соответствующего величине люфта, 489 Такое же 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. Учитывая указанное, следует избегать применения в рабочих магистралях гидроусилителя мягких трубопроводов (резиновых шлангов), деформация которых под давлением жидкости равноценна, с точка зрения запаздывания, наличию в цилиндре гидро- усилителя воздуха.
На величину ошибки влияет также нарушение герметичности системы. Очевидно, движение выхода при наличии в гидродвигателе утечек жидкости не начнется до тех пор, пока в рабочие его камеры не будет подан объем жидкости, превьппающий величину утечек при данном перепаде давления (нагрузке). УСТОИЧИВОСТЬ ГИДРОУСИЛИТЕЛЯ Под устойчивостью гидроусилителя понимают его способность возвращаться в состояние установившегося режима после прекращения действия источника, нарушившего зто равновесие. На рис. 290, б и в приведены графики, характериаующие устойчивость двух систем, одна из которых имеет высокую (рис.
290, б) н другая — низкую устойчивость (рис. 290, в). Кривая 1 выражает перемещение входа и кривая 2 — перемещение выхода. Поскольку вопросам математического описания динамики гидроусилителей посвящен ряд специальных работ, в настоящем разделе будут рассмотрены лишь вопросы механизма явлений. Установившийся режим может быть нарушен как изменением задающего воздействия (входного параметра), так и внешним возмущающим воздействием (изменением выходного параметра). На устойчивость влияет кинематика механизма привода распределительного устройства. Так, например, при увеличении передаточного числа — дифференциального рычага (см.
рис. 263, 6) и вероятность потери устойчивости повышается. Практически приемлемым с точки зрения сохранения устойчивости передаточным П2 числом этого рычага является )= — =3. На устойчивость системы большое влияние оказывает упругость трубопроводов и жидкости, механических связей рабочих органов системы и в частности связей гидродвигателя с нагрузкой, а также упругость тех частей машины, к которым крепятся силовые уалы гидроусилителя. Исследования и опыт показывают, что упругая связь между инерционной нагрузкой и распределителем повышает устойчивость системы.
Последнее обусловлено уменьшением действия на обратную связь инерционной нагрузки. Си- 490 с=— бк 4А«' (459) где с — линейная упругость (в см/кГ); 'р — коэффициент сжнмаемости л«идкости; К вЂ” общий объем запертой (блокированной) жидкости в цилиндре; А — эффективная площадь поршня. Аналогичное явление «просадкиэ будет наблюдаться и в схеме с гидродвнгателем вращательного движения (гидромотором). Допустим, что аолотннк герметично перекрывает оба канала заполненного жидкостью гидромотора, связанные с входным и выходным трубопроводами.
Коли бы жидкость была несжимаемой, то вал гидромотора был бы жестко закреплен (деформацией детали гпдромотора и негерметичностью пренебрегаем). Однако поскольку жидкость сжимаема, то вал гидромотора можно будет повернуть на какой-то угол, при этом гидромотор будет действовать как стемы, в которых обратная связь осуществляется непосредственно от нагрузки без упругого элемента, обычно менее устойчивы. При некоторых условиях внешнего и внутреннего возмущения и при сочетании этих факторов с массовой нагрузкой и упругостью система может вступить в незатухающие колебания с высокими частотами, при которых могут развиться значительные динамические нагрузки. Вероятность подобных динамических нагрузок реальна при резонансных колебаниях, могущих воаникнуть при совпадении частот внешних возмущений и собственных колебаний выхода. Факторы, влияющие на устойчивость.
Основнымн причинами, могущими нарушить устойчивость системы, являются люфты и недостаточная ее жесткость, в особенности при сочетании этих условий с высокой чувствительностью распределительного устройства. Следящая гндросистема будет устойчивой против колебаний, если энергия, рассеиваемая системой при ее колебательных движениях, будет превышать энергию, аккумулируемую при сжатии рабочей жидкости и упругой деформации трубопроводов и прочих механических компонентов системы. При условии сжимаемости жидкости н деформации трубопроводов н<идкость, поступающая от насоса, сжимается в течение части колебательного цикла и расширяет трубопроводы, аккумулируя энергию; в последующую часть колебательного цикла накопленная в жидкости и трубопроводах энергия отдается в систему, добавляется к энергии, поступающей от насоса.
Гидроцилиндр, заполненный жидкостью под некоторым давлением, с перекрытыми каналами входа и выхода можно уподобить пружине, жесткость которой определится в основном сжимаемостью жидкости. Нетрудно видеть, что линейная упругость (просадка) эквивалентной жидкостной пружины будет равна насос, позы>пая давление в одной полости н понижая в другой. Моь>ент, необходнмьш для поворота вала гидромотора, будет пропорционален перепаду давлений в запертых полостях, а угол поворота — изменению объема этих полостей. Принимая, что модуль объемной упругости жидкости является постоянной величиной, можно считать, что вал гидромотора соединен с пружиной постоянной жесткости.
упругость эквивалентной пружины равна для этого случая с,= —,= (460) где с, — угловая упругость (в рад,>см ° кГ); д, и дэ — рабочие объемы гидромотора в сл>з/рад и смз/об. При этом мы допускаем, что замкнутые объемы жидкости в противоположных полостях (всасывания и нагнетания) равны мея>ду собой. Очевидно, что в медленно действующих следящих системах влияние упругости жидкости обычно мало. Однако при инерционных нагрузках со значительным трением покоя (к примеру, для привода стола строгального станка) влияние упругости становятся ааметным и приводит к прерывистому движению выхода.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
