Попов Д.Н. - Динамика и регулирование гидропневмосистем (1067565), страница 64
Текст из файла (страница 64)
!З.б. Структурная схема силовой части гидропривода с дроссель- гнлропрнвода с объемным РегУлиРованием ным регулированием, аналогичны. Различие заключается лишь в том, что при вычислении параметров гидропривода с объемным регулированием рабочая площадь поршня гидроцилиндра г"„ заменяется рабочим объемом гидромотора с)„, а коэффициенты Ко, и Кон заменяются соответственно коэффициентами Ко и йх.
Влиянйе перечисленных параметров на динамику гидроприводов с дроссельным и объемным регулированием является идентичным. Структурная схема силовой части гидропривода с объемным регулированием, построенная по уравнению (13.24), дана на рис. !3.5. Наличие замкнутого контура в структурной схеме силовой части гидропривода обусловлено собственной обратной связью с коэффипиентом передачи К„'.
Эта обратная связь возникает в самом гидроприводе вследствие того, что при позиционной нагрузке поворот, вала гидромотора сопровождается изменением перепада давления в его полостях и соответствующим изменением утечек и перетечек рабочей жидкости. В результате изменяется расход жидкости, обеспечивающей вращение вала гидромотора, что в структурной схеме условно приведено к изменению угла у„ наклона блока цилиндров (шайбы) насоса.
Прямая цепь контура, как и у гидропривода с дроссельным регулированием, состоит из интегрируюшего и колебательного звеньев. Интегрирующим звеном учитывается характерное для любого гидродвигателя объемного типа (гидромотора, гидроцилиндра, моментного гидроцилиидра) свойство, заключающееся в том, что рабочая жидкость должна заполнять в гидродвигателе появляющийся при движении выходного звена дополнительный объем. Время заполнения этого объема зависит как от размеров гидродвигателя, так и от источника расхода. У гидропривода с объемным регулированием таким источником является насос, поэтому в соотношение (13.23), определяющее постоянную времени Т'„„, наряду с характерным объемом гидромотора д„входит коэффициент передачи Ко насоса. Колебательное звено показывает, что сочетание инерционной нагрузки на вал гидромотора с сжимаемой жидкостью, заполняющей силовую часть гидропривода, может явиться причиной возникновения колебательных процессов в гидроприводе, демпфирование которых увеличивается с увеличением утечек и перетечек в обеих гидромашинах, а также с повышением гидравлического трения в гидромоторе и в нагрузке.
В заключение заметим, что рассмотренная структурная схема не изменится, если вместо гидромотора исполнительным устройством будет служить гидроцилиндр с поступательным движением выходного звена. При определении постоянных времени, коэффициента относительного демпфирования и коэффициента К„' такого гидро- привода с объемным регулированием в соотношениях (13.23), (13.25) — (13.27) следует только заменить д„на Р„и .7 — на приведенную к штоку гидроцилиндра массу гл.
1 13.3. УСТОЙЧИВОСТЬ ГИДРОПРИВОДА С ОБЪЕМНЫМ РЕГУЛИРОВАНИЕМ ПРИ НАЛИЧИИ ОБРАТНОЙ СВЯЗИ Следящий гидропривод с объемным регулированием при осуществлении механического управления снабжается устройством, в котором сравниваются входной сигнал, задаваемый оператором, и сигнал обратной связи, пропорциональный углу поворота вала гидромотора или перемегцению.штока гидроцилиндра. Ошибке, выявленной при таком сравнении, должно соответствовать изменение угла наклона блока цилиндров или шайбы насоса, направленное на полное или частичное ее устранение. Если силовая часть гидропривода имеет гидромотор, то элементом сравнения входного сигнала и сигнала обратной связи может служить механический дифференциал. В этом случае при повороте ручки управления на угол З„ иа такой же угол поворачивается жестко соединенная с ней шестерня 1 дифференциала (рис. 13.6). Шестерни 2, обегая шестерню 8, поворачивают вал, на котором они вращаются, в плоскости„ перпендикулярной к плоскости чертежа.
Вместе с валом вращается винт 8, по которому при этом перемещается гайка 4, соединенная с блоком цилиндров или шайбой насоса. Вследствие отклонения блока цилиндров (шайбы) от нейтрального положения жидкость из насоса б поступает в гидромотор 6, приводя во вращение вал последнего. От вала гидромотора через зубчатую передачу 7 приводится во вращение шестерня 8 дифференциала. При вращении этой шестерни винт 8 возвращает гайку 4 Рис.
13.6. Схема гидро- привода с объемным регулированием и с меха- ническим управлением вместе с блоком цилиндров (шайбой) насоса в нейтральное положение, после чего вал гидромотора останавливается. Уравнение механизма управления рассмотренного или аналогичного типа имеет вид у„= Кт В, — К'.сс., (13.28) где К а — коэффициент передачи механизма от ручки управления до блока цилиндров (шайбы) насоса; К;, — коэффициент передачи обратной связи от вала гидромотора до блока цилиндров (шайбы) насоса.
Рис. !3.7. Структурная схема гидропривода с объемным регулированием и с механическим управле- нием Преобразовав уравнение (13.28) по Лапласу и затем подставив полученное значение уч (и) в уравнение (13.24), получаем Т„з (Т ах+ 2~Т з+ 1) сс (з) = Ктв97 (з) — (Кас+ Кя) сс (з). (13.29) Уравнение (!3.29) описывает замкнутый следящий гидропривод с объемным регулированием и с механическим управлением. Соответствующая этому уравнению структурная схема дана на рис. !3.7. Как и для гидропривода с дроссельным регулйрованием, коэффициент К„' часто оказывается значительно меньше коэффициента К;, обратной связи и может не учитываться при исследовании устойчивости гидропривода. Однако с учетом этого коэффициента анализ устойчивости практически не усложняется, так как характеристическое уравнение Т' Т„').'+2Г Т' Т„Р+Т„'„Х+К' +К„'=0 (13.30) отличается от уравнения (!2.40) только наличием одного дополнительного члена.
Условие устойчивости по Гурвицу в общем виде также изменяется незначительно по сравнению с условием (12.41) 2~„Т„'„~ (К;, + К;) Т„. (13.31) (13.33) 340 Подставив в это неравенство значения параметров гидропривода из соотношений (!3.23) и (13.25) — (13.27), находим условие устойчивости в форме Если пренебречь членом А„.,$',/2В д„', что равносильно исключению К„' из уравнения (!З.ЗО), и ввести добротность гидропривода с объемным регулированием О„.=К:,К„(д„, то неравенству (13.32) можно придать вид (13.34) При малом трении в гидромоторе и в нагрузке основное значение в левой части неравенства (13.34) приобретает первый член. В этом случае необходимое по условию устойчивости значение йх можно найти, положив й,р — — О.
Тогда будем иметь (в„р,дв„). (13.35) Из данного неравенства и соотношения (13.15) следует, что увеличение утечек и перетечек жидкости в гидромашинах способствует обеспечению устойчивости гидропривода с объемным регулированием. Условие устойчивости (13.35) не зависит от величины момента инерции у вращающихся с валом гидромотора масс. Это объясняется такими же причинами, как и независимость условия устойчивости (12.43) гидропривода с дроссельным регулированием от приведенной к штоку гидроцилиндра массы т.
В гидроприводе с объемным регулированием при увеличении момента инерции г возрастают утечки и перетечки жидкости из-за увеличения разности давления. В предположении отсутствия утечек и перетечек жидкости (Йв = 0) условие (13.34) принимает вид й, >.()„7, (13. 36) аналогичный условию устойчивости (12.46) гидропривода с дроссельным регулированием при идеальном золотниковом распределителе. Такое же влияние, как при дроссельном регулировании, оказывают на устойчивость гидропривода с объемным регулированием увеличение его добротности, увеличение объемов, заполненных жидкостью, и уменьшение модуля объемной упругости жидкости. Указанное совпадение во влиянии перечисленных факторов на устойчивость гидроприводов с различными способами регулирования не является случайным.
Оно связано с тем, что гидродвигатели (гидроцилиндр и гидромотор) в обоих случаях представляют собой колебательную систему, свойства которой определяются одинановыми по своей физической сущности величинами. Различие в способах регулирования гидродвигателями проявляется главным образом в количественных соотношениях параметров, диктуемых условиями устойчивости для этих двух классов гидро- приводов. Сходство уравнений (12.29) и (13.29) позволяет рассмотренные в 9 12.3 рекомендации о применении метода анализа и синтеза по степени устойчивости и колебательности к гидроприводам с дроссельным регулированием перенести и на гидроприводы с объемным регулированием.
При этом проверка устойчивости и вида переходного процесса по заданным значениям параметров Т„'„, Т„, ь„ и К;, не вызывает затруднений. После приведения уравнения гидропривода к форме И. А. Вышнеградского можно также найти указанные параметры, исходя из требуемых значений степени устойчивости и колебательности. Значительно сложнее затем вычислить величины, которыми согласно соотношению (13.26) определяется коэффициент относительного демпфирования ь„.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
