2.3.3 Динамические свойства рулевых машинок (1245741)

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла

2.3.3 РМ: динамика с.43 из 43

3.3.1. Динамические свойства рулевых машинок.

Динамические свойства рулевых машинок в зависимости от условий их работы различны. Эти различия рассматриваются на примере гидравлической рулевой машинки с дроссельным регулированием, входящей в состав рулевого привода ЛА.

Ненагруженная рулевая машинка.

Считается, что момент, развиваемый ненагруженной рулевой машинкой М_рм , много больше момента нагрузки М_н:

М_рм  М_н или М_н  0 (А)

Гидравлические дроссели.

Гидравлический дроссель (сужение магистрали) является активным гидравлическим сопротивлением. Поэтому в дросселирующих устройствах имеют место потери давления(рис.3.(1)).*⁾

Рис.3.(1). Гидравлический дроссель

________________

*⁾ Далее в нумерации рисунков этого раздела опускается первая цифра нумерации раздела.

В дросселе Др струя жидкости сжимается, ее скорость v увеличивается, а давление p уменьшается. Процесс дальнейшего внезапного расширения струи жидкости за дросселем сопровождается интенсивными гидравлическими потерями, вызванными вихревыми образованиями и кавитацией в зоне непрерывного течения.

Кавитация - нарушение сплошности потока жидкости в результате понижения давления до давления парообразования.

На кавитацию и создание вихрей (гидравлические потери) затрачивается энергия. Поэтому в потоке жидкости, прошедшем через дроссель, давление уменьшается на величину  p_Г . Гидравлические потери, обусловленные эффектом внезапного расширения предварительно сжатого потока жидкости, определяют по следующей формуле:  p_Г = , Н/м², где , кг/м³ – плотность потока жидкости;  v_m = v_m - v₁ , м/с - приращение скорости потока жидкости за дросселем.

Из-за достаточно большой величины  v_m гидравлические потери  p_Г на дросселе велики. По теории Бодо-Карно давление жидкости после сечения m - m практически не повышается (p_m  p₂), скорости потока жидкости v₁ и v₂ выравниваются (v₁  v₂). Следовательно, гидравлические потери на дросселе равны:

 p_Г = p₁ - p_m  p₁ - p₂. (3.1.)*⁾

Из (1) следует:

p₂ = p₁ -  p_Г и p₁  p₂. (2)

Объемный секундный расход жидкости через гидравлический дроссель Q, м³/с равен:

________________

*⁾ Далее в нумерации формул этого раздела опускается первая цифра нумерации раздела.

Q =  S_ок , (3)

где:  - безразмерный коэффициент расхода, зависящий от вязкости и плотности жидкости, перепада давлений в дросселе, геометрии дросселя (определяется экспериментально); S_ок , м² - площадь сечения отверстия (окна) дросселя. Для дросселя с прямоугольным окном площадь окна равна:

S_ок = b y; (4)

b, м – ширина окна; y, м – высота окна; , Н/м³ - удельный вес жидкости; g, м/с² - ускорение силы тяжести;  p, Н/м² - перепад давлений в дросселе  p   p_Г  p₁ - p₂.

Из (3) видно, что объемный секундный расход жидкости через дроссель Q линейно зависит от координаты y.

В регулируемом дросселе все происходящие процессы аналогичны описанным для нерегулируемого дросселя. Такие дроссели (например, золотники) применяются для регулирования расхода и давления потока жидкости. Для регулируемого дросселя S_ок = f (y), где y - перемещение регулируемого дросселя.

Динамические свойства ненагруженной рулевой машинки.

Уравнение, описывающее динамические свойства ненагруженной рулевой машинки, получают из равенства объемных секундных расходов жидкости через золотник и силовой цилиндр рулевой машинки. Схема гидравлической рулевой машинки показана на рис.3.(2).

При работе рулевой машинки управляющий сигнал U_у поступает на управляющее устройство - электромеханический преобразователь (ЭМП), который перемещает распределительное устройство рулевой машинки - золотник (Зол), например, вправо на величину y.

Рис.3.(2). Схема гидравлической рулевой машинки.

Через трубопроводы (Т) в полость 1 силового цилиндра (СЦ) рулевой машинки начинает поступать под высоким давлением рабочее тело – жидкость. Из полости 2 жидкость будет вытекать.

Поскольку при работе рулевой машинки выполняется условие (А), то давление жидкости в правой р₁ и левой р₂ полостях силового цилиндра будет примерно одинаковым и поэтому можно принять давление в обеих полостях силового цилиндра равным p_ц = p₁  p₂.

Поступательное движение штока силового цилиндра с помощью кинематической передачи (КП), в качестве которой чаще всего используется рычажная проводка, преобразуется в угловое отклонение органа управления ЛА – руля (Р_ЛА) на угол δ.

Дальнейший расчет рулевой машинки проводят для системы «рулевая машинка + кинематическая передача + руль ЛА».

Под действием малого перепада давлений  p в полостях силового цилиндра ( p = p₁ - p₂   0), без учета трения и инерционности подвижных частей рулевой машинки, поршень со штоком силового цилиндра начнет перемещаться влево (х - перемещение штока силового цилиндра). Поскольку золотник - это регулируемый гидравлический дроссель то в соответствии с (2) можно считать p₀  p_ц  p′ и p₀  p′ , где р₀ – давление на входе золотника, p′ - давление в магистрали слива.

При малых отклонениях параметров проведем линеаризацию уравнений, описывающих динамику рулевой машинки. При малом перемещении поршня силового цилиндра, считая x  x₁ , можно записать: = tg ₁  ₁ ;  = ₁. Откуда:

= l = и = , (5)

где: х, м – перемещение штока силового цилиндра; , рад – угол отклонения руля ЛА; к_КП - безразмерный коэффициент передачи кинематической передачи; , м∙с^-1 – скорость перемещения штока силового цилиндра; , с^-1 – угловая скорость отклонения руля ЛА; l, м – плечо от штока силового цилиндра к рулю ЛА (плечо рычажной системы).

Момент, развиваемый рулевой машинкой, в общем случае с учетом (5) определяют следующей формулой:

М_рм = S pl =  p, (6)

где S, м² - площадь поршня силового цилиндра без учета площади штока (S _шт  0).

Объемные секундные расходы поступающей и вытекающей жидкости через золотник соответственно равны: Q

Q₁ (7)

Q₂ (8)

В гидравлических рулевых машинках течение жидкости происходит в закрытых магистралях под действием высокого давления, создаваемого источником питания. Это позволяет считать поток жидкости неразрывным. При неразрывном (непрерывном) потоке проходящая через золотник жидкость должна восполнять объем, образовавшийся при перемещении поршня, и объем «потерянный» в результате утечек и «сжатия» (см. далее) жидкости - условие непрерывности потока жидкости:

Q ₁ = Q ₂ = Q _зол . (9)

Приравнивая (7) и (8), получим: p₀ - p_ц = p_ц - p′ . Откуда:

p_ц = (p₀ + p′ ). (10)

Подставляя (10) в (7) или (8), с учетом (9) получим следующее выражение для объемного секундного расхода жидкости через золотник:

Q_зол (11)

Объемный секундный расход в полости силового цилиндра при перемещении поршня с учетом (5) равен:

Q_СЦ . (12)

Из условия непрерывности потока жидкости (9) можно считать, что объемные секундные расходы жидкости через золотник (11) и полости силового цилиндра (12) равны. Приравнивая (11) и (12), с учетом (4) получим:

= = y , (13)

где: , мс^-1 - коэффициент передачи ненагруженной рулевой машинки.

Уравнение (13) описывает динамические свойства ненагруженной гидравлической рулевой машинки.

Считая p′  0, запишем: .

Из уравнения (13) получают скоростную (статическую) характеристику ненагруженной рулевой машинки – рис. 3.(3).

Рис.3.(3). Скоростная характеристика

ненагруженной рулевой машинки (РМ).

На рис.3(3). параметр φ определяет крутизну (добротность) скоростной характеристики рулевой машинки , (Н∙м∙с)^-1. При у = у_max шток рулевой машинки развивает максимальную скорость (скорость холостого хода) и руль ЛА отклоняется с максимальной скоростью .

Насыщение скоростной характеристики при значении z_max обусловлено ограниченным размером окна золотника y_max . Для предотвращения утечек жидкости через золотник при отсутствии управляющего сигнала (U_у = 0) поршни золотника имеют буртики, перекрывающие окна трубопроводов, что приводит к появлению в реальной скоростной характеристике рулевой машинки зоны нечувствительности .

Из уравнения (13) могут быть получены передаточные функции ненагруженной рулевой машинки:

и . (14)

Однако в расчетах рулевой машинки обычно задан не коэффициент передачи рулевой машинки к_РМ, а параметры, связанные с отклонением рулей ЛА - и .

Запишем уравнение (14) в другом виде.

Характеристики

Тип файла документ

Документы такого типа открываются такими программами, как Microsoft Office Word на компьютерах Windows, Apple Pages на компьютерах Mac, Open Office - бесплатная альтернатива на различных платформах, в том числе Linux. Наиболее простым и современным решением будут Google документы, так как открываются онлайн без скачивания прямо в браузере на любой платформе. Существуют российские качественные аналоги, например от Яндекса.

Будьте внимательны на мобильных устройствах, так как там используются упрощённый функционал даже в официальном приложении от Microsoft, поэтому для просмотра скачивайте PDF-версию. А если нужно редактировать файл, то используйте оригинальный файл.

Файлы такого типа обычно разбиты на страницы, а текст может быть форматированным (жирный, курсив, выбор шрифта, таблицы и т.п.), а также в него можно добавлять изображения. Формат идеально подходит для рефератов, докладов и РПЗ курсовых проектов, которые необходимо распечатать. Кстати перед печатью также сохраняйте файл в PDF, так как принтер может начудить со шрифтами.

Список файлов реферата