Pa9new_lab (525027), страница 4
Текст из файла (страница 4)
6На рис. 7 показаны результаты расчета схемы, которые должны быть получены втом случае, если не было ошибок при подготовке схемы к расчету.РИС. 7156. Задания для моделирования динамики технических систем6.1. Анализ электронной схемыВыполните анализ динамики стабилизатора напряжения, эквивалентная схемакоторого приведена на рис. 8.РИС. 81) С помощью графического редактора ПА9 создайте графическое изображениемоделируемой схемы стабилизатора напряжения.Проверьте наличие шины "земля" в схеме!!!Укажите узел "Вход" и узел "Выход" для выдачи на график!!!Задайте следующие параметры элементов:R1=4.3 кОм, R2=200 Ом, R3=600 Ом, R4=1.5 кОм, R5=30 Ом, E2=20 В.Пульсации входного напряжения:(Сигнал синусоидальный)Начальная задержка D=0Период повтора R=1Число импульсов N=-10Постоянная составляющая V0=0Амплитуда A=1Период P=1e-4ТранзисторыVT1, VT2, VT3:ItE=9e-11ItC=5e-11CbE=5e-12CbC=5e-12MFtE=0.026MFtC=0.028tau=2e-8taui=4e-8B=55Bi=0.45RuE=1e6RuC=1e6Упр.ист.E1K=1C=0СтабилитронVD1:Ust=9Ist=0.05Rd=10It=1e-12Cb=1e-12MFt=0.026tau=1e-9Ru=1e6Rb=1016RB=46RC=102) С помощью оператора Dynamic выполните расчет стабилизатора.Установите следующие параметры оператора Dynamic:Метод интегрирования: TrapecВремя интегрирования: 500e-6Smn=1e-16Sst=1e-12Smx=10e-6Acr=1e-4Остальные параметры оставьте по умолчанию.3) Настройте пределы для выдачи графиков входного и выходного напряжения так,чтобы можно было по графикам определять амплитуды пульсаций входного ивыходного напряжения.4) Определите коэффициент стабилизации схемы (отношение амплитудыпульсаций выходного напряжения к амплитуде пульсаций входного напряжения).5) Снимите нагрузочную характеристику стабилизатора, определяя коэффициентстабилизации для следующих значений сопротивления нагрузки:5, 10, 20, 30 и 40 Ом.6) Снимите регулировочную характеристику стабилизатора, изменяя уровеньвходного напряжения (амплитуда пульсаций входногонапряжения должнасоставлять 5% от уровня входного напряжения!!!) и определяя коэффициентстабилизации для следующих значений входного напряжения:5, 10, 20 и 30 В.6.2.
Анализ динамики механической системыВыполните анализ динамики поступательной механической системы (рис.9),состоящей из паровоза, сцепки, вагона и подпружиненного с двух сторон груза.Предполагается, что паровоз трогается с места рывком с усилием в 2 кН.РИС. 917Эквивалентная схема для этой системы приведена на рис. 10:РИС.
10Приложенное усилие моделируется идеальным источником силы F1, которыйравен 2 кН. Инерционные свойства движущихся тел механической системымоделируются массами M1 (паровоз), M2 (вагон) и M3 (груз). Упругие свойства сцепкии пружин моделируются упругостями U1 и U2 (две одинаковые пружинымоделируются одной упругостью U2), имеющими три параметра: длинаэквивалентного упругого стержня (L), площадь поперечного сечения эквивалентногоупругого стержня (S), модуль продольной упругости эквивалентного стержня (модульЮнга - E).Трение колес о рельсы и сопротивлениевоздушного потока моделируются элементами"сухое трение" TR1 и TR3, имеющими четырепараметра (F1, V1, F2, V2) для заданиянелинейной характеристики сила-скорость (F-V)(рис.
11). Так же элементом "сухое трение", но сдругой характеристикой, моделируется трениегруза о пол вагона.РИС. 11Потенциалы узлов эквивалентной схемы соответствуют скоростям тел, массыкоторых подключены к этим узлам. Потоки через элементы схемы соответствуютсилам, действующим на них.1) С помощью графического редактора ПА9 создайте эквивалентную схемумеханической системы.Проверьте наличие базовых узлов в схеме!!!Укажите переменные "Скорость паровоза", "Скорость вагона", “Скорость груза”и “Усилие в сцепке” (поток через упругость U1) для выдачи на график!!!18Задайте следующие параметры элементов:F1=2000 Н, M1=1500 кг, M2=1000 кг, M3=750 кг.Упругость U1L=0.9S=0.15E=20000Упругость U2L=0.1S=0.05E=10000Трение TR1,TR3F1=163V1=1e-4F2=1100V2=1Трение TR2F1=100V1=1e-6F2=110V2=12) С помощью оператора Dynamic выполните расчет механической поступательнойсистемы.Установите следующие параметры оператора Dynamic:Метод интегрирования: TrapecВремя интегрирования: 15Smn=1e-9Sst=1e-4Acr=1e-4Остальные параметры оставьте по умолчанию.3) Настройте пределы для выдачи графиков скоростей и силы так, чтобы можнобыло по графикам оценить следующие выходные параметры моделируемой системы:а) Максимальное усилие в сцепке.б) Период и максимальную амплитуду колебаний вагона и груза.4) Измените какой-либо параметр механической системы и постройте зависимостиопределяемых величин от изменяемого параметра.6.3.
Анализ динамики гидромеханической системыВыполните анализ динамики гидроцилиндра (рис. 12), представляющего собойгидромеханическую систему. Гидравлическая подсистема представлена резервуаром сжидкостью и трубопроводом, механическая - приложенным усилием, упругим штоком,поршнем и корпусом резервуара.РИС. 12Эквивалентная схема для этой гидромеханической системы приведена на рис.
13.19РИС. 13Усилие, приложенное к штоку, моделируется идеальным источником силы F1.Инерционные свойства движущихся тел механической подсистемы (штока и поршня)моделируются массой M1, равной суммарной массе этих тел. Упругие свойства штокамоделируются упругостью U1. Трение скольжения штока о корпус и поршня о корпусмоделируются вязким трением TR1 и TR2.
Давление на выходе трубопроводамоделируется источником давления P1. Инерционные свойства жидкости втрубопроводе и трение жидкости о стенки трубопровода моделируютсягидравлической индуктивностью Lg1, имеющей два параметра (длина трубопровода (l)и площадь поперечного сечения трубопровода (s)), и гидравлическим сопротивлениемRg1, имеющим три параметра (длина трубопровода (l), площадь поперечного сечениятрубопровода (s) и вязкость жидкости (Nu)). Упругие свойства жидкости в резервуаремоделируются гидравлической емкостью Cg1, имеющей два параметра (объемрезервуара (V) и скорость звука в жидкости (Vsnd)). Управляемые источники потока I1и I2 моделируют гираторную связь между разнородными физическими подсистемами.Источник потока I1 в гидравлической подсистеме представляет собой зависимыйисточник расхода, вычисляемый по формуле ro*Sp*Vp, где ro - плотность жидкости, Sp- площадь поршня, Vp - скорость движения поршня (потенциал узла подключенияисточника потока I2 в механической подсистеме), следовательно, коэффициентвлияния механической подсистемы на гидравлическую будет равен ro*Sp.
Источникпотока I2 в механической подсистеме представляет собой зависимый источник силы,вычисляемый по формуле Sp*P, где P - давление в резервуаре (потенциал узлаподключения источника потока I1 в гидравлической подсистеме), следовательно,коэффициент влияния гидравлической подсистемы на механическую будет равен Sp.Интегратор для скорости поршня позволяет определить расстояние, которое пройдетпоршень.Потенциалы узлов механической подсистемы соответствуют скоростям тел,массы которых подключены к этим узлам.
Потоки через элементы механическойподсистемы соответствуют силам, действующим на эти тела.Потенциалы узлов гидравлической подсистемы соответствуют давлениям врезервуаре и трубопроводе. Потоки через элементы гидравлической подсистемысоответствуют расходам жидкости на этих элементах.201) С помощью графического редактора ПА9 создайте эквивалентную схемугидромеханической системы.Проверьте наличие базовых узлов в схеме!!!Укажите переменные "Скорость поршня", "Перемещение поршня" (интегралскорости поршня), “Давление в резервуаре” и “Расход” (поток через гидравлическоесопротивление Rg1) для выдачи на график!!!Задайте следующие параметры элементов:F1=50 кН, M1=5 кг, TR1=TR2=1 кг/с, P1=1000000 Па.УпругостьU1L=2S=0.025E=2e11Гидроемкость Cg1V=0.04Vsnd=1500Источникпотока I1Источникпотока I2Гидросопротивление Rg1K=40C=0K=0.04C=0l=1s=0.005Nu=0.001Гидроиндуктивность Lg1L=1S=0.0052) С помощью оператора Dynamic выполните расчет гидромеханической системы.Установите следующие параметры оператора Dynamic:Метод интегрирования: TrapecВремя интегрирования: 100e-3Smn=1e-16Sst=1e-12Acr=1e-4Остальные параметры оставьте по умолчанию.3) Настройте пределы для выдачи графиков скоростей и силы так, чтобы можнобыло по графикам оценить следующие выходные параметры моделируемой системы:а) Максимальное давление в резервуаре и период колебаний давления.б) Время, за которое поршень пройдет расстояние, равное прямому ходу в 0.1 м.4) Измените какой-либо внутренний параметр гидромеханической системы ипостройте зависимости указанных выходных параметров от изменяемого внутреннегопараметра.216.3.
Анализ динамики гидроподъёмникаВыполните анализ динамики гидроподъёмника (рис. 14), представляющего собойсложную гидромеханическую систему.Рычаг (стрела)ГидроцилиндрГидролинииГрузКлапантормознойУправляющийсигналРаспределительтрёзпозиционныйтрёхлинейныйНапорный клапанИсточник расхода (Q)РИС. 14Эквивалентная схема гидроподъёмника приведена на рис. 15.22РИС. 15Сигнал, управляющий подъёмником, моделируется трапецеидальнымиисточниками сигнала Вх. сигнал1, Вх. сигнал2 и управляемым источником разностипотенциалов E1.
Расход жидкости, обеспечиваемый насосом, моделируется источникомрасхода Q1. Для упрощения моделирования и восприятия технических систем такогорода сложности были спроектированы модели отдельных широко использующихся вконкретной области устройств. Напорные клапаны, обеспечивающие слив жидкости, вслучае превышения допустимых значений давления в гидравлической системе наэквивалентной схеме представлены своими моделями Kn1 и Kn2. Модель напорногоклапана имеет 3 параметра:• Коэффициент утечки (KUT).• Коэффициент пропускания в открытом состоянии (KPR).• Давление, при котором открывается напорный клапан (PN).Для моделирования инерционных свойств жидкости в гидролиниях и трениежидкости о стенки гидролинии также используются уже спроектированные моделигидролиний GL1, GL2 и GL3. Модель гидролинии имеет 4 параметра:• Длина гидролинии (l).• Диаметр гидролинии (d).• Кинематическая вязкость жидкости, протекающей по гидролинии (Nu).• Плотность жидкости, протекающей по гидролинии (Ro).В эквивалентной схеме используется модель гидроцилиндра (GC1), в которой всоответствиисозначениямипараметровосуществляетсявзаимодействиегидравлической и механической систем.
Модель гидроцилиндра имеет 9 параметров:23•••••••••Площадь поперечного сечения штоковой полости (Fs).Площадь поперечного сечения поршневой полости (Fp).Длина мёртвого хода в штоковой полости (Ls).Длина мёртвого хода в поршневой полости(Lp).Масса поршня (M).Сила трения поршня о стенки корпуса (Ftr).Коэффициент упругости стенок корпуса (KUp).Начальное положение поршня (X0).Ход поршня (H).Распределение потока жидкости к полостям гидроцилиндра осуществляется посредствам распределителя трёхлинейного трёхпозиционного, который представленсвоей моделью (Ras1). Модель распределителя имеет 5 параметров:• Динамическая вязкость жидкости (M).• Плотность жидкости (Ro).• Площадь дросселя (B).• Параметр (H) сравнивается с сигналом управления. Если управляющий сигнал <=H, то в распределителе только утечки, иначе – турбулентное сопотивление.• Коэффициент утечки (KU).Клапан тормозной регулирует интенсивность потока жидкости, протекающей погидролинии GL2 в обратном направлении, в зависимости от давления в гидролинииGL3.
В эквивалентной схеме используется модель клапана тормозного (Kt1), имеющая15 параметров:• Динамическая вязкость жидкости (Mu).• Плотность жидкости (Ro).• Параметры с 3-го по 12-ый представляют собой функциональную зависимостьпроводимости клапана в обратном направлении от значения давления на третьемвходе модели клапана тормозного – F(P).• Проводимость утечки, те в обратном направлении (Gu).• Проводимость в прямом направлении (G).• Напорное давление, открывающее клапан в обратном направлении (Pn).Поршень гидроцилиндра механически воздействует на рычаг (стрелу)подъёмника (Рычаг1).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
