Анализ и синтез гидравлических следящих приводов с обратными связями по нагрузке
Понятие и функциональные особенности золотниковых усилителей, направления их использования в гидравлических следящих приводах и устройствах гидроавтоматики. Синтез компенсирующих цепей. Принципы действующих гидроприводов с обратными связями по нагрузке.
Рубрика | Производство и технологии |
Вид | статья |
Язык | русский |
Дата добавления | 18.10.2013 |
Размер файла | 17,2 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Размещено на http://www.allbest.ru/
Анализ и синтез гидравлических следящих приводов с обратными связями по нагрузке
В гидравлических следящих приводах и устройствах гидроавтоматики широко используются золотниковые усилители благодаря линейности расхода жидкости от управляющего сигнала, простоте конструкции и надежности в работе. Однако им присущ так называемый дроссельный эффект, сущность которого заключается в уменьшении расходов через дросселирующие щели вследствие падения давления при возрастании нагрузки. Это отрицательно сказывается на работе следящего гидропривода, так как снижает скорость, увеличивает тяговую ошибку слежения и ухудшает динамику [1].
С позиции системного подхода к проектированию следящих приводов под нагрузкой понимают комплекс внешних статических и динамических сил (или моментов сил), действующих на исполнительный орган. В теории автоматического регулирования используется аналогичный термин - возмущение. К составляющим комплекса можно отнести силы производственных сопротивлений, тяжести, инерции, трения и др. В общем случае они могут быть нелинейными, нестационарными или случайными функциями.
Задача компенсации возмущений аналогична такой же задаче в теории автоматического регулирования по стабилизации, то есть поддержанию заданного постоянства во времени значения одной (или нескольких) регулируемой величины вне зависимости от возмущающих воздействий, стремящихся отклонить регулируемую величину от заданного значения. Для следящих гидроприводов регулируемой величиной можно считать скорость слежения V, (ее заданное значение ), а возмущающим воздействием - нагрузку R, имеющую заданное (установившееся) значение .
Количественную оценку эффективности компенсации нагрузки дает безразмерный коэффициент компенсации k равный частному от деления малого относительного изменения скорости слежения на малое относительное изменение нагрузки , то есть . Для рабочей полости гидродвигателя без учета утечек
; ; ,
где Q - алгебраическая сумма потоков жидкости, поступающих и вытекающих в рабочую полость, F - эффективная площадь рабочей полости, p - давление в рассматриваемой полости, p0 - установившееся значение давления p.
Тогда коэффициент компенсации может быть записан в виде
.
В пределе малые изменения заменяются дифференциалами
.
Идеальная компенсация может быть достигнута при k стремящимся к нулю, что возможно при выполнении условия
,
которое совпадает с выражением, приведенным в работе [2].
Так как возмущающих воздействий может быть несколько, то при анализе следящих приводов вычисляют коэффициент компенсации, характеризующий влияние каждой из составляющих. Когда возмущающие воздействия регулярные и взаимно независимые, то по принципу суперпозиции общее влияние на скорость слежения равно алгебраической сумме этих воздействий. Если же дестабилизирующие воздействия нерегулярные (случайные), то их совместное влияние оценивается геометрической суммой отдельных воздействий.
Конечно, полностью компенсировать влияние возмущений в широком диапазоне их изменения возможно лишь при определенных параметрах основной и компенсирующей цепи следящего гидропривода. Реализовать эти параметры в соответствии с теоретическими зависимостями в реальных гидроприводах можно лишь приближенно, однако даже частичная компенсация возмущений дает существенный эффект. Степень приближения может оцениваться коэффициентом компенсации, например, при анализе или синтезе нескольких вариантов. Примеры конструктивных и схемных решений таких следящих гидроприводов, результаты исследований их характеристик приведены в работах [3,4,5].
Гидравлические следящие приводы отличаются от прочих гидроприводов своей структурой, то есть системой взаимосвязи полостей гидродвигателя с подводом жидкости от насоса, со сливом и между собой. Для того чтобы анализировать уже разработанные гидроприводы, синтезировать новые конструкции, сравнивать их между собой, предпочтительнее иметь простые наглядные структурные схемы. Так как основу таких следящих гидроприводов составляют гидроусилители мощности, возможно, их структурное представление в виде цепей с регулируемыми (переменными) и нерегулируемыми (постоянными) дросселирующими элементами по мостовой или полумостовой схеме.
В качестве примера рассмотрим в табличном виде структурные схемы для наиболее распространенных гидроусилителей.
В крайней левой колонке представлены обычные схемы гидроусилителей, в следующей колонке (исполнение 1) штриховой линией показано воздействие по нагрузке на проходные сечения управляющих элементов, в следующей (исполнение 2) - штриховой линией отмечено воздействие на проходные сечения постоянных дросселей, если они имеются в обычной схеме, в крайней справа (исполнение 3) обратная связь по нагрузке реализуется путем воздействия на создаваемые дополнительно элементы компенсации.
Структурная классификация графически отражает выражение (1), применительно к вариантам гидроусилителей, показывает точки подключения, и количество элементов компенсации. Она может быть распространена на другие варианты гидроусилителей, например, с управляющими элементами типа сопло-заслонка.
Синтез компенсирующих цепей для конкретного варианта гидроусилителя не может быть выполнен однозначно: различные исполнения (1, 2 или 3) могут возникнуть при выборе места включения компенсирующей цепи. Еще больше возможностей появляется при выборе конструкции элементов компенсации, например, в виде регулируемых дросселей: золотниковых (цилиндрических или плоских), игольчатых, шариковых, типа сопло-заслонка. В зависимости от требований к приводу наилучшим будет исполнение, обеспечивающее заданный уровень компенсации при наименьшей сложности компенсирующей цепи или же обеспечивающей максимальную компенсацию влияния возмущения. При модернизации приводов удобно использовать исполнение 3, когда к существующему гидроусилителю подключают дополнительные элементы компенсации. Приведенные примеры структурной классификации однокаскадных гидроусилителей позволяют установить возможную структуру многокаскадных приводов, в том числе электро- или пневмогидравлических, путем различных сочетаний гидроусилителя с компенсацией нагрузки с другими каскадами. Для полной оценки компенсации влияния возмущения в синтезированном приводе следует по передаточной функции вычислить коэффициенты ошибки, построить амплитудно-частотную и переходные характеристики. Для оптимизации проектирования можно применять интегральные оценки качества [6]. Если возмущения являются случайными функциями времени с известными статистическими характеристиками, то следящий гидропривод может быть синтезирован так, что его среднеквадратичное значение ошибки будет минимальным.
В заключении следует отметить, что в отличие от традиционных гидравлических схем, отражающих конструкцию конкретного следящего гидропривода, структурные схемы удобно применять уже на ранних поисковых этапах проектирования, анализе и синтезе приводов. Их можно использовать и при объяснении принципов функционирования действующих гидроприводов с обратными связями по нагрузке.
Список литературы
золотниковый усилитель гидропривод
1. Гидропривод и гидропневмоавтоматика станков /Федорец В.А., Педченко М.Н., Пичко М.Н. и др.-К.: Вища шк., 1987. - 375 с.
2. Viersma T.J. Investigation into the accuracy of hydraulic servomotors // Philips Res. Reports 1961, 16, p. 507-596, 1962, 17, p. 20-78.
3. Тумаркин М.М. Гидравлические следящие приводы.-М.: Машиностроение, 1966. - 296 с.
4. Коробочкин Б.Л., Тихенко В.Н. Гидравлическая следящая система с обратной связью по нагрузке. // Пневматика и гидравлика. Приводы и системы управления. - М.: Машиностроение, 1978. - Вып.5. - С. 158-167.
5. Тихенко В.Н. Повышение точности гидрокопировальной системы прецизионных токарных станков // Металлорежущие станки: Респ. межвед. научно-техн. сб., 1983. - Вып. 11. - С. 106-112.
6. Тихенко В.Н., Гнатюк А.П., Волков А.А. Использование интегральных оценок качества при разработке следящих гидроприводов с обратными связями по нагрузке // Труды международной научно-технической конференции, К.; НТУУ КПИ, 1998. - Том1. - С. 86-89.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Понятие гидропривода. Описание особенностей типовых гидравлических приводов станочного оборудования. Изложение основных принципов их проектирования, а также методики и основных этапов расчета гидравлических систем гидроприводов станочного оборудования.
учебное пособие [3,4 M], добавлен 26.12.2010Выбор элементов следящего привода: исполнительного двигателя, электромашинного усилителя, чувствительного элемента. Синтез системы управления методом типовых нормированных характеристических уравнений. Исследование и анализ разработанной системы.
курсовая работа [1,4 M], добавлен 07.09.2014Структурная схема гидравлических приводов. Классификация и принцип работы гидравлических приводов по характеру движения выходного звена гидродвигателя, по возможности регулирования, по схеме циркуляции рабочей жидкости, по типу приводящего двигателя.
реферат [528,2 K], добавлен 12.04.2015Особенности и принципы работы гидравлических реле давления и времени. Характеристика основных способов разгрузки насосов от давления. Суть дроссельного регулирования. Гидравлические линии. Эксплуатация объемных гидроприводов в условиях низких температур.
контрольная работа [190,2 K], добавлен 10.02.2015Требования, предъявляемые к рабочим жидкостям гидравлических систем. Классификация и обозначения гидравлических масел в отечественной практике. Связь молекулярной структуры жидкостей с их физическими свойствами. Очистка и регенерация рабочих жидкостей.
контрольная работа [2,5 M], добавлен 27.12.2016Исследование и анализ динамического поведения механической системы с упругими связями с помощью основных теорем и принципов теоретической механики. Составление дифференциального уравнения движения механической системы и определение реакций движения.
контрольная работа [1,0 M], добавлен 23.09.2010Постановка задач проекта. Синтез кинематической схемы механизма. Синтез рычажного механизма. Синтез кулачкового механизма. Синтез зубчатого механизма. Кинематический анализ механизма. Динамический анализ механизма. Оптимизация параметров механизма.
курсовая работа [142,8 K], добавлен 01.09.2010Характеристика гидроприводов главного движения для перемещения рабочего органа станка. Анализ основных параметров гидравлических двигателей. Построение диаграмм расходов и перепадов давлений, расчеты насоса, мощности и приводного электродвигателя.
курсовая работа [457,9 K], добавлен 26.10.2011Понятие и классификация гидравлических машин, их разновидности и функциональные особенности. Общая характеристика и свойства насосов, параметры и факторы, которые на них влияют. Основное уравнение турбомашин. Характеристики центробежного насоса.
презентация [491,3 K], добавлен 14.10.2013ОАО "СКДМ" как крупнейший в России завод по производству мобильных быстровозводимых зданий контейнерного типа системы "Мобикон". Анализ видов лазерной резки. Знакомство с этапами разработки гидравлических прес-ножниц для профилирующей линии ЛПБ-40.
дипломная работа [1,5 M], добавлен 09.11.2016Изнашивание при сухом трении, граничной смазке. Абразивное, окислительное и коррозионное изнашивание. Причины, обусловливающие отрицательное влияние растворенного воздуха и воды на работу гидравлических систем. Механизм понижения выносливости стали.
контрольная работа [1,7 M], добавлен 27.12.2016Структура и классификация технологического оборудования. Энергетическое, транспортное и технологическое промышленное оборудование. Использование комбинированных дизельно-электрических, дизельно-гидравлических или электро-гидравлических двигателей.
презентация [79,6 K], добавлен 22.10.2013Синтез кулачкового механизма и построение его профиля. Кинематический синтез рычажного механизма и его силовой расчет методом планов сил, определение уравновешивающего момента. Динамический анализ и синтез машинного агрегата. Синтез зубчатых механизмов.
курсовая работа [744,1 K], добавлен 15.06.2014Способы проектирования гидросхемы приводов, которая предназначена для автоматизации основных операций, выполняемых на машине для сварки трением при использовании элементов гидроавтоматики. Подбор гидроцилиндров, выбор насосной станции. Расчет потерь.
курсовая работа [184,3 K], добавлен 28.02.2011Теория рабочего процесса одновинтовых гидравлических машин с точки зрения влияния упругих свойств эластичной обкладки статора. Определение напряженно-деформированного состояния рабочих органов с использованием пакетов прикладных программ SolidWorks.
научная работа [2,0 M], добавлен 11.04.2013Структурный анализ и синтез плоского рычажного механизма, его кинематический и силовой расчет. Построение схем и вычисление параметров простого и сложного зубчатых механизмов. Звенья кулачкового механизма, его динамический анализ. Синтез профиля кулачка.
курсовая работа [1,4 M], добавлен 29.12.2013Динамический синтез и анализ плоского механизма. Расчет планетарной ступени и синтез цилиндрической зубчатой передачи эвольвентного профиля. Синтез кулачкового механизма. Графическое интегрирование заданного закона движения. Построение профиля кулачка.
курсовая работа [793,0 K], добавлен 18.01.2013Анализ и синтез автоматизированной электромеханической системы. Элементы структурной схемы. Определение передаточных функций системы. Проверка устойчивости исследуемой системы методом Гурвица и ЛАЧХ-ЛФЧХ, оценка ее быстродействия и синтез, расчет.
курсовая работа [1,1 M], добавлен 18.05.2011Синтез системы управления механизма машины-автомата по заданной тактограмме, схема управления на пневматических элементах, формулы включений. Синтез рычажного механизма по коэффициенту неравномерности движения, определение реакций в кинематических парах.
курсовая работа [204,6 K], добавлен 24.11.2010Составление расчетных схем. Определение сил, действующих на гидроцилиндры. Расчет основных параметров гидравлических двигателей. Расчет требуемых расходов рабочей жидкости, полезных перепадов давлений в гидродвигателях. Тепловой расчет гидропривода.
курсовая работа [1,4 M], добавлен 26.10.2011