ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 19.10.2024
Просмотров: 89
Скачиваний: 0
Область допустимой аппроксимации в этом случае оцени вают неравенством o/r-< 1. Для рассматриваемого регулятора (ст/г)>1, а значит выражение (13) дает при расчетах значи тельную погрешность. Результаты расчетов площади золотнико вых окон, подсчитанные по формулам (12) и (13), приведены в табл. 16. Как видим, при отношении (сг/г)>0,5, величина по грешности б быстро возрастает от 8,4% при (ст/г)=0,5 до 20% при (ст/г) = 1.
|
|
|
|
|
Т а б л и ц а |
16 |
|
|
|
|
Площади золотниковых окон при отношении о/г |
|
|
||
Параметры |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,1 |
0,2 |
0,3 |
0,4 |
0,5 |
|
Si |
в ем2 |
0,0596 |
0,1686 |
0,3098 |
0,4770 |
0,6666 |
|
S2 |
в см2 |
0,0587 |
0,1635 |
0,2955 |
0,4470 |
0,6142 |
|
ö в % |
1,4710 |
3,1193 |
4,8392 |
6,7114 |
8,4373 |
||
|
|
|
|
|
Продолжение табл. |
16 |
|
|
|
|
Площади золотниковых окон при отношения о / г |
|
|
||
Параметры |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 ,6 |
0 ,7 |
0 ,8 |
0 ,9 |
1 |
|
Si в см2 |
0 ,8 7 6 3 |
1 ,1 0 4 3 |
1 ,3 4 9 8 |
1 ,6 0 9 9 |
1 ,8 8 5 6 |
||
Sa в см2 |
0 ,7 9 2 7 |
0 ,9 7 9 9 |
1 ,1 7 3 0 |
1,9111 |
1 ,5 7 0 7 |
||
б в % |
1 0 ,5 5 0 4 |
1 2 ,6 9 5 0 |
1 5 ,0 2 1 5 |
1 7 ,4 1 6 6 |
2 0 ,0 4 0 0 |
||
Существенная особенность рассматриваемого серводвигате ля — зависимость перепада давлений на дросселирующих окнах от направления движения золотника и изменения нагрузки. При движении золотника вверх масло из полости под поршнем сило вого цилиндра протекает в масляную ванну (слив). Тогда пере пад давления на дросселирующих окнах
— А» |
(И) |
105
а при движении вниз |
|
|
|
|
ДРз Рак |
Рп> |
(15) |
где ро — давление |
масла в отводящей |
полости золотниковой |
|
пары. |
о б р а т н а я |
с в я з ь . |
Устойчивую работу |
И з о д р о м н а я |
|||
регулятора при малых отклонениях частоты вращения коленча того вала дизеля и быстродействие за счет отключения изодро ма при больших возмущениях обеспечивает изодромная обрат ная связь, имеющая следующие особенности.
1. Пружина изодрома для компенсации сил сухого трения имеет предварительное сжатие, сила которого должна быть больше сил сухого трения, так как только в этом случае поло жение поршня изодрома при равновесии системы будет строго определенным, а значение регулируемой величины — не завися щим от сил трения.
2. Полость изодрома сообщается с масляной ванной двумя путями (без учета утечек через зазоры): при малых перемеще ниях золотника— только через перепускное отверстие пзодрома; при больших перемещениях золотника — через перепускное от верстие и дополнительно открывающееся окно, соединяющее полость изодрома с масляной ванной (величина открытия этого окна пропорциональна перемещению золотника).
Такая конструкция изодрома дает возможность ослабить действие обратной связи при резких изменениях скоростного ре жима. Уравнение равновесия поршня изодрома
L n "Т с2У — F2 Р2 — 0і |
(16)' |
где Ь„ — усилие предварительного сжатия пружины; сг — жест-( кость пружины (компенсирующей); у — координата втулки; F — площадь поршня; р%— давление масла в полости.
Давление масла в полости изодрома можно выразить через
величину утечек масла |
|
|
|
|
(17) |
где f — сечение щели изодрома; |
К 'ут— коэффициент |
утечек. |
Величину утечек можно, выразить как разность приращений |
||
объемов компенсирующей и изодромной полостей, т. е. |
|
|
QyT= Fірх — F2ру, |
(18) |
|
где Fi — площадь поршня компенсирующего цилиндра. |
|
|
С учетом выражений (17) и |
(18), запишем уравнение (16) |
|
равновесия поршня изодрома в виде |
|
|
Ln + с2у ----- {Fjpx — F2py) = 0. |
(19) |
|
106
Преобразовав выражение (19) |
делением всех |
членов на |
fKyT¥=0, получим |
|
|
L J • /Сут + с2у[К'Ут+ |
F\py = FxF2px. |
(20) |
В установившемся режиме ус2 = Ьіь поэтому, обозначив Тн= -={F2J c 2fKyT) и ßii= {F'ifF2), получим уравнение в форме, при нятой в теории автоматического регулирования, т. е.
|
|
{Тнр + 1)У = КТ»рх. |
|
(21) |
|
Сечение щели f |
изодрома при движении его |
поршня |
не |
||
остается |
постоянным, т. е. |
f=fo + inAy*. Если |
перемещение |
||
поршня |
изодрома у |
меньше |
1,6 мм, то Ау* = 0. Если же |
і/> |
|
>1,6 мм, то поршень изодрома при своем движении открывает отверстие, соединяющее полость изодрома со сливной ванной;
при этом Ау* = у—1,6 мм. С учетом имеющейся |
нелинейности |
уравнение движения поршня изодрома можно |
представить в |
виде |
|
(T„p+ l) + ^ A y * = ßHTllPx. |
(22) |
/0 |
|
И з м е р и т е л ь н а г р у з к и . Измерительным |
органом регу |
лятора по возмущению является измеритель нагрузки. Процессы в электрических цепях и элементах, образующих измеритель (датчик) нагрузки, по сравнению с процессами в регуляторе протекают очень быстро. Поэтому измеритель нагрузки можно считать безынерционным элементом. Уравнение движения изме рителя нагрузки имеет вид
h = KN, |
(23) |
где і]— ток выхода измерителя нагрузки; N — мощность; К — коэффициент пропорциональности.
М а г н и т н ы й у с и л и т е л ь . При расчетах электромехани ческих систем автоматического регулирования, содержащих магнитные усилители, последние, обычно, рассматривают как апериодические звенья. При анализе обычно учитывают только нелинейность характеристики магнитных усилителей, опреде ляемую насыщением сердечников, и пренебрегают влиянием вихревых токов, гистерезиса и высших гармонических состав ляющих.
Таким образом, магнитный усилитель с достаточной точно стью может быть представлен в виде апериодического звена первого порядка с передаточной функцией
• ' - . W - f S T T
где /(му — коэффициент усиления по току управления К Fму - постоянная времени.
107
Приняв указанные допущения, а также учитывая ток обрат ной связи по перемещению штока исполнительного органа бло ка нагрузки, получим уравнение движения агрегатного магнит ного усилителя
(Тщ р+ 1)іі = і1 — I'«,, |
(24) |
где іг — ток выхода магнитного усилителя; t'i— ток управления, равный току выхода измерителя нагрузки; ідп — ток выхода дат чика перемещения.
Э л е к т р о м е х а н и ч е с к и й п р е о б р а з о в а т е л ь . Учи тывая большую мощность электромеханического преобразова теля, тяговое усилие которого значительно превышает силы со противления центрирующих пружин и реакции струи масла в момент трогания золотника, его рассматривают, как безынер ционное пропорциональное звено, описываемое уравнением
К 2,(^2 — t*2i |
(25) |
где Ог — выходная координата преобразователя, равная переме щению золотника гидроусилителя блока нагрузки; і2— ток управления электродинамического преобразователя, равный току
выхода магнитного усилителя; |
Кг — коэффициент пропорцио |
нальности. |
н а г р у з к и . Конструктивно |
Г и д р о у с и л и т е л ь б л о к а |
|
гидроусилитель регулятора нагрузки двухимпульсного регуля |
|
тора представляет собой серводвигатель одностороннего дейст вия. Он отличается от серводвигателя регулятора по отклонению меньшей площадью поршня силового цилиндра и не имеет ком пенсирующего цилиндра, а также штока и пружины жесткой обратной связи. По аналогии с серводвигателем блока регуля тора по отклонению (частоты вращения), серводвигатель блока
нагрузки с достаточной точностью можно представить |
в виде |
интегрирующего звена, описываемого уравнением |
|
р х г = - ^ , |
(26) |
*->3 |
|
где хг — координата штока; Qг— количество масла, поступаю щего под поршень; S 3— площадь поршня.
Дросселирующие окна золотниковой втулки имеют почти прямоугольную форму, поэтому зависимость расхода масла че рез окна втулки от хода золотника является практически линей ной функцией. Ограничения расхода масла при его впуске и сливе определяются площадью проточки золотника и соответ ственно равны
Qsn = Qcn = 59 мм2.
Расходную характеристику серводвигателя определяют из предположёния постоянства давления масла в аккумуляторах и
108
постоянства перепада давлений в маслопроводах. При расчете
избыточное |
давление |
масла принимают |
равным 2,5 кгс/см2. |
|||
Д а т ч и к п е р е м е щ е н и я ш т о к а с е р в о д в и г а т е л я . |
||||||
В комбинированной системе регулирования управляющее |
воз |
|||||
действие по возмущению должно быть пропорционально |
на |
|||||
грузке, а максимальный сигнал выхода должен |
обеспечивать |
|||||
полную компенсацию |
возмущения. |
Для |
осуществления |
этих |
||
требований |
предусмотрена обратная |
связь |
по |
положению |
ис |
|
полнительного органа, которая обеспечивает следящий режим работы серводвигателя.
Для образования сигнала обратной связи в регуляторе уста новлен индуктивный датчик, приращение индуктивного сопро тивления которого прямо пропорционально перемещению его сердечника. Индуктивный датчик включен в одно из плеч моста подающего сигнал разбаланса (после его усиления транзистор ным усилителем) в управляющую обмотку магнитного усили теля.
Датчик перемещения является апериодическим звеном пер вого порядка с постоянной времени Тдп<0,01 с. Постоянная времени датчика мала по сравнению с постоянной времени дру гих элементов схемы, поэтому влиянием инерционности датчика
можно пренебречь и считать его безынерционным |
звеном. |
Тогда |
|
1"дп — К д п х 2 > |
(27) |
где х2— координата штока серводвигателя регулятора по воз мущению; Кт — коэффициент пропорциональности.
Уравнение, характеризующее величину открытия дроссели рующих окон, имеет вид
|
1 N II ь |
|
где о — площадь окон. |
|
Уравнение жесткой обратной связи имеет вид |
! |
г = Ах, |
(28)
(29)
где А — коэффициент обратной связи. |
система |
автоматического |
|||
Таким образом, рассматриваемая |
|||||
регулирования с достаточной |
точностью может |
быть |
описана |
||
следующими уравнениями: (5) |
и (6) |
— для |
дизель-генератора; |
||
( 7) — для муфты измерителя |
(золотника); |
(10)— для поршня |
|||
серводвигателя; (21)— для изодрома; |
(28)— для величины от |
||||
крытия дросселирующих окон; |
(29) — для |
жесткой |
обратной- |
||
связи; (23) — для измерителя нагрузки; (24)— для магнитного усилителя; (26)— для поршня гидроусилителя блока нагрузки; (27) — для датчика перемещения; (25)— для электромеханиче: ского преобразователя. ’
В приведенных уравнениях (5) — (7);; (10), (21), (23) — (29) значения параметров и коэффициентов, определенные аналити—
109