3.2. Исследования динамических характеристик газогидравлического источника питания

В главе 2 была проведена методика расчета энергомассовых показателей газогидравлического рулевого привода с вытеснительным источником питания и выбора оптимальных параметров источника питания с учетом зависимости непроизводительного расхода от вязкости жидкости. По данной методике были рассчитаны оптимальные параметры источника питания, при которых происходит минимальное рассеивание избыточной энергии:

- Минимальное давление нагнетания для перемещение нагрузки одной рулевой машины со скоростью V_max, (см. Приложение 1)

- Минимальное давление нагнетания p_v=19,4 МПА для перемещение нагрузки двумя рулевыми машинами с суммарной скоростью 1,4V_max.( см. Приложение 1, п. 3.2)

- Площадь горения газогенератора S_1,4v =0,003 м² (см. Приложение 1, п. 3.1, п. 3.2)

- Полезный расход потребляемой рулевой машиной при движении с максимальной скоростью V_max определяется зависимостью вида:

Q_рм= А*V_max=0,000181 м³/с

- Непроизводительный расход жидкости определяется зависимостью вида:

,

где

Для того, чтобы привод с газогидравлическим источником питания, вышел на заданный режим работы и смог отработать заданный сигнал, используется разделка газогенератора, т.е с 0 по 1 секунду площадь горения составляет 5S_1,4v, в результате давление в газогенераторе за короткое время достигает 20 Мпа, а уже с 1 секунды и далее площадь горения - S_1,4v.

Как было раннее показано, динамические характеристики привода должны удовлетворять следующим условиям:

а) При движении 1-ой рулевой машины с максимальной скоростью Vmax, потребляется расход при этом на штоках рулевых машин формируется результирующее усилие F, тогда давление не должно быть ниже p₀

б) При движении 2-х рулевых машин со скоростью 0,7Vmax, потребляется расход при этом давление не должно быть ниже p_v;

Таким образом, результаты моделирования получены при следующих числовых значениях:

S_1,4v =0,003 м², при эксплуатации системы в диапазоне t=0…40ºС, , v=0,62, , T=1200ºК, A=0,00885 1/с, , м⁴/H, V=0,001 м³, =25 МПа, Р_v=19,4 Мпа

Рассмотрим результаты моделирования при различных входных сигналах в привод:

1. Переходный процесс давления нагнетания при t=0 ºС и входном сигнале вида -

Таким образом, в качестве входного сигнала газогидравлического источника питания задается непроизводительный расход Q_ут, а с 10 секунды дополнительный скачок расхода жидкости Qрм=0,000181 м³/с, что физически означает отработку одной рулевой машиной сигнала (т.е движения с максимальной скоростью), для отклонения объекта управления, при этом суммарный расход составляет - . Как видно из рис. 3.3 установившееся значение давления нагнетания не просаживается ниже p₀=25 МПа, что означает, что у рулевой машины будет достаточно располагаемой мощности на выходном валу для отработки сигнала управления.

Р(t)

t, с

Q(t)

Рис. 3.3 Переходный процесс давления в газогенераторе при t=0 ºС

2. Переходный процесс давления нагнетания при t=40 ºС и входном сигнале вида -

В данном случае суммарный расход с 3 секунды также как и в первом случае составляет - . По рис. 3.4 и можно заметить, что при температуре t=40ºС установившемся значением давления нагнетания является 29,6 МПа., что позволяет сделать вывод, что выбраны правильные параметры клапана.

Р(t)

t, с

Q(t)

Рис. 3.4 Переходный процесс давления в газогенераторе при скачкообразном изменении расхода Q и t=40 ºС

3. Переходный процесс давления нагнетания при t=0ºС и входном сигнале вида - .

На рис. 3.5 представлен переходный процесс давления и площади проходного сечении клапана (в масштабе 1 : 3000000) в газогидравлическом источнике питания при скачкообразном изменении расхода на при t=0 ºС. Как видно из рис. 3.5 с 10 секунды при просаживании давления ниже p₀=25 МПа, клапан имеет минимальное сечение и не оказывает влияния на давление нагнетания.

Q(t)

p(t)

G

t, с

Рис. 3.5 Переходный процесс давления и площади проходного сечении клапана при скачкообразном изменении расхода Q при t=0 ºС, где Р(t) –давление нагнетания, Q(t) – расход, G площадь проходного сечения клапана (в масштабе 1 : 3000000)

Также, на основании графика, представленного на рис. 3.5 можно сделать вывод, что при скачкообразном изменении расхода на давление нагнетания не просаживается ниже p_v =19,4 МПа следовательно, у рулевых машин будет достаточно располагаемой мощности для отработки сигнала.