
- •Общие положения
- •1. Принципы построения эгсп с дроссельным регулированием
- •2. Предварительный расчет эгсп с дроссельным регулированием
- •1.Построение расчетной схемы эгсп
- •2.Выбор рабочей жидкости и номинального рабочего давления Рном.
- •3. Расчет конструктивных параметров и выбор гидроцилиндра
- •4. Выбор эгу
- •5. Определение параметров ос
- •6. Определение добротности Dэгсп и расчет коэффициента передачи электрического блока Кэб
- •7. Оценка устойчивости эгсп
- •8. Коррекция эгсп
- •3. Пример расчета
- •4 . Индивидуальное задание
- •Список рекомендуемой литературы
7. Оценка устойчивости эгсп
Выполняется по приближенной линейной модели ненагруженного привода, структурная схема которой приведена на рис.2.
Рис.2. Структурная схема линейной модели
Механическая постоянная времени определяется по выражению
здесь Ец - приведенный модуль упругости гидроцилиндра. Рекомендуется принять Eц = (0,85 ... 0,95) Е , где Е - модуль упругости рабочей жидкости.
Коэффициент относительного демпфирования гидроцилиндра на стадии предварительного расчета следует задать
𝛏ц=0,1…0,3 (11)
Коэффициент относительного демпфирования 𝛏у и постоянная времени Ту ЭГУ оцениваются по его паспортным данным
где
- частоты ( Гц) при сдвиге фаз соответственно
на -45° и 90°.
При получении передаточной функции для упрощения расчетов, необходимо понимать, что добротность ЭГСП - есть коэффициент усиления разомкнутой системы
Согласно структурной схеме (рис.2.) передаточная функция ЭГСП
Рис.2. структурна схема
Здесь
(15)
Проверку устойчивости рекомендуется произвести по критерию Гурвица. Для системы 5-го порядка, имеющей передаточную функцию вида (14), требуется при положительных коэффициентах а1 … а5 выполнение неравенств
8. Коррекция эгсп
Производится в обязательном порядке при отрицательном результате оценки устойчивости.
Для устойчивого ЭГСП рекомендуется выполнить расчет на ЭВМ переходного процесса, дать анализ качества регулирования и при необходимости выполнить коррекцию.
Для ЭГСП применимы методы коррекции, используемые в проектировании гидромеханических следящих приводов [1...3]. Однако, при разработке ЭГСП из готовых модулей коррекцию наиболее проще осуществить с помощью электрических устройств. На стадии предварительного расчета следует установить тип корректирующего звена и место его постановки в электрической цепи.
3. Пример расчета
Условие. Выполнить предварительный расчет ЭГСП специального технологического оборудования для следующих исходных данных: максимальное усилие Rmax=6кH;
максимальная скорость слежения без нагрузки Vmax=0,075 м/с;
максимальная погрешность слежения Еmax= 0,5 мм;
ход Н = 250 мм; приведенная масса подвижных частей m=150 кг.
Строим схему ЭГСП (рис.3), используя в качестве ГД гидроцилиндр с двусторонним штоком, а электрическую ОС формируем посредством потенциометра.
Рис.3. Расчетная схема
Выбираем [4] рабочую жидкость - минеральное масло ИГП-30 У38 101413-78. Ориентируясь на технические данные гидроцилиндров по ОСТ2 Г25-1-86, принимаем номинальное рабочее давление Рном=2,5МПа.
Оцениваем эффективную площадь гидроцилиндра, м2
Задаемся соотношением и определяем диаметр поршня, м
выбираем (см.прилож. 1) серийно выпускаемый гидроцилиндр 411- 80мм, х 40 х 250 - 04 ОСТ2 Г25-1-86 с двусторонним штоком, имеющий D=80 мм, dшт= 40 мм, Н = 250 мм. Уточняем значение эффективной площади, м2
При выборе ЭГУ ориентируемся на технические данные дросселирующих гидрораспределителей типа УЭ85 и типа MOOG- 62 (см. прилож. 2 и 3), у которых паспортное значение расхода указывается при перепаде давлений ∆Рэгу=7МПа
Подсчитываем условное значение расхода для выбора ЭГУ согласно (3), л/мин
В качестве ЭГУ
используем дросселирующий гидрораспределитель
- УЭ85-32-20, имеющий при ∆Рэгу=7
МПа расход Qэгy
=32 л/мин, что удовлетворяет условию (3).
Устанавливаем параметры, необходимые
в дальнейших расчетах: номинальный ток
управления
=
200 мА, частота при сдвиге фаз на -45°
=90
Гц; на -90°
=
200 Гц.
Производим оценку коэффициента усиления по расходу при нагруженном приводе. Положив подведенное давление = ( 0,75 ... 0,85 ) Рном=0,82,5106=2106 Па.
Для оптенциометра принимаем напряжение питания Uп=27 В и определяем коэффициент передачи ОС, В/м
Назначаем добротность ЭГСП, 1/с
по значению которой устанавливаем коэффициент передачи электрического блока , 1/Ом
7. Принимаем приведенный модуль упругости гидроцилиндра Ец= 0,9 Е = 0,9 1,4 109 = 1,26 109 Па (согласно [4] для минерального масла ИГП-30 S = 1400 МПа) и коэффициент относительного демпфирования 𝛏ц = 0,25.
Оцениваем механическую постоянную времени гидроцилиндра, с
Устанавливаем значение постоянной времени и коэффициента относительного демпфирования ЭГУ
Определяем параметры передаточной функции ЭГСП ( 14 ) по выражениям ( 15 )
Имеем
Проверка устойчивости по Гурвицу согласно (16) дает положительный результат
=
Рис. 6 Переходной процесс
8. Расчет в МАТLAB переходного процесса представлен на рис. 6. Для повышения качества регулирования следует рекомендовать установку в электрической цепи звена предварения сигнала ОС Uос с целью уменьшения колебательности и звена предварения сигнала рассогласования UЕ с целью увеличения быстродействия.