5.7. Механическая характеристика.

Д ля замера механической характеристики собирается схема, приведенная ниже. Испытуемый привод закрепляется на стенде. К приводу подводится давление питания, которое контролируется манометром М.

Чтобы получить экспериментальную точку механической характеристики необходимо замерить установившуюся скорость перемещения поршня dy/dt при заданной постоянной нагрузке (усилии сопротивления движению) F_o и при заданном положении струйной трубки (или тока в обмотке управления ЭМП) I_u. Замеры производятся при постоянном давлении питания привода р_z. Замер скорости dy/dt, задание и замер тока управления I_u в обмотках ЭМП производится аналогично, как описано в скоростной характеристике.

Для создания постоянной нагрузки на штоке привода в схеме предусмотрен пневмодвигатель нагружатель (ПДН). Кинематическая схема соединения ПДН и привода ясна из рисунка. При постоянной установившейся скорости перемещения подвижной системы стенда, усилие развиваемое приводом равно усилию на поршне ПДН. Усилие на поршне ПДН (А_пн) определяется давлением р в полости ПДН

F_o = р А_пн

Полость ПДН наполняется сжатым воздухом через кран Кр1. Стравливая воздух через кран Кр2, можно выставить заданное давление в полости ПДН.

При перемещении поршня ПДН изменяется внутренний объем полости ПДН. Для обеспечения постоянства давления р с заданной точностью в схеме предусмотрена дополнительная емкость V_б. Для объема состоящего из емкости баллона V_б, и емкости полости ПДН 2А_пнy_max можно записать для крайних положений поршня двигателя нагружателя на основании уравнения состояния для изотермического процесса

F_o (2А_пнy_max + V_б ) = p_н2V_{б .}

После несложных преобразований получаем

p_н2/ p_н1 = 1 + (2А_пнy_max)/V_б .

Для постоянства усилия F_o необходимо обеспечить постоянство давления p_н . Из приведенного уравнения можно определить погрешность, вносимую правым слагаемым

(2А_пнy_max)/V_б → 0.

Она должна быть минимальной.

Для снятия характеристики в другом квадранте необходимо переключить полости ПДН.

П ример экспериментальной механической характеристики поршневого пневматического привода.

На рисунке ниже приведена схема стенда с механическим способом создания нагрузки на валу привода.

5.8. Определение расхода

В состав основных технических характеристик привода входит потребляемый расход G_z. Сам по себе привод с точки зрения пневмосхемы является достаточно сложным устройством поскольку имеются утечки сжатого газа в различных сочленениях. В соответствии с этим необходимо определять потребляемый расход и желательно прямым измерением для обеспечения точности замера. Ниже рассматриваются два примера достаточно распространенных метода замера потребляемого расхода.

В первом случае последовательно с испытуемым приводом ставится калиброванный дроссель А_др, для которого известны его параметры, проходное сечение А_др и коэффициент расхода μ. Проходное сечение дросселя подбирается так, чтобы режим течения по дросселю был сверхкритическим, т.е p_z/p_вх ≤β_к. Давления р_вх и р_z контролируются образцовыми манометрами М1 и М2. В этом случае расход через дроссель и последовательно с ним соединенный привод будет определяться формулой

G_z = μp_вх А_дрФ(k)Ф(RT).

Недостатком схемы является необходимость применения достаточно высокого входного давления и не учет температуры сжатого газа.

В о второй схеме входное давление определяется давлением питания привода p_z. Но для проведения замеров необходимо испытуемый привод закрепить в герметичном ящике. В герметичный ящик через герметичные разъемы подается давление питания привода и входной сигнал. Давление питания p_z замеряется манометром М. Сжатый газ после прохождения через привод из герметичного ящика выходит в атмосферу через ротаметр, который замеряет расход G_z.

Недостатком схемы является достаточно сложная конструкция герметичного ящика, который должен позволять размещать в нем привод и быть после этого герметичным, т.е. крышка ящика должна быть изготовлена достаточно ответственно.