БЭМЗ полищук доки / 2020 / Оборудование / ДИССЕРТАЦИЯ ВАК для нац библиотеки Савчук
.pdf
1 и 2 – процессы, соответствующие гармоническому закону изменения возмущающих воздействий со значениями амплитуды и периода соответственно
0,015 м; 2 с и 0,03 м; 4 с
Рисунок 3.24. – Изменение давления рабочей жидкости в силовом гидроцилиндре
При возмущающих воздействиях для амплитуд и периодов 0,015 м и 2 с, а также 0,03 м и 4 с изменение давления соответственно находится в пределах
2,2…3,7 МПа и 2,2…3,8 МПа.
Давление рабочей жидкости вызывает перемещение штока силового гидроцилиндра в диапазоне 0,085…0,115 м в случае возмущающего воздействия с амплитудой и периодом 0,015 м и 2 с, а также – 0,066…0,128 м в случае возмущающего воздействия с амплитудой и периодом 0,03 м и 4 с (рисунок 3.25).
1 и 2 – процессы, соответствующие гармоническому закону изменения возмущающих воздействий со значениями амплитуды и периода соответственно 0,015
м; 2 с и 0,03 м; 4 с
Рисунок 3.25. – Перемещение штока силового гидроцилиндра
Изменение глубины обработки почвы в случае замкнутой и разомкнутой систем показано на рисунке 3.26.
61
а)
б)
а и б – процессы, соответствующие гармоническому закону изменения возмущающих воздействий со значениями амплитуды и периода соответственно 0,015 м; 2 с и 0,03 м; 4 с, разомкнутой (1) и замкнутой (2) систем управления Рисунок 3.26. – Изменение глубины обработки почвы рабочими органами
Для сравнительной оценки точности обеспечения глубины обработки почвы замкнутой и разомкнутой систем используем величину коэффициента вариации, который показывает различие значений глубины обработки за один и тот же промежуток времени. Наилучшей оценкой генерального среднего квадратического отклонения δ является исправленное среднее квадратическое отклонение, или стандарт [75]
|
|
|
|
1 |
|
n |
|
2 . |
|
s2 |
|
|
|||||
s |
|
|
а |
а |
||||
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
i |
s |
|
|
|
|
n |
|
1 i 1 |
|
|
|
Коэффициент вариации Vа глубины обработки а равен отношению исправленного выборочного среднего квадратического отклонения s к заданному значению as:
V |
s |
100% . |
(3.8) |
а аs
В таблице 3.3 приведены результаты теоретических исследований влияния структуры системы и величины входного воздействия на коэффициент вариации глубины обработки почвы (3.8) при гармонических возмущающих воздействиях.
Таблица 3.3. – Неравномерность глубины обработки почвы при гармонических входных сигналах
Структура |
y, м; |
Т, с |
Va, % |
|
Замкнутая система |
0,015 |
2 |
8,2 |
|
0,03 |
4 |
7,8 |
||
|
||||
Разомкнутая система |
0,015 |
2 |
28,2 |
|
0,03 |
4 |
55,7 |
||
|
||||
|
62 |
|
|
Сравнительный анализ результатов, приведенных в таблице, показывает, что агротехнические требования выполняются при функционировании замкнутой системы.
Для более полного изучения свойств привода, содержащего нелинейности в своей структуре, следует ввести детерминированное возмущающее воздействие с переменными во времени параметрами, которое имеет постоянную по модулю скорость, но различные амплитуды и периоды в рамках одной реализации. На рисунке 3.27 изображен входной сигнал этой системы при треугольном законе изменения возмущающего воздействия в случае вертикального перемещения опор- но-приводных колес с резиновыми шинами.
Рисунок 3.27. – Кинематические возмущения на входе динамической системы
Отклики системы при упомянутом возмущающем воздействии изображены на рисунках 3.28; 3.30…3.32.
Рисунок 3.28. – Перемещение остова машины в точке расположения опорно-приводного колеса
63
Рисунок 3.29. – Изменение управляющих токов при подъеме навесного устройства
Рисунок 3.30. – Изменение управляющих токов при опускании навесного устройства
Рисунок 3.31. – Изменение давление рабочей жидкости в гидроцилиндре
64
Рисунок 3.32. – Перемещение штока гидроцилиндра
Анализ рабочих процессов показывает, что характер протекания и их параметры по своим величинам близки к количественным результатам, полученным при исследовании системы с синусоидальными возмущениями.
На рисунке 3.33 проиллюстрировано изменение глубины обработки почвы рабочими органами в случае замкнутой и разомкнутой систем управления при треугольном законе изменения возмущающего воздействия.
1 и 2 – разомкнутая и замкнутая системы управления Рисунок 3.33. – Изменение глубины обработки почвы рабочими органами
В таблице 3.4 приведены результаты теоретических исследований влияния структуры системы и величины входного воздействия на коэффициент вариации глубины обработки почвы (3.8) при возмущающем воздействии с переменными параметрами.
Сравнительный анализ результатов показывает, что агротехнические требования выполняются при функционировании замкнутой системы.
65
Таблица 3.4. – Влияние структуры системы на неравномерность глубины обработки почвы при возмущающем воздействии с переменными параметрами
Структура |
Va, % |
Замкнутая система |
7,5 |
|
|
Разомкнутая система |
55,7 |
|
|
При расположении высотного датчика в зоне соединительного звена (см.
рисунок 2.7) приведены графики, отражающие влияние гармонического возмущающего воздействия при различных значениях его периода (рисунок 3.34) на выходные характеристики рабочих процессов электрогидравлического привода
(рисунки 3.35; 3.37…3.40).
1 и 2 – периоды возмущающего воздействия Те=5,5 с и Те=10 с Рисунок 3.34. – Возмущающее воздействие со стороны соединительного устройства
1 и 4 – электромагниты подъема и опускания при периоде возмущающего воздействия Те =5,5 с; 2 и 3 – электромагниты подъема и опускания при периоде возмущающего воздействия Те =10 с
Рисунок 3.35. – Изменение управляющего напряжения на обмотках электромагнитов регулятора
66
Как следует из анализа рисунка 3.35, амплитуда управляющего напряжения U при периоде возмущающего воздействия Те=5,5 с равна 1,7 В, а при периоде Те=10 с указанная амплитуда составляет 0,9 В. Согласно пропорциональному закону управления максимальное напряжение Uv определяется величиной рассогласования е при заданном коэффициенте kа в зависимости от периода возмущающего воздействия Те. С возрастанием указанного периода амплитуда управляющего напряжения уменьшается, что свидетельствует об уменьшении величины рассогласования е и повышении качества функционирования электрогидравлического привода.
1 и 2 – периоды возмущающего воздействия Те =5,5 с и Те =10 с Рисунок 3.36. – Изменение давления в активной полости гидроцилиндра
Анализ приведенного графика показывает, что максимальное давление рабочей жидкости рА с увеличением периода Те возмущающего воздействия y уменьшается с 24 бар до 20 бар, что указывает на снижение напряженности функционирования электрогидравлического привода.
1 и 2 – периоды возмущающего воздействия Те =5,5 с и Те =10 с Рисунок 3.37. – Перемещение штока гидроцилиндра при высотном позиционировании
67
Анализ графиков 1 и 2, приведеных на рисунке 3.37, показывает, что изменение исполнительного перемещения штока силового гидроцилиндра хА находится в противофазе с возмущающим воздействием y (см. рис. 3.34), что устраняет влияние продольных колебания агрегата на высоту расположения соединительного устройства над рельефом поверхности 
.
а)
б)
а – перемещение соединительного устройства; б – изменение высоты расположения соединительного устройства над рельефом поверхности; 1 и 2 – периоды возмущающего воздействия Те =5,5 с и Те =10 с
Рисунок 3.38. – Изменение параметров высотного позиционирования от перемещения силового гидроцилиндра электрогидравлического привода
При рассмотрении графиков, представленных на рисунке 3.38, можно установить закономерность, согласно которой перемещение исполнительного механизма и параметры высотного регулирования зависят от периода Те возмущающего воздействия y. Перемещение соединительного устройства хС не зависит от периода Те вынужденных продольных колебаний агрегата и изменяется в пределах –0,09…0,09 м. Высота расположения соединительного устройства над рельефом поверхности
С периодически изменяется в пределах 0,567–0,633 м при возмущении с периодом 5,5 с, а при периоде 10 с указанное изменение составляет от 0,582 м до 0,618 м, что указывает на снижение качества копирования рельефа поля при увеличении периода Те вынужденных продольных колебаний агрегата.
Возмущающие ступенчатые воздействия с различной величиной Ве и отклики электрогидравлического привода в виде переходных характеристик, приведенные на рисунках 3.39 и 3.40, позволяют провести оценку качества его функционирования. Анализ указанных переходных характеристикпоказывает, что с возрастанием величины ступенчатого управляющего воздействия Ве от 0,01 В до 0,05 В высота расположения hc соединительного устройства достигает своего максимального значения 0,61 м и 0,65 м соответственно и снижается до установившегося значения 0,6055 м и 0,0605 м, что свидетельствует о высоком качестве бесконтактного копирования.
68
U, В |
hc, м |
а) |
б) |
Время, с |
Время, с |
а и б – изменение управляющего напряжения на обмотке электромагнита опускания и высоты hc расположения соединительного устройства
Рисунок 3.39. – Оценка качества функционирования электрогидравлического привода при управляющем воздействии U (ступенчатое возмущение Ве = 0,01)
U, В |
hc, м |
а) |
б) |
Время, с |
Время, с |
а и б – изменение управляющего напряжения на обмотке электромагнита опускания и высоты расположения hc соединительного устройства
Рисунок 3.40. – Оценка качества функционирования электрогидравлического привода при управляющем воздействии U (ступенчатое возмущение Ве = 0,05)
Для определения характера влияния основных параметров электрогидравлического привода на точность высотного позиционирования выполнены расчеты, сответствующие графики которых представлены на рисунках 3.41 – 3.43.
,м
69
1, 2 и 3 – параметры зоны нечувствительности Ψ=0,05; Ψ=0,03 и Ψ=0,02 Рисунок 3.41. – Влияние зоны нечувствительности электрогидравлического привода на величину отклонения глубины обработки почвы
Анализ приведенной выше зависимости показывает, что с уменьшением безразмерного параметра зоны нечувствительности Ψ в пределах 0,05–0,02 величина статического отклонения глубины обработки почвы 
снижается с 0,110 м до 0,104 м, т.е. статическая точность высотного позиционирования увеличивается.
,м
1 – Kfc = 0,5; 2 – Kfc = 0,2
Рисунок 3.42. – Влияние коэффициента передачи от рабочих органов к соединительному звену на величину отклонения глубины обработки почвы
Взаимосвязь между точностью высотного позиционирования и коэффициентом передачи силовой проводки носит аналогичный характер (см. рисунок 3.41), т.е. с уменьшением коэффициента передачи Kfc в диапазоне 0,5–0,2. С уменьшением коэффициента передачи Kfc в диапазоне 0,5–0,2 статическая точность высотного позиционирования 
снижается с 0,103 м до 0,101 м [7-A].
70