2448

гидромотора обратной связи представлены на рис. 2.44 и 2.45. Исходя из анализа представленных зависимостей можно сделать вывод, что показатели качества ухудшаются при увеличении рабочего объема гидромотора обратной связи. Объясняется это снижением гидромеханического КПД за счет увеличения массы ротора и сил сухого и вязкого трения в героторной паре из-за увеличения длины контакта.

tР, с

q ·10- 4, м3

Рис. 2.45. Зависимость времени регулирования расхода от рабочего объема гидромотора обратной связи

Для того чтобы избежать снижения показателей качества при увеличении требуемой подачи и, как следствие, увеличения рабочего объема гидромотора, предложено использовать усилитель потока с различными значениями коэффициентов усиления: kУ1 = 2; kУ2 = 3; kУ3 = 4. Это конструктивные или расчетные коэффициенты усиления, под которыми понимается отношение суммарной площади дросселей полости управления и полости усиления к площади дросселя полости управления:

f DR1

Графики расходов на выходе из полости управления QDR1, на

93

выходе из полости усиления QDR2 усилителя потока и суммарного расхода на выходе из гидроруля Q при рабочем объеме гидромотора обратной связи q1 = 80·10-6 м3, угле положительного перекрытия проходных сечений каналов гидрораспределителя γ3 = 0,05 рад и коэффициенте усиления kУ = 4 представлены на рис. 2.46.

Q ·10- 4, м3/с

t, с

Рис. 2.46. Графики расходов на выходе из полостей управления и усиления усилителя потока и расхода на выходе из гидроруля

Как видно из графиков, процесс нарастания расхода на выходе из полости усиления усилителя потока носит апериодический характер, что исключает перерегулирование и способствует сглаживанию суммарного расхода. На рис. 2.47 представлены зависимости суммарных расходов на выходе из гидроруля при различных значениях коэффициентов усиления усилителя потока: kУ1 … kУ3. Зависимость времени регулирования расхода на выходе из гидроруля от различных значений коэффициентов усиления приведена на рис. 2.48.

Из графика видно, что при увеличении коэффициента усилителя потока увеличивается время регулирования расхода, однако эта величина изменяется незначительно – в пределах 0,02 с. Одним из наиболее важных показателей усилителя потока является коэффициент передачи. В идеальном случае коэффициент передачи

94

должен быть равен конструктивному (расчетному) значению коэффициента усиления kУ, однако на практике они отличаются вследствие неточного позиционирования клапана при установившемся режиме работы из-за утечек и инерционности рабочей жидкости.

Q ·10- 4, м3/с

t, с

Рис. 2.47. Графики расходов на выходе из гидроруля при различных значениях коэффициентов усиления усилителя потока kУ1 … kУ3

На рис. 2.49 представлены зависимости коэффициентов передачи усилителя потока от времени при различных значениях конструктивных коэффициентов усиления kУ1 … kУ3. Как видно из графика, на расчетное значение выходит только коэффициент передачи при значении конструктивного коэффициента усиления kУ1 = 2. При конструктивном коэффициенте усиления kУ2 = 3 максимальное значение коэффициента передачи на установившемся режиме работы достигает значения 2,85, что на 5% меньше расчетного, при kУ3 = 4 коэффициент передачи достигает значения 3,7, что на 8% меньше расчетного.

Таким образом, по результату анализа графиков можно сделать вывод, что от коэффициентов усиления не зависит быстродействие системы, однако зависят коэффициенты передачи усилителя: при увеличении коэффициента усиления коэффициент передачи не

95

достигает расчетного значении, что ведет к снижению точности при управлении машиной.

tН, с

kУ

Рис. 2.48. Зависимость времени регулирования расхода от величины коэффициента усилителя потока

kУП

t, с

значение коэффициента передачи

конструктивное значение коэффициента усиления

Рис. 2.49. Графики коэффициентов передачи усилителя потока при различных значениях конструктивных коэффициентов усиления kУ1 … kУ3

96

Оценка устойчивости системы рулевого управления. ОГРУ является системой автоматического регулирования, в которой присутствует контур отрицательной обратной связи, поэтому на нее распространяются все требования, предъявляемые к системам автоматического регулирования, в том числе и требование по обеспечению устойчивости системы.

Устойчивое состояние системы определяет отсутствие автоколебаний. На устойчивость ОГРУ влияют такие факторы, как жесткость гидролинии, вид нелинейной характеристики распределителя и др. Автоколебания могут возникать в гибких трубопроводах, а также при наличии большого количества нерастворенного в рабочей жидкости воздуха.

ОГРУ содержит существенные нелинейные элементы, поэтому может называться существенной нелинейной системой. Наибольшее влияние на возникновение автоколебаний оказывают углы положительного перекрытия проходных сечений каналов гидромоторного ряда гидрораспределителя. Поэтому необходимо провести оценку устойчивости системы при различных углах положительного перекрытия проходных сечений каналов гидромоторного ряда гидрораспределителя γ1…γ5.

Автоколебания в ОГРУ при различных значениях угла перекрытия распределителя γ1…γ5 изображены на рис. 2.50.

QOS ·10- 4, м3/с

t, с

Рис. 2.50. Автоколебания в объемном гидроприводе рулевого управления при различных углах перекрытия проходных каналов γ1…γ5

97

Универсальных методов исследования нелинейных систем нет. Имеются различные методы, которые пригодны или удобны для решения определенного класса задач. Одним из методов оценки устойчивости системы является метод фазовых траекторий. Метод фазовых траекторий основан на построении и изучении фазового портрета, так как по нему можно судить об устойчивости и всевозможных движениях системы. Построить и наглядно представить фазовый портрет можно на фазовой плоскости, которая представляет собой координатную плоскость, в которой по оси абсцисс откладывается какая-либо переменная, однозначно определяющая состояние системы, а по оси ординат – ее производная.

На рис. 2.51 – 2.53 приведены фазовые портреты ОГРУ при различных углах положительного перекрытия каналов гидрораспределителя.

QOS ·10- 4, м3/с 2

QOS ·10- 4, м3/с

Рис. 2.51. Фазовый портрет объемного гидропривода рулевого управления при угле положительного перекрытия гидрораспределителя γ1

Исходя из анализа графиков можно сделать вывод, что при угле положительного перекрытия γ1 система является устойчивой до выхода на установившийся режим работы, поскольку характеристика приходит в точку с координатами [Q; 0], что является достаточным условием для утверждения об устойчивости системы, более того, фазовый портрет по виду имеет сходство с фазовым портретом

98

линейных систем с особой точкой «устойчивый фокус», представленным на рис. 2.54.

QOS ·10- 4, м3/с 2

QOS ·10- 4, м3/с

Рис. 2.52. Фазовый портрет объемного гидропривода рулевого управления при угле положительного перекрытия гидрораспределителя γ2

QOS ·10- 4, м3/с 2

QOS ·10- 4, м3/с

Рис. 2.53. Фазовый портрет объемного гидропривода рулевого управления при угле положительного перекрытия гидрораспределителя γ3

99

больших углов положительного перекрытия каналов гидромоторного ряда гидрораспределителя исключает появление автоколебаний вообще или способствует их затуханию. Граница и зоны устойчивости системы ОГРУ приведены на рис. 2.56 и 2.57.

Малые углы перекрытия проходных каналов гидромоторного ряда гидрораспределителя способствуют возникновению автоколебаний, которые выводят систему из состояния устойчивости при установившемся режиме работы. Поэтому исходя из приведенных положений исследований устойчивости системы можно рекомендовать углы перекрытия каналов гидрораспределителя γ не менее 0,04 рад. При этих углах система является устойчивой как при

100