2448

выходе на установившийся режим работы, так и при установившемся режиме.

Таким образом, при проведении анализа ОГРУ была выделена область некоторых конструктивных параметров, при которой система отвечает критериям эффективности. Выбор тех или иных параметров в зависимости от предъявляемых к системе требований является задачей синтеза.

0

γ, рад

Рис. 2.56. Граница устойчивости системы объемного гидропривода рулевого управления

γ, рад

Рис. 2.57. Зона устойчивости системы объемного гидропривода рулевого управления

101

Для того чтобы перейти к выходным параметрам ОГРУ в целом, необходимо построить зависимости перемещения и скорости штока исполнительного гидроцилиндра от времени (рис. 2.58 и 2.59), например при угле перекрытия каналов гидрораспределителя γ3 = 0,05 рад, отвечающем критерию эффективности, рабочем объеме гидромотора обратной связи q1 = 80 · 10-6 м3 и конструктивном коэффициенте усиления kУ3 = 4.

x·10-3, м

t, c

Рис. 2.58. График перемещения штока исполнительного гидроцилиндра

V·10-3, м/c

t, c

Рис. 2.59. График скорости перемещения штока гидроцилиндра

102

На рис. 2.60 приведена зависимость давления в напорной полости гидроцилиндра от времени.

pCIL·106, Па

t, c

Рис. 2.60. График давления в напорной полости исполнительного гидроцилиндра

Θ·10-2, рад

t, c

Рис. 2.61. Графики угла поворота колес при различных значениях рабочего объема гидромотора обратной связи q1…q3

Для перехода от координаты перемещения штока гидроцилиндра к углу поворота управляемых колес машины примем следующие допущения /30/:

103

-люфт в шарнирах отсутствует;

-боковой увод отсутствует;

-связи, наложенные на систему, стационарны и голономны. Принятые допущения с учетом кинематики рулевой трапеции

позволяют получить зависимость угла поворота и скорости поворота управляемых колес от угла поворота рулевого колеса от времени при различных значениях рабочего объема гидромотора обратной связи и конструктивном коэффициенте усиления kУ3 = 4 (рис. 2.61 и 2.62).

Θ ·10-2, рад/с

t, c

Рис. 2.62. Графики скорости поворота колес при различных значениях рабочего объема гидромотора обратной связи q1…q3

Для оценки точности поворота управляемых колес построена статическая характеристика ОГРУ при различных значениях рабочего объема гидромотора обратной связи q1…q3, представленная на рис. 2.63.

Анализ графиков показал, что характеристики имеют линейный вид, это говорит о точности соответствия угла поворота управляемых колес углу поворота рулевого колеса. Для оценки статической ошибки в качестве входного сигнала задан синусоидальный сигнал угла поворота рулевого колеса с единичной амплитудой и частотой 1 рад/с. Полученная характеристика представляет собой гистерезис, который наглядно демонстрирует неточность позиционирования управляемых колес при поворотах вправо и влево. График

104

гистерезиса при различных значениях рабочего объема гидромотора обратной связи q1…q3 представлен на рис. 2.64 – 2.66.

Θ ·10-2, рад

α, рад

Рис. 2.63. Статические характеристики объемного гидропривода рулевого управления

Θ ·10-2, рад

α, рад

Рис. 2.64. Зависимость угла поворота управляемых колес от угла поворота рулевого колеса при синусоидальном управляющем воздействии при рабочем объеме гидромотора обратной связи q1

105

Θ ·10-2, рад

α, рад

Рис. 2.65. Зависимость угла поворота управляемых колес от угла поворота рулевого колеса при синусоидальном управляющем воздействии при рабочем объеме гидромотора обратной связи q2

Θ ·10-2, рад

α, рад

Рис. 2.66. Зависимость угла поворота управляемых колес от угла поворота рулевого колеса при синусоидальном управляющем воздействии при рабочем объеме гидромотора обратной связи q3

Как видно из графиков, статическая ошибка имеет место при

106

поворотах вправо и влево, это объясняется наличием гидравлических люфтов, а также непостоянством некоторых параметров системы. Причем с увеличением рабочего объема статическая ошибка возрастает, чему способствует возрастание перерегулирования при увеличении рабочих объемов гидромотора обратной связи.

Статическая ошибка определяется по формуле /30/

где Θ – угол поворота машины при повороте рулевого колеса влево, рад; Θ’ – угол поворота машины при повороте рулевого колеса вправо, рад.

Статическая ошибка в ОГРУ не превысила 7%. Для оценки устойчивости ОГРУ в целом задается единичный ступенчатый сигнал угла поворота рулевого колеса в качестве управляющего. Переходные характеристики значений углов поворота управляемых колес при подаче единичных ступенчатых воздействий при различных значениях рабочего объема гидромотора обратной связи q1…q3 представлены на рис. 2.67.

Θ ·10-2, рад

t, c

Рис. 2.67. Графики углов поворота управляемых колес при различных значениях рабочего объема гидромотора обратной связи q1…q3

Как видно из графика, угол поворота управляемых колес

107

представляет собой апериодический переходный процесс, поэтому система ОГРУ является устойчивой.

В результате проанализированы следующие конструктивные параметры гидрорулей:

-углы положительного перекрытия проходных сечений каналов гидромоторного ряда гидрораспределителя. Значения этих углов влияют: на время чистого запаздывания системы при выходе на установившийся режим, на быстродействие системы при выходе на установившийся режим, на ошибку перерегулирования в системе при выходе на установившийся режим, на устойчивость системы при установившемся режиме;

-площади сечений сливных каналов гидрораспределителя. Значения площадей влияют на величину ошибки перерегулирования при выходе на установившийся режим;

-рабочие объемы гидромотора обратной связи. Значения этих объемов влияют на расход на выходе из гидроруля, на быстродействие системы при прекращении управляющего воздействия, на статическую точность при повороте управляемых колес;

-конструктивные коэффициенты усиления усилителя потока. Значения этих коэффициентов влияют на расход на выходе из гидроруля, на коэффициент передачи усилителя потока.

2.4.Методика синтеза и инженерная методика выбора конструктивных параметров объемного

гидропривода рулевого управления

2.4.1. Методика синтеза объемного гидропривода рулевого управления

Синтез системы рулевого управления производится в соответствии со следующими этапами: значения выходных параметров, полученные при решении задачи анализа, сравниваются с эффективными значениями этих параметров, определяемыми критерием эффективности. При несоответствии выходных параметров критерию эффективности необходимо изменить варьируемые параметры ОГРУ.

Варьируемыми параметрами системы являются:

- углы положительного перекрытия проходных сечений каналов

108

гидромоторного ряда гидрораспределителя;

-площади сечений сливных каналов гидрораспределителя;

-рабочие объемы гидромотора обратной связи;

-конструктивные коэффициенты усиления усилителя потока.

К критериям эффективности системы рулевого управления можно отнести:

-устойчивость системы;

-статическую точность;

-быстродействие системы;

-отсутствие перерегулирования.

Алгоритм методики синтеза представлен на рис. 2.68.

Обеспечение устойчивости системы. Анализ системы рулевого управления показал, что с учетом принятых допущений в рассматриваемой области варьирования основных конструктивных параметров при выходе на установившийся режим работы и при прекращении управляющего воздействия система является устойчивой.

На установившемся (рабочем) режиме в системе могут возникать автоколебания, которые выводят систему из состояния устойчивости. На наличие и вид автоколебаний оказывают влияние углы положительного перекрытия каналов гидрораспределителя. Проведенные исследования показали, что система является устойчивой на установившемся режиме при углах перекрытия каналов гидрораспределителя γ не менее 0,04 рад.

Обеспечение требуемой точности. В результате проведенного анализа было выявлено, что с учетом принятых допущений в рассматриваемой области варьирования основных конструктивных параметров при повороте управляемых колес на статическую точность влияет рабочий объем гидромотора обратной связи.

При рабочем объеме q = 80 ∙ 10-6 м3 статическая ошибка не достигает 3%, однако при увеличении объема до 250 ∙ 10-6 м3 ошибка возрастает до 7 – 8 %.

По результатам положений проведенных исследований можно дать рекомендации: увеличивать расход на выходе из гидроруля целесообразнее применением усилителя потока с различными

варьирования основных конструктивных параметров на быстродействие при повороте управляемых колес оказывают влияние углы положительного перекрытия проходных сечений каналов гидромоторного ряда гидрораспределителя. При меньших углах перекрытия снижается время чистого запаздывания и время регулирования, поэтому рекомендуется применять наименьшие углы перекрытия каналов гидрораспределителя, лежащие в области устойчивости системы, т.е. γ порядка 0,04 рад.

Рис. 2.68. Алгоритм методики синтеза объемного гидропривода рулевого управления

110