2448

Обеспечение минимального перерегулирования расхода в системе. Проведенный анализ показал, что в системе при выходе на установившийся режим работы имеет место так называемый гидравлический удар, обусловленный скачком давления при открытии расходных окон гидрораспределителя. Данное явление негативно сказывается на работе системы, способствует ускоренному износу элементов гидропривода и металлоконструкции базовой машины.

С учетом принятых допущений в рассматриваемой области варьирования основных конструктивных параметров на перерегулирование в системе влияют:

-углы перекрытия проходных сечений гидромоторного ряда: при уменьшении угла перекрытия снижается перерегулирование, поэтому рекомендуется применять наименьшие углы перекрытия каналов гидрораспределителя, лежащие в области устойчивости системы, т.е. γ порядка 0,04 рад;

-площади сечений сливных каналов гидрораспределителя:

проведенный анализ показал, что при значениях площадей сливных сечений fSL менее 10-4 м2 резко увеличивается перерегулирование, чему способствует большой перепад давления на гидрораспределителе при недостаточных площадях сечений сливных

каналов, поэтому рекомендуется применять площадь сечений сливных каналов гидрораспределителя fSL не менее 10-4 м2 .

Обеспечение требуемого расхода на выходе из гидроруля. При установке ОГРУ на другую машину может потребоваться изменить расход на выходе из гидроруля, для этого можно варьировать рабочие объемы гидромотора обратной связи или коэффициент усиления усилителя потока, что является более предпочтительным. Зависимости расхода на выходе из гидроруля от коэффициента передачи усилителя потока при различных рабочих объемах

гидромотора обратной связи q1…q3 при скорости вращения рулевого колеса 1 рад/с представлены на рис. 2.69.

2.4.2. Инженерная методика выбора конструктивных параметров объемного гидропривода рулевого управления

На основе приведенной методики синтеза разработана инженерная методика выбора основных конструктивных параметров ОГРУ.

111

Q ·10- 4, м3/с

kУП

Рис. 2.69. Зависимости расходов от коэффициента передачи усилителя потока при различных рабочих объемах гидромотора обратной связи q1…q3

Инженерная методика заключается в следующем: 1. Обеспечение требуемых выходных параметров.

1.1. Задаются необходимые выходные параметры ОГРУ:

-углы поворота колес или шарнирно-сочлененных полурам базовой машины. Исходя из кинематики механизма поворота рассчитывается ход штока гидроцилиндра х;

-требуемая скорость поворота колес или полурам – рассчитывается скорость передвижения штока V.

1.2. Задаются численные значения управляющих воздействий:

-угол поворота рулевого колеса α;

-скорость вращения рулевого колеса α .

1.3. Задаются численные значения постоянных параметров:

-подача питающего насоса QPIT;

-параметры рабочей жидкости (плотность ρЖ, температура Т, вязкость νЖ, модуль упругости ЕЖ);

-параметры гидролиний (длина гидролинии LGL, диаметр гидролинии dGL, приведенный модуль упругости трубопровода ЕПР);

-параметры гидрораспределителя и дросселей коэффициента усилителя потока (коэффициент расхода дросселей μ);

-параметры гидромотора обратной связи (КПД гидромотора η, момент инерции вращающихся частей гидромотора IOS, коэффициент

112

вязкого трения гидромотора hOS, коэффициент крутящего момента kOS, коэффициент утечек kУТ);

-параметры клапана усилителя потока (площади клапана со

стороны управления и усиления SКЛ1 и SКЛ2, масса клапана m, коэффициент вязкого трения hКЛ, сила сухого трения RТР);

-параметры гидроцилиндра (приведенная к штоку масса m, площади штока/поршня F, диаметр гидроцилиндра D, коэффициент

вязкого трения hCIL, сила сухого трения RТР, ширина поверхности контакта уплотнений Н, «мертвый» объем напорной полости

гидроцилиндра V, толщина стенки δ, модуль упругости стенки ЕСТ). 1.4. Моделируются стохастические возмущающие воздействия на

гидропривод:

-задается коэффициент затухания корреляции α;

-задается коэффициент периодичности корреляции β.

1.5.Руководствуясь графиками расходов, приведенными на рис. 2.69, задаются параметры, определяющие значение расхода на выходе из гидроруля:

- конструктивный коэффициент усиления усилителя потока kУ; - рабочий объем гидромотора обратной связи q.

1.6.Запускается расчет математической модели.

Если значения выходных параметров соответствуют требуемым значениям, то можно переходить к пункту 2 методики. Если значения выходных параметров не удовлетворяют требуемым значениям, то необходимо изменить значение коэффициента усиления или рабочего объема гидромотора обратной связи и повторить пункт 1.6.

2. Обеспечение требуемого качества ОГРУ.

2.1.Определяются требуемые значения показателей качества

системы:

- статическая точность позиционирования управляемых колес или шарнирных полурам;

- быстродействие при повороте; - снижение динамических нагрузок при включении

гидропривода.

2.2.Задаются численные значения варьируемых параметров, которые определяют качество системы и лежат в области устойчивости системы, в соответствии с положениями методики синтеза:

-площади сечений сливных каналов гидрораспределителя fSL.

113

1

Рис. 2.70. Блок-схема алгоритма инженерной методики выбора основных конструктивных параметров объемного гидропривода рулевого управления (начало)

114

1

* – значения конструктивных параметров должны находиться в области устойчивости системы и выбираться в соответствии с методикой синтеза.

Рис. 2.70. Блок-схема алгоритма инженерной методики выбора основных конструктивных параметров объемного гидропривода рулевого управления (конец)

2.3. Математическая модель решается на ПК.

Если значения показателей качества соответствуют требуемым, то задачу можно считать выполненной, если не соответствуют, то необходимо изменить значения коэффициентов, т.е. повторить пп. 2.2, 2.3 до тех пор, пока не будут достигнуты соответствующие значения.

Блок-схема алгоритма инженерной методики выбора основных конструктивных параметров ОГРУ представлена на рис. 2.70.

115

3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ОБЪЕМНОГО ГИДРОПРИВОДА РУЛЕВОГО УПРАВЛЕНИЯ

3.1. Стендовые испытания объемного гидропривода рулевого управления

3.1.1.Задачи экспериментальных исследований

Всоответствии с комплексным методом исследований, предусматривающим сочетание теоретических и экспериментальных разделов, важным этапом является проведение экспериментальных исследований ОГРУ на стенде.

К стендам для испытаний гидрорулей предъявляются следующие основные требования /83/:

1. Стенд должен обеспечивать условия испытаний, максимально приближенные к эксплуатационным.

2. Стенд должен обеспечивать возможность ускорения процесса испытаний по сравнению с нормальными эксплуатационными условиями.

3.Стенд должен обладать установленными ресурсом и наработкой на отказ по меньшей мере в 2...3 раза большими, чем испытываемый объект.

4.Стенд должен обеспечивать необходимую точность измерения контролируемых параметров.

5.Стенд должен отвечать экологическим, эргономическим требованиям, а также обеспечивать требования безопасности.

В соответствии с этими требованиями на кафедре «ПТТМ и гидропривод» СибАДИ был разработан стенд для проведения функциональных исследований гидрорулей.

В результате экспериментальных исследований были решены следующие задачи:

- оценка динамических свойств системы рулевого управления; - определение и уточнение численных значений коэффициентов

математической модели; - подтверждение адекватности математической модели при

идентичных входных возмущениях; - проверка работоспособности предложенных инженерных

решений.

116

3.1.2. Объект и аппаратура экспериментальных исследований

Объектом стендовых исследований являлся руль гидравлический

(рис. 3.1).

Рис. 3.1. Элементы руля гидравлического

Экспериментальные исследования проводились на стенде кафедры «ПТТМ и гидропривод» (рис. 3.2, 3.3). Основными элементами стенда являются бак 1, гидронасос НШ-50 2, предохранительный клапан 3, гидродроссели 4, 5, 6, фильтр 7. Визуальный контроль параметров производился при помощи манометров 8. Направление нагрузки на исполнительные гидроцилиндры 16 осуществлялось электроуправляемым гидрораспределителем 9. Также на стенде установлены объемный делитель потока 10, датчики давления 11, датчик перемещения штока гидроцилиндра 12, датчик частоты вращения рулевого колеса 13, тензометрическое устройство для измерения момента сил на рулевом колесе 14, датчик расхода ТДР 17.

Измерительная аппаратура представляет собой единый измерительный комплекс, смонтированный на подвижной тележке

117

(рис. 3.4). Комплекс измерительной аппаратуры включает:

–магнитоэлектрический осциллограф Н 117/1;

–тензоусилитель ТА-5;

–датчики для измерения регистрируемых параметров;

–указатель расхода ЦУР-1;

–блок питания Б5-8;

–прибор ЭТП-М.

Рис. 3.2. Схема гидравлическая стенда для экспериментальных исследований гидрорулей

Экспериментальные исследования проводились при установившемся тепловом режиме рабочей жидкости Т = 353 К. Отклонение температуры рабочей жидкости от указанной при

118

проведении исследований не превышало + 2 К /75,76/. Исследования проводились на рабочей жидкости М8Г2 по ГОСТ 8581-78.

Рис. 3.3. Общий вид стенда для экспериментальных исследований гидрорулей

При проведении экспериментальных исследований объекта на стенде определялись следующие параметры:

-давление в полостях нагрузочного гидроцилиндра;

-давление в полостях исполнительных гидроцилиндров;

-давление в гидролинии между питающим насосом и гидрорулем;

119

-расход в гидролинии между питающим насосом и гидрорулем;

-угол поворота рулевого колеса;

-перемещения поршня исполнительного гидроцилиндра;

-температура рабочей жидкости;

-усилие на рулевом колесе.

Рис. 3.4. Измерительный комплекс

Параметры, определяемые при проведении экспериментальных исследований, измерялись в соответствии с ГОСТ 17108-86.

Давление в полостях нагрузочных гидроцилиндров измерялось манометрами с упругими чувствительными элементами класса точности 0,6 по ГОСТ 2405-80. Давление в полостях исполнительных гидроцилиндров и в гидролинии между питающим насосом и

120