книги из ГПНТБ / Костин С.В. Рулевые приводы

Cl

Cl -j- Сц

Рис. 1.19. График механической характеристики гидро­ привода, совмещенный с диаграммой нагрузки

ки изменяет полуось эллипса нагрузки по координате скорости.

В общем случае с учетом постоянной по величине си­ лы нагружения эллипс нагрузки запишется уравнением

50

Уравнений диаграммы нагрузки (1.73), график которой показан на рис. 1.19, еще можно записать так:

Уравнение (1.74) выражает зависимость требуемой ско­ рости движения поршня гидродвигателя от силы нагру­ жения при заданном значении частоты и амплитуды гар­

следовании функции (1.76) на экстремум соответствует

Определение конструктивных параметров гидравлического привода

Основными конструктивными параметрами гидравли­ ческого привода с дроссельным регулированием являют­ ся: рабочая площадь поршня силового цилиндра Ап, пло­ щадь рабочего дросселирующего окна золотника при его максимальном смещении А0; рабочий объем камеры гид­ родвигателя Ѵ\ давление питания ртіт и приведенное зна­ чение модуля объемной упругости жидкости Е.

Часть из этих параметров может быть заранее задана или выбрана (pmm Е). Определение остальных парамет­ ров зависит от характера (диаграммы) нагрузки, опти­ мального коэффициента полезного действия и быстродей­ ствия дроссельного привода.

Расчет конструктивных параметров гидравлического привода должен удовлетворять трем условиям.

Первым основным условием, обеспечивающим требу­ емый закон движения нагрузки, является условие совмес­

51

тимости диаграммы нагрузки и механической характери­ стики гидравлического привода. Это условие заключает­ ся в том, что диаграмма нагрузки должна всеми своими точками располагаться внутри области скоростей и уси­ лии, обусловленных механической характеристикой. За­ писывается это условие следующим образом:

а в )

т. е. располагаемые мощности УѴР и скорости ѵѵ движения привода, определяемые его механической характеристи­ кой, должны быть больше или равны соответственно (при тех же значениях сил) требуемым скоростям и мощно­

Ли

нения параболы (см. рис. 1.19):

Изменяя параметры Ап и Dp, можно подобрать такую па­ раболу механической характеристики, которая будет ох­ ватывать заданную диаграмму нагрузки (на рис. 1.19 — эллипс нагрузки) и этим самым обеспечит выполнение первого необходимого условия (1.78).

Следует заметить, что условие совместимости (1.78), которое графически изображено на рис. 1.19, является только необходимым, так как оно обеспечивает работо­ способность привода, но не определяет его оптимальных параметров, при которых, например, коэффициент полез­ ного действия гидравлического привода будет наиболь­ шим, а следящая система, в которой используется этот привод, будет устойчива без коррекции. Действительно, условию (1.78) удовлетворяет серия гидравлических при­ водов с дроссельным регулированием, имеющих различ­

52

что уровень давления питания на самолетах стандартизи­ рован и составляет 210 кгс/см2, то следует дополнительно уточнить площади Аа и Л0.

Вторым условием получения оптимальных конструк­ тивных параметров является необходимость работы гид­ равлического привода в оптимальном энергетическом ре­ жиме. Для выполнения этого условия из всех возможных вариантов необходимо выбрать такой привод, у которого максимальное значение мощности его механической характеристики совпадало бы по координате сил нагруже­ ния с максимальным значением мощности нагрузки. На основании формулы (1.19) это условие запишется так:

где ЕПуск=Ршіт/1п —пусковое значение усилия на -поршне; Fк — усилие нагружения, при котором мощность нагрузки имеет макси­

мальное значение.

Следовательно, зная FKи рШгг. можно определить расчет­ ное значение рабочей площади поршня, удовлетворяющее условию оптимального энергетического режима:

^ Ршіт ( ш )

Из формулы (1.82) определяем гидравлическую проводимость дросселирующего окна при х = хт\

(1.83)

53

где £„ — определяется по формуле (1.32); £доп — допустимое значение коэффициента относи­

тельного. демпфирования, определяемое запа­ сами устойчивости следящей системы.

Пример 1.1. Расчет основных конструктивных параметров гидро­ привода.

Пусть требуется определить основные конструктивные параметры гидропривода с дроссельным регулированием (см. рис. 1.12) на ос­ новании диаграммы нагрузки.

Исходные данные:

—координату силы нагружения, которая соответствует максимально­ му значению мощности нагрузки (1.77),

Рпит

Для расчета принимаем Л п= 8 см2, откуда

— коэффициент жесткости «гидравлической пружины» гидроцилиндра

2 Е А 2

Ст = — г г 1- = 2,74-105 Н /см 2 (Ѵ 0 - 1 ,2Алу тах = 2 7 ,2 си»);

ГО

55

— обобщенную ж есткость гидромеханической системы привода. (1.60)

Сі = — £ü£r— = 1,86-104 Н/см;

ск + сг

— частоту собственных колебаний массы нагрузки (1.63)

—уравнение эллипса нагрузки (1.73), который графически представ­ лен на рис. 1,19,

Ѵі

— длину прямоугольного рабочего окна при .ѵ т = 0,05 см

56

■уравнение механической характеристики гидропривода (1.79)

— пусковое значение движущего усилия гидропривода

FnycK= ^пАшт = 16 000 И;

—-максимальное значение мощности гидропривода

1.7. ЭЛЕКТРОГИДРАВЛИЧЕСКИЙ УСИЛИТЕЛЬ СОПЛО-ЗАСЛОНКА СТАТИЧЕСКОГО ТИПА

Электрогидравлический усилитель ЭГУ представляет собой быстродействующее устройство, состоящее из элек­ тромеханического преобразователя ЭМП и гидроусили­ теля ГУ.

Вследящих гидроприводах с электрическим управле­ нием (см. рис. 1.2) на основе ЭГУ формируется устрой­ ство (каскад) управления. Поэтому синтез следящего гидропривода с заданными динамическими свойствами прежде всего связан с синтезом оптимального по динами­ ческим свойствам электрогидравлического усилителя.

Электрогидравлический усилитель, имеющий слож­ ную динамическую структуру, должен удовлетворять вы­ соким энергетическим и динамическим требованиям, иметь простую конструкцию и надежно работать в за­ данных условиях.

Вструктурном отношении различают электрогидравличеекие усилители статического типа, астатические и следящие с обратными связями. В ЭГУ статического ти­ па непрерывность управления .достигается за счет цент­ рирующих пружин золотника (см. рис. 1.2).

Статические и динамические характеристики ЭГУ в большой степени зависят от гидродинамических сил, дей­ ствующих на якорь ЭМП, управляющего перемещениями входного элемента (заслонкой, струйной трубкой) гидро­ усилителя. Эти силы, нагружая якорь ЭМП, определяю­ щий его мощность и в значительной степени быстродей­ ствие.

Важную роль в электрогидравлическом усилителе иг­ рает электромеханический преобразователь. Его конст­

рукция должна быть простой и миниатюрной, а мощность

57

управления минимальной (не более 0,1—0,5 Вт). Кроме этого, ЭМП должен иметь исключительно высокую часто­ ту собственных колебаний (не менее 400 Гц) и большую надежность.

Можно утверждать, что стабильность характеристик и надежность работы электрогидравлического усилителя в большой степени определяется качеством конструкции

9

Рис. 1.20. Схемы электромеханических преобразователей:

а — с герметизирующей механической пружиной; б — с электромагнитной пру­ жиной

и совершенством технологии изготовления электромеханичеС'Кого преобразователя.

Передаточную функцию ЭМП (рис. 1.20) можно пред­ ставить в виде колебательного звена [4]

58

высокодинамичным элементом, имеющим малую посто­ янную времени (Тэмп^ОД-10~3 с), которой можно пре­ небречь.

В этом случае динамическое движение безынерцион­

где Я? — гидродинамическое силовое воздействие выте­ кающих из сопел струй на заслонку.

Нелинейную гидравлическую характеристику гидро­ усилителя сопло-заслонка (рис. 1.21) представим в рабо­ чей зоне как однозначную, непрерывную функцию QÄ=

В частном случае при h * = 0 и рд* = 0 частные произ­ водные приобретают следующие значения:

59