книги из ГПНТБ / Петров В.В. Приборные сервомеханизмы летательных аппаратов. Динамика сервомеханизмов при наличии сухого трения и запаздывания

Линейные перегрузки не влияют на показания прибо­ ра благодаря применению пары противовесов 53 и 54. Эти противовесы прикреплены к балансиру 24, чтобы устра­ нить или ослабить вектор сил, вызываемый линейными перегрузками. Для этого стержень 56, на одном конце которого имеется противовес 53, прикреплен к выступу 58, крепящегося к разъемной плате 9. Свободный конец стержня 56 свободно поворачивается в подшипнике 59 балансира 24 (повороты возможны относительно точек 57 и 58). Аналогичным образом противовес 54 закреп­ лен на стержне 60, который может поворачиваться отно­ сительно точек 61 и 62. Другой конец стержня 60 соеди­ нен с балансиром 24 с помощью подшипника 63 и может поворачиваться в подшипнике балансира 24 при его перемещении.

Прибор определяет отношение величины полного давления ро к статическому р. Это отношение преобра­ зуется в электрическое напряжение.

Для обеспечения требуемой зависимости между от­ ношением давлений и числом Маха применяются два кулачка. Валик 46, пропущенный через плату 9 в верх­ нюю часть корпуса 7, снабжен упором 64, на который опирается диск 65, имеющий втулку 66. Два кулачка 67 и 68 насажены на валик 46, соединены вместе и с дис­ ком 69 насажены на втулку диска 65. Штифт 70 служит для их соединения. Два диска 65 и 69 скреплены с по­ мощью гайки 71.

Кулачки 67 и 68 связаны с потенциометрами 72 и 73, каждый из которых имеет три вывода. С потенциомет­ ром 72 связан вал 74, имеющий зубчатое колесо 75, ко­ торое в овою очередь связано с зубчатым секто­ ром. 76 рычага 77, закрепленного на валу 78. На конце рычага имеется ролик 79, перемещающийся по. кулач­ ку 68. Аналогично с потенциометром 73 связан вал 80, на котором насажено зубчатое колесо 81, входящее в зацепление с зубчатым сектором 82 рычага 83, имеюще­ го на конце ролик 84, перемещающийся по кулачку 67. Пружина 85, закрепленная на потенциометре 72, позво­

Таким образом, перемещение рейки 31 вызывает пере­ мещение щеток потенциометров 72 и 73. Один из кулач­ ков может быть спрофилирован в соответствии с числом

171

Маха, которое является функцией отношения давлении

— , т. е.

Р

Отношение давлений ро/р возможно получить следу­ ющим образом (рис. 3.44). Сильфон 1 реагирует на раз-

АПУ, нечувствительного к линейным ускорениям

ность давлений (р0 — р), а сильфон 10 — на давление р. Если расстояние между ножевыми опорами 5 и 20 равно Си а расстояние между опорой 20 и Шарниром 11 (точ­ кой вращения балансира 4) равно аь то можно записать уравнение равновесия системы

где S4.эі, S4.а г — эффективные площади чувствительных элементов 10.

При равенстве 5 ч.э1= 5 ч.э2

Рщ

172

Если Ci — постоянная величина, то отношение — про-

Это уравнение означает, что число М при постоянном с1 зависит от изменения расстояния между ножевой опо­

рой 20.и шарниром 11.

Рис. 3.45. Принципиальная схема сервомеханизма АПУ, нечувствительного к перегруз- •

кам

На рис. 3.45 представлена принципиальная схема устройства несколько другой конструкции. В ней также два сильфона 1 и 5, соединенные с балансиром 4. Центр тяжести подвижной части (балансир и сильфоны с п.х тя­ гами) находится в точке 2. Когда прибор подвергается воздействию ускорений, вектор возмущений показан стрелкой 3. Для уравновешивания вектора 3 необходим другой вектор 7, равный ему по модулю и направленный в противоположную сторону, что может быть достигнуто с помощью противовеса 11, -находящегося на рычаге 9, закрепленном в точке опоры 8 (другой конец рычага 9 прикреплен с помощью тяги 6 к точке 2, являющейся, как было сказано выше, центром тяжести).

173

Таким образом, линейное ускорение сообщает прибо­ ру возмущения 3 и 10, имеющие одинаковое направле­ ние, как показано стрелками. Уравновешивание происхо­ дит в точке 2.

В приборе, схема которого приведена на рис. 3. 44, ускорения молено погасить с помощью противовесов 8 и 14. Если прибору сообщается ускорение, обозначенное стрелкой 3, приложенной к центру тяжести 2, то этот вектор ускорения должен быть уравновешен или ослаб­ лен с помощью противовесов 8 и 14, которые сообщают

Рис. 3.46. Электрическая схема сервомеха­ низма АПУ определения числа Маха

уравновешивающие моменты, обозначенные 7 и 13. В этом случае груз 8 создает момент относительно точки 6 с помощью рычага 9 и груз 14 — момент относительно точки 16 с помощью рычага 15. Эти моменты создают век­ тор 12, который уравновешивает воздействие ускоре­ ния 3, приложенного к центру прибора.

Электрическая схема сервомеханизма ЛПУ приведе­ на на рис. 3. 46. Электродвигатель 1 управляется с по­ мощью реле (с контактами 10, 9, 11). Электродвигатель имеет две обмотки 3 и 24, соединенные в точке 25. Дру­ гой вывод электродвигателя заземлен. Реверс осущест­ вляется в зависимости от включения обмотки 3 или 24. ■ Один вывод источника тока 16 заземлен, другой вы­

13. Реле 17 включено между проводником 13 и «землей», реле 7 — между проводником 12 и «землей». При замы­ кании контакта 10 с 9 или И ток от источника тока 16 пройдет через реле 17 или 7, при этом притянется

174

якорь 20 или 5 и будет удерживаться в таком положе­ нии. Электродвигатель 1 приводится в движение от источника тока 22, одна клемма которого также зазем­ лена, в то время как другая присоединена с помощью проводника 21 к контактам 18 и 6. Два якоря 20 и 5 сое­ динены вместе проводником 23. Если положение якорей такое, как показано на рис. 3.46, электродвигатель вы­ ключен, так как контакты 19 и 4 реле 17 и 7 соответст­ венно разомкнуты и обмотки 24 и 3 обесточены.

Если балансир 8 разбалансируется вследствие изме­ нения давлений в сильфонах 1 я 10 (см. рис. 3.44), то замыкаются контакты: например, 18 и 17 или 18 и 19. Так как средний контакт 18 заземлен, то ток протекает через резистор 14 (см. рис. 3.46), проводник 13 и ба­ лансир 8. При этом потенциал катушки реле 17 будет нулевым,.якорь 20 отойдет от релей контакт 19 замкнет­ ся якорем 20, электродвигатель вращается до установ­

175

С учетом сил сухого трения в чувствительном эле­ менте согласно уравнениям (3. 35) и (3. 345) имеем окон­ чательно уравнения движения свободных колебаний си­ стемы, если F2=f(q)- Fx=l(p) при q — 0:

Уравнения движения системы в безразмерных вели­ чинах согласно 3. 1 имеют вид, аналогичный уравнениям

176

Максимальное усилие в опоре (шарнире 11 на рис. 3. 44) при максимальном усилии

р = д твх.зч „ 2 = 2,3-5 = 11,5 кгс= 1,12 Н.

Приведенная к чувствительному элементу сила сухо­ го трения

Fc „ = — /Н = — -0,05-11,5 = 0,023 кгс = 0,22Н.

'й; 50

Момент сухого трения

М с. тр = dmFTV —0,2 - 0,023 =

= 4,6 • 10-3 кгс • см= 4,5 ■10-4 Н • м.

Сила сухого трения чувствительного элемента в от­ носительных величинах

= 6 -10_3 и т= 0,3 система согласно выражению для кри­

размерных величинах она составляет 0,506, а в размер­ ных — 0,0312 мм.

Статическая погрешность

где lFmax — максимальное перемещение чувствительно­ го элемента, соответствующее давлению рт&х

Г л а в а IV

ДИНАМИКА НЕЛИНЕЙНЫХ ПРИБОРНЫХ СЕРВОМЕХАНИЗМОВ С ПРОСТРАНСТВЕННОЙ КОМПЕНСАЦИЕЙ РАССОГЛАСОВАНИЙ В УСТРОЙСТВЕ СРАВНЕНИЯ

Приборы для измерения малых давлений в зависимо-, сти от назначения имеют различный принцип действия и различную компенсацию погрешностей. Вследствие этого приборы имеют различное 'конструктивное выполнение. Как правило, в них отсутствует автоматическая компен­ сация температурной погрешности.

Ниже сформулированы общие требования к построе­ нию унифицированного прибора релейно-контактного ти­ па, предназначенного для измерения различных воздуш­ ных параметров или их отношений. Определены условия компенсации температурных погрешностей, а также сил сухого трения, нелинейностей, гистерезисов и нестабиль­

устройство, управляющее включением исполнительного электродвигателя. Чувствительные элементы перемеща­ ются по сфере радиуса R. Жесткие центры чувствитель­ ных элементов с помощью жестких тяг соединены с шар­ ниром, находящимся в центре сферы. Векторы сил, раз­ виваемые чувствительными элементами, направлены вдоль тяг и пропорциональны измеряемым параметрам:

тельным элементом; рк — измеряемый параметр;

Shi — эффективная площадь ki-то чувствительного элемента.

178

жос

унифицированного прибора'

Рис. 4 .2. Устройство (элемент) сравнения унифициро­ ванного прибора

179.

Положение равновесия системы описывается уравне­ ниями

2, у , X.

При увеличении рассогласования системы и отклоне­ нии шарнира крепления тяг от положения равновесия вверх или вниз по оси z, щетка релейного элемента Ф замыкает полукольца контактного устройства. На элек­ тродвигатель подается напряжение питания, и он пере­ мещает чувствительные элементы до наступления поло­ жения равновесия

2 і ; ^ / г+ А^ / г= 0; 2 2 ^ ш + д ^ ш = о ;

ft = 1 1 ft= l i = 1

Чувствительные элементы hi для обеспечения компен­ сации сил трения (о чем подробнее см. 4. 2) должны оста­ ваться симметричными относительно оси z по отношению к чувствительным элементам к, і+1 как по расположе­ нию, так и по выбранным параметрам.

4. 1. УРАВНЕНИЯ ДВИЖЕНИЯ СЕРВОМЕХАНИЗМОВ

Для системы, изображенной на рис. 4. 1, уравнения отдельных элeмéнтoв имеют следующий вид.

1. Уравнение привода

где Т, R — коэффициенты, характеризующие инерцион­ ность и демпфирование исполнительного электродвига­ теля; ер — угол поворота вала электродвигателя (после редуктора).

180