книги из ГПНТБ / Барский И.Б. Динамика трактора

показатели и параметры элементов системы должны быть при­ ведены к виду, удобному для моделирования. Комплекс количе­ ственных характеристик элементов системы, приведенный к это­ му виду, и будем называть исходными данными.

Расчет приведенных моментов инерции. Приведенный мо­ мент инерции в общем случае находят из условий равенства ки­ нетической энергии вращающейся массы условного маховика суммарной кинетической энергии поступательно и вращательно движущихся масс машины:

40

Момент инерции / вращающихся масс трансмиссии и ходо­ вой части приводится к условному валу по формуле

зами 340 кг

Определение исходных данных экспериментальным путем.

Рассмотрим метод определения исходных данных на примере стендовых испытаний двигателя с турбокомпрессором.

Для получения исходных данных по двигателю со свободным впуском не требуется дополнительного оборудования к стандарт­ ному тормозному устройству. Эксперимент заключается в сня­ тии серии скоростных характеристик при закрепленной в раз­ личных положениях рейке топливного насоса.

Принимаем, что характеристики любого элемента в переход­ ном и установившемся режимах одинаковы. В действительности между ними имеются некоторые расхождения, причем характе­ ристика элемента в переходном режиме, как правило, зависит от скорости (иногда также от ускорения) процесса. Если зави­ симость выходного параметра элемента от скорости (или уско-

41

рения) процесса известна, то при моделировании она может быть учтена. Ошибка, вытекающая из принятого допущения, может быть оценена сравнением результатов моделирования с натур­

между выходным параметром и одним из входных при осталь­ ных постоянных. Это обусловливает некоторые особенности ме­ тодики стендовых испытаний, которые рассмотрим на примере

рен зажимной винт. Начиная с небольшого значения, момент со­ противления ступенчато увеличивали до предельного. В каждой новой точке загрузки с помощью автономного компрессора ус­

Для облегчения определения значений рк и tK удобно пользо­ ваться номограммой.

Затем опыт повторяли при новых положениях рейки топлив­

двигателя Мд , частоту вращения коленчатого вала (оь ход рейки топливного насоса h, расход воздуха через двигатель Q, давле­ ние наддува р„, температуру воздуха на входе в двигатель tK, температуру выпускных газов Т, барометрическое давление В, температуру окружающей среды to.

Для обеспечения постоянства плотности воздуха во впуск­ ном коллекторе независимо от режима работы двигателя исполь­ зовали автономную компрессорную установку (рис. 13). Бессту­ пенчатое регулирование скорости ротора нагнетателя позволяло развивать необходимое давление рк (при температуре tK), соот­ ветствующее заданному значению р = const.

42

хода муфты регулятора также получают расчетом. На рис. 17 приведены указанные зависимости для нескольких положений рычага акселератора, соответствующих различным начальным

Рис. 14. Скоростные характеристики исследуемого экспериментального двига­ теля, снятые при различных фиксированных положениях рейки топливного на­ соса и при различных значениях плотности воздуха на входе в двигатель

оборотам холостого хода двигателя. В опытах использовали один и тот же топливный насос при работе двигателя с турбо­ компрессором и без него. Однако топливный насос регулиро-

Рис. 15. Зависимость температуры выпускных газов исследуемого экспери­ ментального двигателя от угловой скорости коленчатого вала при различ­ ных фиксированных положениях рейки и различных значениях плотности воздуха на входе в двигатель

вался на различную максимальную подачу топлива, поэтому максимальный ход рейки на рис. 17 также разный.

Зависимость фактора демпфирования от угловой скорости вала двигателя (рис. 18) находится экспериментально.

44

45

и

Щ^5001/с

Рис. 20. Характеристика компрессора турбокомпрессора ТКР-11 эксперимен­ тального двигателя:

а — безлопаточный д и ф ф у з о р ; б — лопаточный д и ф ф у з о р

>2 Hz1

0,7

46

р, кг/м3

I

5)

Рис. 23. Зависимость крутящего момента, необходимого для привода компрессора, от Q и в 4 для компрессора:

а — с безлопаточным д и ф ф у з о р о м ; б — с лопаточным д и ф ф у з о р о м

Рис. 24. Универсальная безразмер­ ная характеристика турбины:

/ — ротор турбокомпрессора установ­ лен на подшипниках скольжения; 2 — ротор турбокомпрессора установлен на подшипниках качения

47

Ма,кгс-м

20 60 100 1W 180 220 20 40 60 80 100 120 ПО 160 uT,l/l

(рис. 25, а, б). Их можно получить, используя данные обычных испытаний гидротрансформатора.

7. Методика моделирования работы

трактора

Математическая модель процесса и достаточный объем ин­ формации об элементах системы позволяют перейти к электрон­ ному моделированию.

Как следует из математической модели, она содержит функции двух и трех переменных, что представляет известную •сложность при электронном моделировании, так как функцио­ нальные преобразователи с двумя входами не получили широ­ кого распространения вследствие сложности и малой надежности. В связи с этим необходимо изыскать пути замены функций нескольких переменных сочетанием функций одной переменной.

Из известных приемов аппроксимации функций нескольких переменных функциями одной переменной наиболее предпочти­ тельным для данного класса функций следует считать метод

установить пределы изменения параметров МТА при колебании системы около некоторого равновесного положения. Такие дан­ ные могут быть получены на основании анализа результатов полевых экспериментов или других натурных опытов.

Все переменные реальной системы в электронной модели представляются напряжениями в различных точках схемы,

48

а операции аналоговой вычислительной машины сводятся к пре­ образованию напряжения.

Чтобы преобразовать реальные переменные в переменные

При этом максимальные значения переменных не должны выхо­ дить за пределы их изменения и по возможности полнее должен использоваться рабочий диапазон модели. Так как не всегда можно заранее предугадать границы изменения всех перемен­ ных, выбранный масштаб уточняют на модели.

Аналоговые машины позволяют вводить масштаб времени,

На основании машинных уравнений из групп функциональ­ ных блоков, воспроизводящих движение отдельных звеньев системы, составляется блок-схема (рис. 26). Так, изменение угловой скорости коленчатого вала двигателя воспроизводится группой блоков /, перемещение рейки топливного насоса — груп­ пой блоков //, работа турбокомпрессора — группой блоков /// .

т.

ПОт

1001,

Рис. 26. Блок-схема модели ПН работы МТА с установив­

шейся нагрузкой

Если исследуется МТА, оборудованный двигателем со сво­ бодным впуском, его работа с установившейся нагрузкой вос­ производится группами блоков / и //.

Перемещение рейки топливного насоса связано с перемеще­ нием муфты регулятора нелинейной зависимостью (рис. 27), которая может быть аппроксимирована двумя линейными участками. Воспроизведение нелинейной зависимости у = f(z) осуществляется схемой, в которой значения z умножаются на разные коэффициенты в соответствии с различным наклоном линейных участков. Ограничение значения у устанавливается на усилителе (см. рис. 26).