2.2 Выбор магнитожидкостного датчика угла

Магнитожидкостный датчик угла предназначен для измерения пространственных углов относительно линии горизонта. Датчик состоит из полого цилиндрического корпуса, снаружи которого наматываются измерительные и питающие обмотки. В качестве чувствительного элемента в датчике используется постоянный магнит, взвешенный в магнитной жидкости.

Технические характеристики магнитожидкостного датчика угла.

Диапазон измеряемых углов, град от минус 90 до плюс 90.

Дапазон рабочих температур, град от минус 60 до плюс 60.

Сохраняет работоспособность после воздействия

механических ударов с перегрузкой, м/с² 1500.

Синусоидальной вибрации в диапазоне частот, Гц 500.

Диаметр цилиндра, мм 17.

Длина цилиндра, мм 55.

Масса, г 6.

Намагниченность насыщения, кА/м 100.

Напряженность магнитного поля, А/м 10⁵.

В качестве управляющей среды присутствует магнитная жидкость – вода. В качестве магнетика – высокодисперсное железо, ферромагнитные окислы Fe₂O₃, Fe₃O₄.

Передаточная функция магнитожидкостного датчика:

где – коэффициент передачи;

= 0,5с - постоянная времени.

B – угол отклонения, взятый по модулю, град;

А – входная величина напряжения, В.

Передаточная функция примет вид:

2.3 Выбор гидроцилиндра

Наиболее важным критерием гидроцилиндра в разрабатываемой системе является массогабаритные характеристики, а также давление, на которое рассчитано данное устройство. Данный гидроцилиндр предназначен для перемещения рабочего органа в соответствии с поступающими на его вход импульсами.

Так как величина хода штока небольшая и давление не превышает 20МПа, его не следует проверять на устойчивость от действия продольной силы.

Рисунок 2 – Параметры гидроцилиндра

Основные и расчетные параметры гидроцилиндра:

- внутренний диаметр D=40мм;

- диаметр штока d_ш=0,5D=20мм;

- ход поршня S=10D=400мм;

- рабочее давление Р=0.66 Н.

По основным параметрам определим следующие зависимости:

- площадь поршня в поршневой полости 1 и в штоковой полости 2

соответственно

Расчет на прочность. Прочностным расчетом определяют толщину стенок цилиндра, толщину крышек цилиндра, диаметр штока, диаметр шпилек для крепления крышек.

Толщину стенки цилиндра определим по формуле:

где условное давление, равное (1,2..1,3)P, Р_у=0,41 Н;

- допустимое напряжение на растяжение,

коэффициент поперечной деформации (коэффициент Пуассона),

Для D=40 мм принимаем припуск на обработку металла, равный 0,7мм.

Толщина крышки цилиндра определим по формуле:

где - диаметр крышки,

Уравнение движения гидроцилиндра имеет вид:

где Т – постоянная времени привода гидроцилиндра, с;

- относительное перемещение гидроцилиндра, мм;

- относительное регулирующее воздействие.

Перейдя к стандартной форме изображения передаточной функции звена, получим следующую формулу:

Таким образом, гидроцилиндр можно представить в виде апериодического звена.

Площадь поперечного сечения отверстия определим по формуле:

При скорости жидкости =100мм/с скорость изменения объема составит:

Перейдем от скорости изменения объема к скорости изменения давления жидкости:

Постоянная времени примет значение:

Таким образом, передаточная функция примет вид: