Курсовые работы / Выбор самого нужного

Выбор и расчет передаточной функции тензодатчика

После проведенного анализа датчиков, исходя из технического задания и параметров системы, в качестве датчика обратной связи был выбран тензодатчик ВМИУ. 408854.003.

Он предназначен для непрерывного преобразования давления (силы) в электрический выходной сигнал, [13].

Технические характеристики:

— диапазон преобразуемой силы, Н 0…607;

— диапазон выходного сигнала, В 0…6,25;

— рабочий диапазон температуры окружающей среды, ^ОС -50…+80;

— напряжение питания, В 6,25;

— сопротивление моста, Ом 350  2,5

Найдем передаточную функцию тензодатчика:

W_Д(p)=k_Д (23)

Коэффициент k_Д определим как отношение выходного сигнала устройства к входному:

; (24)

где: U_Д – напряжение на выходе тензодатчика, В;

Q – масса мела, действующая на датчик, кг.

Таким образом, получили:

2.3 Расчет передаточной функции гидронасоса

При выборе гидронасоса руководствуются следующим:

1. номинальное давление, необходимое для движения гидроцилиндра;

2. число оборотов двигателя должно совпадать с числом оборотов гидронасоса.

Исходя из выше сказанных условий выбираем радиально-поршневой насос Н-400. Радиально-поршневые насосы предназначены для общемашиностроительного применения в гидроприводах.

Примечание: насосы типаН-4.... допускают кратковременное перегрузочное давление.

Принцип работы радиально поршневого насоса.

При работе вал насоса приводится во вращение от двигателя. Поршни, установленные в блоке цилиндров, вращаются вокруг оси блока и одновременно совершают возвратно-поступательное движение, при этом за одну половину оборота поршень всасывает рабочую жидкость, а за другую нагнетает ее в гидросистему, [3].

Давление на выходе из насоса определяется нагрузкой на рабочий орган и ограничивается предохранительным клапаном гидросистемы.

Подача определяется частотой вращения вала насоса и рабочим объемом насоса.

Паспортные данные гидронасоса Н-400:

1. номинальное давление Р=200 кгс/см²;

2. число оборотов n=1500 об/мин;

3. мощность N=2,8 кВт;

4. направление вращения – любое;

5. номинальный момент М_н=95 Нм;

6. момент двигателя М_д=105 Нм;

7. масса m=15,5 кг.

Определим постоянную времени гидронасоса, [3, c.46]:

Т=J/(М_д/w+М_н/w)=0,117 (15)

Определим коэффициент гидронасоса:

К_д=(М_д/w)/(М_д/w+М_н/w)=0,525 (16)

Получим передаточную функцию в виде:

W(p)=К_д/(Tp+1)=0,525/(0,117p+1)

2.5 Расчет передаточной функции концевого выключателя

В качестве чувствительного элемента, в концевом выключателе, используется реле.

Для нашей системы необходимо реле, которое бы обладало следующими характеристиками:

1) вибропрочностью;

1. виброустойчивостью;

2. ударопрочностью;

3. удароустойчивостью;

4. износостойкостью.

Изобразим характеристику реле, [5].

Рисунок 2 - Нелинейная характеристика реле

Так как реле является нелинейным элементом, то для нахождения передаточной функции необходимо провести лианеризацию.

После проведения лианеризации получаем передаточную функцию в виде коэффициента, [5]:

К=4В/А (22) где: а(А)=4В/ (23)

Для нахождения коэффициентов а(А) и А воспользуемся шаблоном и из него получим:

а(А)=0,4

А=3

Получаем передаточную функцию реле в виде:

W(P)=а(А)/А=0,4/3=0,13 (24)

3. РАСЧЕТ ДАТЧИКА ОБРАТНОЙ СВЯЗИ

Основными параметрами реле, характеризующими их в процессе работы, являются, [6]:

1. чувствительность;

2. ток (напряжение) срабатывания;

3. ток (напряжение) отпускания;

4. ток (напряжение) несрабатывания;

5. ток (напряжение) удержания;

6. коэффициент запаса;

7. коэффициент возврата;

8. рабочий ток (напряжение);

9. сопротивление обмотки;

10. временные параметры;

11. сопротивление электрического контакта;

12. коммутационная способность;

13. сопротивление и электрическая прочность изоляции;

14. износостойкость и количество коммутаций.

Всеми этими параметрами обладает реле РПС7 – зачехленное поляризованное реле.

Анализ реле РПС7 на предмет устойчивости от внешних помех, [7]:

1. температура окружающей среды от –60 до +70⁰ С;

2. повышенная относительная влажность до 98% в течение не более двух суток;

3. циклическое воздействие температур –60 и +70⁰ С;

4. атмосферное давление от 1 до 780 мм рт. ст.;

5. вибрация (вибропрочность и виброустойчивость) в диапазоне частот:

- от 5 до 20 Гц – с амплитудой не более 2,5 мм;

- от 20 до 100 Гц – с ускорением не более 4g;

- от 100 до 200 Гц – с ускорением не более 2,5g.

6. ударная прочность;

- при одиночных ударах с ускорением не более 25g – 9 ударов;

- при многократных ударах с ускорением не более 4g – 10000 ударов.

7. удароустойчивость реле;

8. постоянно действующие линейные ускорения не более 25g.

Технические характеристики:

1. сопротивление обмотки – 65001300 Ом;

2. ток срабатывания – 0,17-0,43 мА;

3. ток отпускания – 0,07-0,18 мА;

4. рабочий ток – 1,20,36 мА;

5. допустимый ток – 0,01-0,2 А;

6. частота срабатывания – 50 Гц;

7. максимальное число коммутаций – 10⁶.

Чувствительность определяется как мощность срабатывания:

P_ср=I²_срR_обм=6500(0,1710^-3)²= 0,00018 Вт (25)

Мощность срабатывания – величина непостоянная. Она зависит от числа витков, сопротивления обмотки, температуры окружающей среды.

Ток срабатывания является контрольным параметром для проверки реле при изготовлении.

Ток отпускания не является рабочим параметром и приводится в технической документации для нормальных условий.

Ток несрабатывания установлен для некоторых типов реле. Этот параметр может быть проверен в процессе измерения тока срабатывания.

Ток удержания может быть проверен в процессе измерения тока отпускания.

Коэффициент запаса представляет собой отношение рабочей мощности к мощности срабатывания и выражается зависимостью:

К_з=Р_раб/Р_ср=0,00936/0,00018=52 (26)

Коэффициент запаса характеризует надежность срабатывания и удержания якоря реле в притянутом положении.

Коэффициент возврата характеризует чувствительность магнитной системы реле к возможному изменению тока в обмотке:

К_в=I_отп/I_ср=0,07/0,17=0,4 (27)

Рабочий ток указывается в виде номинального значения с двусторонними допусками. Верхнее значение рабочего тока ограничивается в основном температурой нагрева обмотки. Нижнее значение определяется надежностью работы реле при снижении величины источника питания и при повышении сопротивления обмотки за счет ее нагревания.

Сопротивление электрических контактов указывается в справочнике для периода поставки:

R_эк=1 Ом (28)

Износостойкость реле характеризуется числом коммутаций.

4 РАСЧЕТ УСТОЙЧИВОСТИ СИСТЕМЫ

Проведем расчет устойчивости системы по критерию Льенара-Шипара. Критерий Льенара-Шипара является частным методом критерия Гурвица, [5].

Запишем передаточную функцию всей системы:

W(P)=23,34/(P(0,018P+1)(0,117P+1)(0,0068P+1)+3) (29)

Тогда характеристическое уравнение примет вид:

0,0000136Р⁴+0,00292Р³+0,142Р²+Р+3=0 (30)

Критерий Льенара-Шипара формулируется: для того, чтобы система была устойчива необходимо и достаточно чтобы все определители Гурвица с нечетным индексом были положительными.

₁=а₁=0,00292>0 (31)

₃=а₁а₂а₃ – а₁²а₄ – а₀а₃²=0,00037>0 (32)

Так как все нечетные определители положительны, значит наша система устойчива.

Для более точной проверки устойчивости системы, построим переходный процесс (рисунок 3). По переходному процессу определим:

1. Перерегулирование =5%.

2. Время регулирования t_р=1,71 с.

Эти основные характеристики удовлетворяют требованиям технического задания.