ГИДРОПНЕВМОЭЛЕМЕНТЫ И ПРИВОДЫ Иллюстративный материал к курсу лекций

курсу лекций

РЕГУЛЯТОР ПОЛЗУНОВА
РЕГУЛЯТОР УАТТА
Рис. 10
Центробежный механизм
Регулирующий орган
Масса
ОН
Рис. 11

КЗ;
рабочие точки (3) – режим ДВ;
рабочие точки (1) - режим

рабочая точка (0) – режим ДТ;

рабочие точки (4) – режим РТ;

Рис.46

Потери мощности (мощность объемных потерь)

гидродвигателя
Уравнение расходов:
Уравнение моментов:
- момент сухих трений на валу ГД;
ДИНАМИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ

Линеаризованное уравнение расходов в отклонениях
Линеаризованное уравнение моментов в

- отклонения переменных от их значений в точке линеаризации.

- отклонение моментов от их значений в точке линеаризации.

Разложим уравнения расходов и уравнения моментов в выбранной рабочей точке линеаризации в ряд Тейлора и ограничимся рассмотрением лишь линейных членов разложения, отбрасывая члены высшего порядка малости.
Переходя от абсолютных значений переменных к их отклонениям от значений в точке линеаризации, получим линеаризованные уравнения в отклонениях:

уравнением движения ГД используется и уравнение движения ГД для изображений

S - комплексная переменная преобразования Лапласа.

Уравнение движения ГД для изображений

где:

-постоянные времени.

или

(16)

могут быть получены из линеаризованного уравнения движения (9) или (10),и

-передаточная функция по управляющему воздействию Qш ;

(18)

-передаточная функция по возмущающему воздействию Мf ;

-передаточная функция по управляющему воздействию U ;

(19)

(20)

Гидравлические

Обратный клапан

Хок

dок

Р2

Р1

Qок

Рис.5 Расчетная схема ПК

При турбулентном движении жидкости на дросселирующих окнах расход жидкости через окно определяется выражением:

где:

коэффициент расхода окна;

,

b - ширина окна;

x - высота окна;

плотность жидкости;

Gок –гидравлическая проводимость окна;

Рок – перепад давления на окне.

Пренебрегая массой шарика и динамическими процессами при его перемещении, запишем

Уравнение расходно-перепадной характеристики предохранительного клапана

Переливной (предохранительный) клапан

Хпк

dпк

Р1

Р2

Рис.4 Расчетная схема ОК

При тех же допущениях уравнение равновесия сил, действующих на шарик:

F(P1)= F(P2)+Fп или SпкР1=SпкР2+Сп(Х0+Хпк) ,

(15)

Уравнение расходно-перепадной характеристики обратного клапана

(14)

(16)

гидролиниях гидропривода
Принципиальная гидравлическая схема системы ограничения давлений приведена

где: Gпк – гидравлическая проводимость предохранительного клапана.

Уравнение расходно–перепадной характеристики системы ограничения давлений по схеме Рис.6

Соответствующая уравнению (17) расходно- перепадная характеристика предохранительного клапана представлена на Рис.7

Qпк

Рпк

Р

Рис.7

Соответствующая уравнению (18) расходно-перепадная характеристика системы ограничения давлений по схеме Рис. 6 приведена на Рис.8

устройство, предназначенное для накопления энергии рабочей жидкости под давлением
и

Схема пружинного, поршневого гидроаккумулятора приведена на Рис.9

Х

Р+ Р

Х

Qга

Рис.9

Рис.10

При давлении в гидролинии равном Р поршень под действием давления переместится на величину Х, сжимая пружину, которая запасет энергию Wп= С /2, С – жесткость пружины.
При увеличении давления на Р поршень переместится и сожмет пружину еще на Х, при этом ее запас энергии возрастет. При уменьшении давления в гидролинии поршень под действием силы пружины будет перемещаться вниз, выталкивая жидкость из под поршня в гидролинию, увеличивая подачу в нее и поддерживая давление.

Уравнение движения поршня при изменении давления

где: mп, Sп, fтрп – соответственно масса, площадь и коэффициент трений поршня.

(19)

Учитывая, что Sп Х = V – изменению объема под поршнем, запишем:

(mпD + fтрпD + C) V = Sп Р, D =

2

2

Поделив левую и правую часть уравнения на t и устремив t к 0, получим уравнение ГА

Схема гидропневматического, мембранного аккумулятора приведена на Рис.10.
В аккумуляторах этого типа роль пружины играет газ под давлением, а роль разделителя жидкостной и газовой сред – эластичная мембрана. Пренебрегая массой мембраны, ее жесткостью и внутренними трениями, при Р << Р запишем для ГА этого типа

(21)

Аккумуляторы этого типа имеют высокое быстродействие. Они часто используются в качестве гасителя пульсаций давления в гидролиниях.

гидропитания подразделяются на источники постоянного расхода и источники постоянного давления.

Гидравлическая схема СИД с нерегулируемым гидронасосом приведена на Рис.11. Вал насоса приводит во вращение приводной двигатель (ПД) с жесткой механической характеристикой ( const). Стабилизацию давления в напорной гидролинии осуществляет переливной клапан(ПК),сбрасывающим избыток жидкости через теплообменник(ТО) в бак пополнительный(БП),а также гидроаккумулятор(ГА), гасящий пульсации давления(Рп).

Рис.11

Qсл

Уравнение расходов в напорной гидролинии

Qнп = Qтнп – Qунп – Qсжп = Qгап +Qпкп +Qпот,

(22)

где: Qтнп= Wнп - теоретический расход насоса станции гидропитания;
Qунп=LунпРп - расход утечек насоса станции гидропитания;

Qсжп = -расход сжатия жидкости в напорной магистрали;

Qгап = - расход гидроаккумулятора станции гидропитания (Qгап>>Qсжп);

- расход переливного клапана;

Уравнение моментов на валу насоса станции гидропитания

Мfп = Минп +Мтрнп +Мдиннп,

(23)

где: Мfп – момент на валу насоса (момент приводного двигателя);

Минп = WнпРп –индикаторный момент насоса станции гидропитания;

Мднп = Jнп - динамический момент на валу насоса.

Мтрнп – момент сухих и вязких трений на валу насоса;

Рп

Рис.12

Структурная схема стабилизированного источника гидропитания, соответствующая уравнениям (22) и (23) приведена на Рис.12.

СИД с регулируемой аксиально-поршневой гидромашиной приведена на Рис.13.

Математическая модель СИД с регулируемым гидронасосом

Считая, что люлька уравновешена и гидростатически разгружена относительно оси вращения, а сухие трения малы, запишем уравнение моментов на оси люльки.

(24)

где: Jл – момент инерции люльки относительно оси поворота;

rл – радиус приложения (плечо) управляющих воздействий на люльку;

Sцос – площадь цилиндра обратной связи на люльку по давлению Рп;

fл – коэффициент вязких трений на оси люльки,

Fрз=SцосРз - управляющее усилие на люльку, соответствующее задаваемому давлению стабилизации Рз.

Уравнение расходов в напорной гидролинии

(25)

где: Qцос = SцосrлD - расход цилиндра обратной связи;

Uнп = - параметр регулирования насоса;

Структурная схема стабилизированного источника давления, соответствующая (24) и (25),приведена на Рис.14.

Wнп

Qтнп

Qгап

Qпкп

Qпот

SцосrлD

Sцосrл

Uнп

Qцос

Рз

Sцосrл

Рп

Рис.13

Рис.14

При ее построении было принято: = const; Qcжп = 0;

Fрз

Для области режимов работы СИД, в которых < и Рп < Рпкп по структурной схеме Рис.14 могут быть получены передаточные функции стабилизированного источника давления.