2448
.pdf
(гильзы) от времени при различных значениях углов положительного перекрытия проходных сечений гидромоторного ряда гидрораспределителя γ1… γ5 при фиксированном значении площади сливного канала представлена на рис. 2.31.
α, рад
t, с
Рис. 2.30. Равномерно нарастающий сигнал угла поворота рулевого колеса
αОС, рад
γ1 |
γ2 |
γ3 |
γ4 |
γ5 |
t, с
Рис. 2.31. Углы поворота ротора гидромотора обратной связи при различных углах перекрытия гидрораспределителя γ1… γ5
81
Как видно из графика, углы перекрытия проходных сечений каналов гидрораспределителя обуславливают время чистого запаздывания: чем меньше эти углы, тем меньше время запаздывания, однако с увеличением угла перекрытия возрастает крутизна характеристики.
На рис. 2.32 представлена зависимость угловой скорости вращения ротора гидромотора обратной связи (гильзы) от времени при различных значениях углов положительного перекрытия проходных сечений гидромоторного ряда гидрораспределителя γ1… γ5 при фиксированном значении площади сливного канала.
рад/с
γ5
γ4
γ3
γ2
γ1
t, с
Рис. 2.32. Скорости вращения ротора гидромотора обратной связи при различных углах перекрытия гидрораспределителя γ1… γ5
Как видно из графика, переходная характеристика представляет собой ярко выраженный колебательный процесс. Объясняется это гидравлическим ударом, который происходит в гидросистеме при открытии проходных сечений гидромоторного ряда гидрораспределителя. Очевидно, что при увеличении углов перекрытия возрастает колебательность характеристики.
Зависимость расходов рабочей жидкости на выходе из гидрораспределителя от времени при различных значениях углов
82
положительного перекрытия проходных сечений гидромоторного ряда гидрораспределителя γ1… γ5 при фиксированном значении площади сливного канала fSL представлена на рис. 2.33.
QOS ·10- 4, м3/с
γ5
γ4
γ3
γ2
γ1
t, с
Рис. 2.33. Графики расходов при различных углах перекрытия проходных каналов γ1… γ5 и площади сливных каналов гидрораспределителя fSL
Зависимость расхода на выходе из гидромотора обратной связи от времени при различных значениях площадей сливных каналов гидрораспределителя fSL1… fSL5 при фиксированном угле перекрытия каналов гидромоторного ряда гидрораспределителя γ представлена на рис. 2.34.
Из графиков видно, что при увеличении угла перекрытия каналов гидрораспределителя возрастает перерегулирование, что ведет к динамическим нагрузкам на гидропривод и базовую машину, при меньших значениях система не выходит из автоколебаний или выходит с запаздыванием. При наименьшем значении площади сливных каналов гидрораспределителя усиливается гидравлический удар в системе рулевого управления.
Для того чтобы проанализировать графики, необходимо построить зависимости показателей качества переходных процессов от углов перекрытия каналов гидрораспределителя при различных
83
значениях площадей сливных каналов и зависимости показателей качества от площадей сливных каналов гидрораспределителя при различных углах перекрытия каналов гидромоторного ряда гидрораспределителя.
QOS ·10- 4, м3/с
t, с
Рис. 2.34. Графики расходов при различных значениях площадей сливных каналов fSL1… fSL5 и угле перекрытия каналов гидрораспределителя γ
Целесообразно рассмотреть следующие показатели качества:
-время нарастания характеристики (крутизна);
-время чистого запаздывания;
-время регулирования переходного процесса;
-перерегулирование.
Одним из важнейших показателей качества ОГРУ является время нарастания или крутизна выходной характеристики. На рис. 2.35 представлена зависимость времени нарастания расхода на выходе из гидрораспределителя от угла положительного перекрытия каналов гидромоторного ряда при различных значениях площадей сливных каналов fSL1… fSL5 гидрораспределителя.
Из графика видно, что при увеличении угла перекрытия снижается время нарастания расхода при различных значениях площадей сливных каналов гидрораспределителя. Объясняется это тем, что при увеличении углов перекрытия увеличивается время чистого запаздывания, в то время как максимальное значение расхода
84
tН, с
γ, рад
Рис. 2.35. Зависимость времени нарастания расхода от угла перекрытия гидрораспределителя при различных значениях площадей сливных каналов fSL1… fSL5
δ, с
γ, рад
Рис. 2.36. Зависимость времени чистого запаздывания от угла перекрытия гидрораспределителя при различных значениях площадей сливных каналов fSL1… fSL5
85
достигается приблизительно одновременно при различных значениях углов перекрытия. Поэтому является целесообразным рассмотреть зависимость времени чистого запаздывания от угла перекрытия проходных сечений каналов гидромоторного ряда гидрораспределителя, которая представлена на рис. 2.36.
Из графика видно, что время запаздывания не зависит от площади сливных каналов гидрораспределителя, но зависит от угла перекрытия каналов: при увеличении углов возрастает время запаздывания. Помимо времени нарастания выходной характеристики необходимо оценить и время регулирования или время выхода на установившийся режим работы. Время регулирования – это минимальное время, по истечении которого отклонение выходной величины от установившегося значения не превышает 5% от этого значения /16/.
Зависимость времени регулирования от угла перекрытия проходных сечений каналов гидромоторного ряда гидрораспределителя при различных значениях площадей сливных каналов fSL1… fSL5 представлена на рис. 2.37.
tР, с
fSL1
fSL2
fSL3
fSL4
fSL5
γ, рад
Рис. 2.37. Зависимость времени регулирования расхода от угла перекрытия гидрораспределителя при различных значениях площадей сливных каналов fSL1… fSL5
86
Из графика видно, что при увеличении угла перекрытия возрастает время регулирования при различных значениях площадей сливных каналов гидрораспределителя.
Рассмотрены временные показатели качества переходного процесса, однако необходимо рассмотреть также и амплитудный показатель, которым является перерегулирование. С помощью этого показателя можно оценить размеры амплитуды колебаний и сопоставить их с установившимся значением. Перерегулирование – это процентное отношение разности между максимальным значением переходной характеристики и установившимся ее значением к этому установившемуся значению /16/.
График зависимости перерегулирования от угла перекрытия проходных сечений каналов гидромоторного ряда гидрораспределителя при различных значениях площадей сливных каналов fSL1… fSL5 представлен на рис. 2.38.
σ, %
fSL1
fSL2
fSL3
fSL4
fSL5
γ, рад
Рис. 2.38. Зависимость перерегулирования расхода от угла перекрытия гидрораспределителя при различных значениях площадей сливных каналов fSL1… fSL5
При увеличении угла перекрытия сечений каналов гидрораспределителя возрастает ошибка регулирования при различных значениях площадей сливных каналов гидрораспределителя, это объясняется увеличением колебательности
87
при увеличении угла перекрытия. Таким образом, исходя из анализа графиков (см. рис. 2.35 – 2.38) можно сделать следующие выводы:
-угол перекрытия проходных сечений каналов гидромоторного ряда гидрораспределителя оказывает значительное влияние на выходные характеристики ОГРУ;
-при увеличении угла перекрытия возрастают время чистого запаздывания и время регулирования, что приводит к ухудшению быстродействия системы, кроме того, резко возрастает перерегулирование, что приводит к повышенным динамическим нагрузкам на гидропривод рулевого управления и базовую машину в целом. Хотя при увеличении угла перекрытия и снижается время нарастания характеристики, в данном случае этот факт не имеет принципиального значения, потому что время регулирования выходного параметра изменяется незначительно для различных характеристик.
Таким образом, после анализа полученных результатов можно рекомендовать углы перекрытия проходных сечений каналов гидромоторного ряда гидрораспределителя в следующем диапазоне:
от γ1 = 0,015 рад до γ3 = 0,05 рад. Причем меньшие углы являются предпочтительными.
Для того чтобы дать рекомендации по выбору площадей сечений сливных каналов гидрораспределителя, необходимо построить зависимости показателей качества выходного параметра от площади
сливных сечений fSL при различных значениях угла положительного перекрытия проходных сечений каналов гидромоторного ряда
гидрораспределителя γ1… γ5.
Как было отмечено, площади сечений сливных каналов не влияют на время чистого запаздывания, поэтому необходимо рассмотреть следующие показатели качества:
-время нарастания выходной величины;
-время регулирования;
-ошибку перерегулирования.
Зависимости этих показателей качества представлены на рис. 2.39 – 2.41.
Анализ графиков показал, что при значениях площадей сечений сливных каналов менее 10-4 м2 резко возрастают время регулирования и перерегулирование выходного параметра, при больших значениях характеристики стабилизируются и оказывают незначительное влияние на показатели качества.
88
tН, с
γ1
γ2
γ3
γ4
γ5
fSL·10-4, м2
Рис. 2.39. Зависимость времени нарастания расхода от площадей сечений сливных каналов при различных значениях углов перекрытия проходных каналов гидрораспределителя γ1… γ5
tР, с
γ1 
γ2 
γ3 
γ4 
γ5
fSL·10-4, м2
Рис. 2.40. Зависимость времени регулирования расхода от площадей сечений сливных каналов при различных значениях углов перекрытия проходных каналов гидрораспределителя γ1… γ5
89
Это объясняется тем, что слишком малые площади сечений сливных каналов гидрораспределителя провоцируют гидравлический удар вследствие большого перепада давления в распределителе.
σ, %
γ5
γ4
γ3
γ2
γ1
fSL·10-4, м2
Рис. 2.41. Зависимость перерегулирования расхода от площадей сечений сливных каналов при различных значениях углов перекрытия проходных каналов гидрораспределителя γ1… γ5
Таким образом, на основе представленных зависимостей можно рекомендовать значения площадей сечений сливных каналов не менее 10-4 м2 при номинальной подаче питающего насоса. Максимальная площадь ограничивается значением 10-3 м2, которое обосновывается конструктивными соображениями.
Приведенные исследования проводились при рабочем объеме гидромотора обратной связи q = 80·10-6 м3, однако предусматривается установка гидромоторов различных рабочих объемов в зависимости от требуемого расхода на выходе из гидроруля.
Выпускаются гидромоторы со следующими рабочими объемами:
80·10-6, 100·10-6, 125·10-6, 160·10-6, 200·10-6, 250·10-6 и 500·10-6 м3.
Рассмотрены зависимости расхода на выходе из гидромотора
обратной связи от времени при следующих значениях рабочего объема: q1 = 80·10-6 м3; q2 = 160·10-6 м3; q3 = 250·10-6 м3 (рис. 2.42).
90