Проектирование и расчет автоматизированных приводов

       

Нагрузка и энергетические характеристики


3.3. НАГРУЗКА И ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

Под нагрузкой СП понимается сумма возмущающих моментов MВ, действующих на OP:

где МСТ — статический момент нагрузки; MД — динамический момент нагрузки.

Статический момент можно представить в виде суммы внутренних и внешних составляющих, действующих в установившемся режиме:

где MН— постоянная составляющая момента нагрузки, обусловленная дебалансом, моментом трения в кинематических парах и контактных устройствах; МВ(t) — переменный момент, зависящий от параметров движения OP (угла поворота выходного вала) или внешних возмущений (силы ветра или отдачи). Под моментом M3 (t) понимают момент, возникающий в упругих элементах при закручивании, или шарнирный момент МШ, действующий на рули самолета при их отклонении и пропорциональный углу отклонения ?: МШ= сш ?, где сш — коэффициент шарнирного момента.

Динамический момент обусловлен теми составляющими нагрузки, которые появляются в режиме движения при изменении угловой скорости:

где JН — момент инерции нагрузки; ?? — ускорение выходного вала.

C учетом (16) выражение (14) возмущающего момента приобретает вид

Составляющие нагрузки, действующей на OP, приложены к валу ИУ через понижающий редуктор q (рис. 19). Зная передаточное число редуктора i, приведем указанные моменты к валу ИУ.



Приведенный момент инерции нагрузки

где i — передаточное число редуктора.

Полный момент инерции вращающихся частей нагрузки с учетом момента инерции двигателя JД

Если момент инерции редуктора Jp соизмерим с моментом инерции двигателя JД, то J' = Jр + JД + JН/i2.

Рис. 19. Объект регулирования СП

Приведенный статический момент нагрузки

где ? — КПД редуктора.

Приведенные угловые скорость и ускорение вала нагрузки

Таким образом, приведенный к валу ИУ момент нагрузки G учетом (17)-(21)

Для обеспечения заданного режима работы СП момент вращения ИУ должен быть равен моменту, определяемому выражением (22):

Полученный момент называют (в отличие от располагаемого момента) требуемым.


Его обозначают МТР и пользуются при выборе типа ИУ. O значении располагаемого момента при выборе ИУ можно судить по механической характеристике, представляющей собой зависимость ?=f(M,Uy) установившейся скорости вала ИУ от момента нагрузки и сигнала управления (рис. 20). Линейная механическая характеристика (рис. 20, а) свойственна электродвигателю постоянного тока с независимым возбуждением и гидроприводу с объемным регулированием; параболическая характеристика (рис. 20, б) присуща гидроприводу с дроссельным регулированием и нелинейная характеристика (рис. 20, e) — электромагнитной порошковой муфте.



Рис. 20. Механические характеристики ИУ



Рис. 21. Энергетические характеристики ИУ

По механическим характеристикам можно судить о регулировочных свойствах ИУ. Так как в процессе регулирования момент нагрузки непостоянен, то чем меньше скорость ИУ будет зависеть от момента, тем лучше регулировочные свойства устройства. С этой точки зрения нелинейная характеристика (см. рис. 20, в) является оптимальной и абсолютно жесткой в определенном диапазоне нагрузки. В двух других случаях с увеличением нагрузки скорость выходного вала падает.

С помощью механических характеристик можно оценить также энергетические возможности ИУ, т. e. мощность, которой они располагают. Действительно, мощность на валу ИУ



где MИУ, ?ИУ — момент и скорость ИУ.

Зная механическую характеристику (рис. 21, а), по значениям M и ? можно построить энергетическую характеристику P = f(M,?) и определить максимальную мощность (рис. 21, б). Представленные на рис. 21 характеристики имеют максимум Рmax в точках, определяющих номинальные параметры ИУ (??? M, МНОМ). Отсюда номинальная мощность ИУ РНОМ = Рmax =??? M МНОМ

При выборе ИУ руководствуются тем правилом, что ero максимальная мощность должна быть больше требуемой. Иногда при выборе ИУ для характеристики нагрузки используют диаграмму нагрузки, представляющую собой зависимость требуемых моментов МТР от скорости при заданном законе движения выходного вала.При гармоническом возмущении диаграмма нагрузки МТР (рис. 22) представляет собой эллипс с полуосями МТР МАХ, ?ТР МАХ. Основное условие при выборе ИУ заключается в том, чтобы диаграмма нагрузки располагалась внутри области моментов и скоростей, обусловленных механической характеристикой МР, касаясь последней в точке Ак с максимальным значением мощности при Мк = 2/3MП.



Рис. 22. Диаграмма нагрузки

Назад | Содержание

| Вперед


Содержание раздела