Выбор и расчет передаточной функции гидроцилиндра

Основным критерием при выборе гидравлического исполнительного механизма являются массогабаритные характеристики элемента, а так же давление, на которое рассчитано данное устройство.

Гидравлические исполнительные механизмы предназначены для перемещения рабочего органа в соответствии с импульсами, поступающими от управляющего устройства регулятора [6].

Условиям технического задания удовлетворяют исполнительные механизмы СПГП, имеющие прямолинейное перемещение штока.

Из данного вида двигателей выбираем механизм исполнительный гидравлический поршневой прямоходовой СПГП-2 со следующими техническими характеристиками:

Диаметр поршня D = 80 мм.

Развиваемое усилие при выдвигающемся штоке: N1 = 580 кгс.

Развиваемое усилие при выдвигающемся штоке: N2 = 520 кгс.

Зона нечувствительности d = ± 0,36 кгс/см2.

Габаритные размеры в мм: 570 ´ 160 ´ 185.

Уравнение движения гидропривода поршневого типа будет иметь вид [3]:

(T∙s+1)∙j = m (7)

где Т - постоянная времени гидропривода, с;

j - относительное перемещение гидропривода, см;

m - относительное регулирующее воздействие.

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

(8)

Таким образом, гидроцилиндр можно представить в виде апериодического звена.

Так как в данном случае система регулирует давление, развиваемое исполнительным механизмом то необходимо перейти от перемещения исполнительного механизма к изменению давления вызванному данным перемещением. Для этого необходимо учесть сжимаемость жидкостей. Сжимаемость жидкостей характеризуется коэффициентом объемного сжатия b и модулем упругости G.

(9)

где DV - изменение объема жидкости при изменении её давления, см3;- начальный объем жидкости, см3;

D p - изменение давления, кГс/см2.

(10)

Модуль упругости жидкости - величина не постоянная, а зависит от содержания свободного (не растворенного) воздуха в жидкости и от давления. При отсутствии свободного воздуха и при давлениях менее 400 кГс/см2 модуль упругости отечественных масел нефтяной основы составляет G = 14000 кГс/см2.

Из формул (8), (9) получим:

(11)

Проводя дальнейшие преобразования, получим при V = 250000 см3:

кГс/см5 (12)

(13)

Из выражений (11) и (12) получим:

(14)

Используя выражение (7) с учетом (13) получим:

(15)

После подстановки значений G = 14000 кГс/см2; S = 25000 см2; V = 250000 см3 получим передаточную функцию описывающую гидроцилиндр как систему с выходным параметром в виде давления.

(16)

Найдем постоянную времени гидроцилиндра через скорость изменения давления в гидроцилиндре. Допускаемую скорость жидкости при протяженности коммуникаций до 0,5 м принимают в зависимости от давления в напорной магистрали. При давлении в напорной магистрали Рпит = 5 кГс/см2 допускаемая скорость жидкости Vж = 100 см/с [3].

Статья в тему

Основные характеристики датчиков движения
Датчик движения - это пироэлектрический детектор, служащий приемником волн инфракрасного диапазона. Из курса физики мы знаем, что любое тело, нагретое до определенной температуры, начинает излучать ИК волны. То есть, принцип работы датчика движения основан на регистрации инфракрасных ...