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

Цикловая дискретная система автоматического управления
В течение длительного времени в различных отраслях производства сосуществовали, почти не смешиваясь и не влияя друг на друга, два разнородных вида производства. Первый вид - это высокоавтоматизированное и высокоэффективное массовое производство, которое базируется на высокопроизвод ...