ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА В ДВИГАТЕЛЕ

1) Изучение методики разработки математической модели процесса в двигателе.

2) Исследование по модели влияния параметров привода исполнительного движения на его частотную характеристику.

Одним из элементов привода исполнительного движения любой машины является двигатель. Во время работы двигатель развивает крутящий момент М_К, преодолевающий изменяющийся во времени момент сопротивления М_С(t), который приложен к исполнительному механизму. При исследовании приводов машин, в составе которых имеется двигатель, задающий вращательное движение, для разработки математической модели процесса в двигателе за основу принимается передаточная функция интегрирующего звена.

Для того чтобы учесть момент инерции привода, необходимо использовать дополнительное звено, соединенное последовательно с интегрирующим звеном.

В случае если кинематическая цепь от двигателя до исполнительного механизма короткая и ее податливостью можно пренебречь (рисунок 12,а) добавляют инерционное (апериодическое) звено.

Если необходимо учесть податливость кинематической цепи от двигателя до исполнительного механизма, то последовательно с интегрирующим звеном соединяют колебательное звено с крутильной жесткостью ξ (рисунок 12,б).

 При этом передаточная функция всей системы описывает процесс в двигателе, т.е. определяет зависимость изменения частоты вращения вала двигателяDn( t) от изменения момента сопротивления DМ_С(t).

Рисунок 12 – Модели привода исполнительного движения

 

Передаточная функция системы для случая с апериодическим звеном имеет вид:

                                          ,                    (33)

Коэффициент усиленияК, определяющий жесткость нагрузочной характеристики двигателя,зависит от магнитоэлектрических характеристик двигателя, а постоянная времени разгона ротора Т зависит от момента инерции ротора и момента инерции привода, приведенного к ротору двигателя.

Рассчитав Re( w)иIm(w), используяпередаточную функцию инерционно-интегрирующей системы (33)

            ;           (34)

по формулам (18) и (19) рассчитываем амплитудно-частотную и фазочастотную характеристики процесса в двигателе

                    ; .   (35)

 

   Исходные данные для расчета АФЧХ интегрирующего звена

Статический коэффициент усиления, с-1/В	Кд	2	3	4
Постоянная времени разгона, с	Т	0,04	0,04	0,04

f	Re	Im	A
10	-0.069	-0.173	0.185	-112
50	-0.016	-0.008	0.017	-154
100	-0.005	-0.002	0.004	-166

f	Re	Im	A
10	-0.104	-0.259	0.278	-112
50	-0.016	-0.012	0.026	-154
100	-0.008	-0.002	0.007	-166

f	Re	Im	A
10	-0.138	-0.345	0.371	-112
50	-0.032	-0.016	0.035	-154
100	-0.01	-0.003	0.009	-166

Статический коэффициент усиления, с-1/В	Кд	3	3	3
Постоянная времени разгона, с	Т	0,03	0,035	0,04

f	Re	Im	A
10	-0,083	-0,0276	0,287	-107
50	-0,028	-0,019	0,033	-147
f	Re	Im	A
10	-0,094	-0,268	0,283	-110
50	-0,026	-0,015	0,029	-151
f	Re	Im	A
10	-0,104	-0,259	-0,278	-112
50	-0,024	-0,012	0,026	-154

Вывод:С увеличением статического коэффициента усиления на одной и той же частоте, амплитуда увеличивается, а фаза остается неизменной. С увеличением постоянной времени разгона амплитуда уменьшается, а фаза увеличивается.

 

Лабораторная работа №4

 

ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ТРЕНИЯ

1) Изучение методики разработки математической модели процесса трения в направляющих скольжения.

2) Исследование по модели влияния параметров направляющих скольжения и исполнительного механизма на частотную характеристику процесса трения.

Сила сухого трения F_ТР зависит от силы нормального давления N и от коэффициента трения m, который, в свою очередь, зависит от шероховатости и физических свойств материалов трущихся поверхностей

                                                  F_ТР= m×N.                                          (36)

 Сила N вызывает контактную деформациюD_К, зависящую от контактной жесткости стыка с_К

                                                  .                                         (37)

Тогда                             F_ТР = m×D_К×с_К,                                        (38)

т.е. сила сухого трения пропорциональна величине контактной деформации.

При перемещении исполнительного механизма (например, стола станка) по направляющим скольжения со смазкой в стыке появляется гидродинамическая подъемная сила Р и связанный с ней эффект «всплывания» (рисунок14). При этом контактная деформация уменьшается на величину у_К «всплывания» стола станка, что приводит к уменьшению силы жидкостного трения по сравнению с силой сухого трения.

Таким образом, величина силы трения при скольжении со смазкой зависит от величины подъемной силы, которая в, свою очередь, зависит от скорости V_S перемещения исполнительного механизма. Следовательно, передаточная функция процесса трения соответствует передаточной функции дифференцирующего звена.

 

Рисунок 14 – Модель процесса трения скольжения

Возникающие во время обработки колебания в упругой системе вдоль оси ОХ изменяют во времени скорость перемещения исполнительного механизма на величину скорости колебаний

                               .

Следовательно, величина «всплывания» и сила трения также являются функциями времени : у_К(t) и F_ТР(t). Кроме того, в реальной динамической системе существует инерция при «всплывании» исполнительного механизма. Поэтому в модели процесса трения необходимо дополнительно использовать передаточную функцию инерционного (апериодического) звена, соединенного последовательно с дифференцирующим звеном.

Передаточная функция такой инерционно-дифференцирующей системы, описывающая зависимость изменения силы тренияот изменения скорости движения будет иметь вид

                                 .                               (39)

Коэффициент усиленияК и постоянная времени «всплывания» Тзависят от гидравлических характеристик смазки, площади контактируемых поверхностей, а также от массы перемещаемого узла.

Рассчитав Re( w)иIm(w)для передаточной функции инерционно-дифференцирующей системы (39)

                     ;                 (40)

по формулам (18) и (19) рассчитываем амплитудно-частотную и фазочастотную характеристики процесса трения

                    ;                (41)

 

Исходные данные для расчета АФЧХ дифференцирующего звена

Статическийкоэф. усиления, (нс\м)	К	80	80	80
Постоянная времени «всплывания», с	Т	0,05	0,06	0,07

 

 

f	Re	Im	A
0	0	0	0	90
50	1379	551	1485	21
100	1538	281	1574	11

 

f	Re	Im	A
0	0	0	0	90
50	1200	400	1264	18
100	1297	216	1315	9

 

f	Re	Im	A
0	0	0	0	90
50	1056	301	1098	15
100	1120	159	1131	8

 

Статическийкоэф. усиления, (нс\м)	К	80	90	100
Постоянная времени «всплывания», с	Т	0,05	0,05	0,05

 

f	Re	Im	A
0	0	0	0	90
50	1379	551	1485	21
f	Re	Im	A
0	0	0	0	90
50	1551	620	1671	21
f	Re	Im	A
0	0	0	0	90
50	1724	689	1856	21

 

Вывод:С увеличением постоянной времени всплывания на одной и той же частоте, амплитуда и фаза уменьшаются. С увеличением статического коэф. усиления фаза остается неизменной, а амплитуда увеличивается.

---

Дата добавления: 2019-09-02; просмотров: 90; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

---

---

Мы поможем в написании ваших работ!