Структурная схема модели рулевого устройства с приводом от электродвигателя приведена на рис.4.5. Нагрузкой следует считать руль вместе с судном.
Рисунок 4.5 - Структурная схема модели электропривода руля
Перекладка руля на угол α вызывает (рис.4.6) боковое перемещение (дрейф с углом β дрейфа) и поворот судна вокруг трех взаимно перпендикулярных осей: вертикальной (рыскание с угловой скоростью ω p ), продольной (крен) и поперечной (дифферент). Кроме того, из-за увеличения сопротивления воды движению судна несколько снижается его линейная скорость v .
На рис.4.7 приведены статические характеристики момента на баллере руля М Б =f (α ) от угла перекладки α его для различных рулей при ходе судна вперед и назад. Эти характеристики нелинейные и зависят также от скорости движения v судна. При наличии дрейфа судна угол α перекладки руля заменить на угол (α+β ) между плоскостью пера руля и потоком набегающей воды. Таким образом, в воздействии руля на электродвигатель привода руля кроме собственно угла α перекладки нужно учитывать также параметры движения судна - угол β дрейфа и линейную скорость v . Это значит, что для анализа электропривода руля нужно рассматривать САУ курсом судна (рис.4.8), в которую входят авторулевой (АР ), рулевая машинка (РМ ) и судно. Рулевая машинка состоит из руля и приводящего его во вращение двигателя. Судно представлено в виде двух структурных блоков с передаточными функциями по управлению W У (р ) и по возмущению W В (р ). Приводным двигателем может быть ДПТ или АД с частотным управлением. Источником питания для ДПТ может быть либо управляемый выпрямитель, либо генератор постоянного тока. АД получает питание от преобразователя частоты.
Рисунок 4.6 - Траектория движения при повороте судна и ее параметры
Рисунок 4.7 - Статическая характеристика руля
В режиме стабилизации процесса поворота судна, если допустить, что его линейная скорость v постоянна, а зависимость боковой силы и гидродинамического момента, действующих на корпус, от угла дрейфа β линейна, и пренебречь углами крена и дифферента, то система уравнений, описывающая динамику движения судна, будет иметь вид
(4.3)
где F (t ) – функция. учитывающая действие на судно возмущающих воздействий волн, ветра, течения и др.;
а 11 , …, а 23 – коэффициенты, зависящие от формы корпуса и загрузки судна.
Рисунок 4.8. Структурная схема САУ курсом судна
Если исключить из системы (4.3) сигнал β , то будет получено дифференциальное уравнение, связывающее величину курса Ψ с углом α поворота пера руля и возмущающим сигналом F (t ):
где Т 11 , …. Т 31 – постоянные времени, определяемые через коэффициенты а 11 , …, а 23 ;
k У и k В – коэффициенты передачи САУ курсом судна, также определяемые через коэффициенты а 11 , …, а 23 .
В соответствии с (4.4) передаточные функции по управлению W У (р ) и по возмущению W В (р ) имеют вид
Уравнение механики электродвигателя рулевого устройства имеет вид
или 
(4.6)
где i – передаточное число редуктора между двигателем и рулем;
М С – момент сопротивления, определяемый через момент М Б на баллере руля по выражению
Момент М Б на баллере руля согласно рис.4.7 является нелинейной функцией от угла α .
(4.7)
В целом математическая модель рулевого электропривода, учитывающая судно и авторулевой, является нелинейной и описывается, как минимум, системой из уравнений (4.4), (4.5) и (4.6). Порядок этой системы – седьмой.
Вопросы для самоконтроля
1. Поясните состав и взаимодействие элементов структурной схемы ЭП рулевого устройства.
2. Поясните параметры, характеризующие процесс поворота судна, вызванный перекладкой руля.
3. Почему модель электропривода рулевого устройства должна учитывать параметры судна?
4. Какими уравнениями и в каких переменных описывается процесс движения судна с поворотом?
5. Приведите выражение передаточных функций судна по управлению и возмущению с поворотом на курсе.
6. Обоснуйте тип и порядок математической модели рулевого электропривода.
480 руб. | 150 грн. | 7,5 долл. ", MOUSEOFF, FGCOLOR, "#FFFFCC",BGCOLOR, "#393939");" onMouseOut="return nd();"> Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут , круглосуточно, без выходных и праздников
Галлямов Шамиль Рашитович. Улучшение динамических характеристик рулевого привода летательного аппарата на основе имитационного моделирования: диссертация... кандидата технических наук: 05.04.13 / Галлямов Шамиль Рашитович; [Место защиты: Уфим. гос. авиац.-техн. ун-т].- Уфа, 2009.- 198 с.: ил. РГБ ОД, 61 10-5/810
Введение
Глава 1. Аналитический обзор РП ЛА 11
1.1 Состояние и перспективы развития РП ЛА 11
1.2 Анализ конструктивно-компоновочных схем РП 14
1.3 Анализ математических моделей электрогидравлических РП 24
1.4 Актуальность исследования, цель и задачи работы 41
Глава 2. Математическая модель РП с СГРМ 45
2.1 Особенности математического моделирования СГРМ 45
2.2 Влияние основных нелинейностей ЭГУ на характеристики РМ 56
2.3 Нелинейная математическая модель РП 64
2.4 Анализ результатов численного моделирования РП 81
Глава 3. Повышение качества динамических характеристик системы рулевой привод-орган управления 93
3.1 Особенности эксплуатации РП и определение факторов, влияющих на показатели качества работы 93
3.2 Имитационное моделирование СГУ в пакете Ansys CFX 111
3.3 Влияние жёсткости силовой проводки на характеристики РП 122
Глава 4. Экспериментальные исследования РП ЛА 140
4.1 Экспериментальный стенд для исследования РП Л А 140
4.2 Исследование влияния инерционной нагрузки и жесткости крепления СГРМ на динамические характеристики РП ЛА 158
4.3 Методика расчёта РП с использованием имитационного моделирования 163
4.4 Сравнительный анализ результатов численного моделирования и экспериментальных исследований РП ЛА 171
Основные результаты и выводы 178
Библиографический список 182
Введение к работе
Актуальность темы
Усовершенствование летательных аппаратов (ЛА) влечёт за собой повышение требований по надёжности, быстродействию и долговечности рулевых приводов (РП), работающих в жёстких условиях эксплуатации. Научные и производственные организации как за рубежом, так и в отечественной промышленности ведут исследования по совершенствованию РП и устройств, удовлетворяющих условиям их работы на ЛА.
РП ЛА представляет собой набор электрогидравлических и механических устройств, позволяющих с высоким быстродействием (время выхода на режим составляет менее 0.6 с.) и точностью (величина перерегулирования составляет не более 10%) развивать требуемые характеристики. Функционирование РП ЛА происходит в достаточно сложных условиях эксплуатации: воздействие вибрационных нагрузок, резкие воздействия при отстыковке ступеней ракеты, нелинейные характеристики сил трения тяг и качалок и сил инерции поворотного управляющего сопла с постоянно изменяющимся шарнирным моментом, сложные климатические условия и проблемы длительного хранения.
Максимально возможные тактико-технические характеристики беспилотных ЛА достигаются, в том числе, благодаря многочисленным конструкторским и исследовательским работам, к которым можно отнести проведение стендовых испытаний и имитационное моделирование РП. Имитационное моделирование РП с применением современных пакетов математического моделирования и С4і>проектирования позволяет снизить временные и финансовые затраты при разработке и последующей доводке РП беспилотных ЛА, исключая метод проб и ошибок. Проведение экспериментальных исследований позволяет выполнить анализ соответствия результатов численного моделирования на адекватность реальному объекту.
В данной работе разработана имитационная модель РП ЛА по результатам обработки и обобщения экспериментальных данных, полученных в ОАО «Государственный ракетный центр им. академика В.П. Макеева» и в учебно-научном инновационном центре «Гидропневмоавтоматика» на кафедре прикладной гидромеханики Уфимского государственного авиационного технического университета.
Цель и задачи работы
Улучшение динамических характеристик рулевого привода летательного аппарата на основе имитационного моделирования.
Задачи
Разработка математической модели РП и анализ результатов численного моделирования;
Проведение экспериментальных исследований РП и сравнение их результатов с результатами численного моделирования;
4. Разработка методики расчёта с применением имитационной модели РПЛА.
Методы исследования базируются на фундаментальных методах математического моделирования физических процессов, происходящих в РП ЛА в процессе эксплуатации, методах статистического анализа экспериментальных характеристик РП и методах вычислительного эксперимента.
Научная новизна основных результатов работы
Впервые в математической модели РП ЛА со струйным гидравлическим усилителем (СГУ) предложено использовать нелинейную модель люфта в механической передаче и эмпирическую модель гистерезиса характеристики управления электромеханического преобразователя, что позволило повысить достоверность результатов численного моделирования.
Впервые была решена обратная задача по влиянию нежёсткости силовой проводки на изменение гидродинамического момента обратных струй, действующих на струйную трубку, вследствие чего уменьшается зона устойчивости РП. В результате проведённых исследований были получены рекомендации по снижению гидродинамического момента обратной струи.
Впервые был определён диапазон изменения коэффициента передачи РП ЛА, при котором наблюдается его устойчивая работа. Анализ результатов численного моделирования и результатов экспериментальных исследований позволили выявить зону устойчивости РП ЛА как функцию от жёсткости силовой проводки и параметров РМ.
Практическая значимость заключается в том, что разработанная методика расчёта РП ЛА позволяет исследовать устойчивость, точность и быстродействие с учётом действующих на него эксплуатационных нагрузок. Комплекс прикладных программ, выполненных в математическом пакете, позволяет провести численное исследование имитационной модели рулевого привода и сравнить полученные результаты с экспериментальными данными.
На защиту выносятся
Математическая модель РП ЛА;
Результаты численного исследования имитационной модели привода;
Результаты экспериментальных исследований РП ЛА;
Новая схема струйного гидравлического распределителя (СГР), позволяющая увеличить область устойчивости, за счёт снижения гидродинамического воздействия обратной струи на струйную трубку.
Апробация работы
Основные теоретические положения и практические результаты работы докладывались и обсуждались на всероссийской молодёжной научно-технической конференции «Проблемы современного машиностроения» (г. Уфа 2004 г.), на международной конференции «Глобальный научный потенциал» (г. Тамбов 2006 г.), на Российской научно-технической конференции, посвященной 80-летию со дня рождения чл.-кор. РАН, профессора P.P. Мавлютова «Мавлютовские чтения» (г. Уфа 2006 г.), на конкурсе молодых специалистов
авиационно-космической отрасли (Москва, ТІШ РФ, комитет по развитию авиационно-космической техники, 2008).
Основанием для выполнения работы является план исследований госбюджетной НИР «Исследование теплофизических и гидродинамических процессов и разработка теории перспективных энергонапряженных двигателей и энергетических установок» (2008-2009 гг.), № 01200802934, Государственные контракты № ИЗ 17 от 28.07.2009 «Разработка методов расчета и совершенствование рулевых приводов ракетных двигателей» и №П934 от 20.08.2009 «Электрогидравлическая система управления регулируемой двигательной установкой твёрдого топлива многократного включения» по направлению «Ракетостроение» федеральной целевой программы «Научные и педагогические кадры инновационной России» на 2009-2013 годы.
Публикации
Основные результаты исследований по теме диссертации представлены в 16 публикациях, в том числе в 3 статьях в рекомендованных ВАК изданиях.
Структура и объем работы
В настоящее время существует достаточно много исследований РП, которые используется в разных областях отечественного машиностроения .
Среди научных трудов, которые были посвящены исследованиям РП ЛА можно выделить таких авторов как А.И. Баженов, С.А. Ермаков, В.А. Корнилов, В.В. Малышев, В.А. Полковников, В.А. Чащин - Московский авиационный университет, Д.Н. Попов, В.Ф. Казмиренко, И.А. Абаринова, В.Н. Пильгунов, В.М. Фомичёв, М.Н. Жарков, В.И. Гониодский, А.С. Кочергин, И.С. Шумилов, А.Н. Густомясов, Г.Ю. Маландин, В.А. Введенский, СЕ. Семёнов, А.Б. Андреев, Н.Г. Сосновский, М.В. Сиухин, В.Я. Бочаров - МВТУ им. Баумана г. Москва, Э.Г. Гимранов, В.А. Целищев, Р.А. Сунарчин, А.В. Месропян, Ю.К. Кириллов, A.M. Русак - УГАТУ г. Уфа и работы других авторов.
В , рассматривается влияние упругости проводки на характеристики управляемости. Авторами были получены основные теоретические зависимости, которые учитывают параметры, среди которых можно выделить коэффициент передачи силовой проводки, жёсткость проводки, трение всей проводки при её равномерном движении, люфт в силовой проводки и др. Следует отметить, что расчёт величины жёсткости проводки представляет достаточно трудную задачу, так как жёсткость зависит от большинства числа факторов, учесть которые при расчёте весьма сложно. Поэтому расчёт жёсткости авторы предлагают вести на основании расчёта и анализа экспериментальных материалов. Также можно выделить вопрос, которые авторы достаточно хорошо раскрыли, о динамических характеристиках механической проводки. Здесь представлены расчётная схема механической проводки (Рисунок 1.14) и математическая модель механической проводки.
Коэффициент передачи проводки - отношение перемещения выходного звена проводки к перемещению её входного звена . Увеличение коэффициента передачи ведёт к уменьшению приведённых к входному звену проводки люфтов и увеличению приведённого трения, увеличению потребных объёмов для размещения конструкции проводки и её веса. Существенное влияние на трение, люфт и жёсткость механической проводки оказывают также местные коэффициенты передач проводки, т.е. коэффициенты передачи отельных участков проводки. Например, если имеются элементы проводки, где сосредоточено трение, то для получения меньшего трения на входном звене проводке целесообразно уменьшить местный коэффициент передачи между этим элементом и входным звеном проводки, а затем произвести увеличение коэффициента передачи на участке от указанного элемента до выходного звена проводки.
Сила сухого трения проводки Frpl с учётом инерционной нагрузки, действующей на подшипники, представлена в следующей зависимости: где л - КПД системы передачи, установленного в проводке, FTn сухого трения проводки. Схема, представленная на рисунке 1.14, поясняет функциональные связи в самой проводке и между проводкой и присоединёнными к ней механизмами. Решение в аналитическом виде и в численном виде уравнений (1) - (3) в данном источнике не представлены, так как не было возможности численно исследовать задачи такого класса. Поэтому авторы применяют метод преобразования Лапласа для математического моделирования, которое сводится к определению степени влияния на амплитудно-фазовые частотные характеристики (АФЧХ) проводки следующих параметров: а) коэффициента полезного действия проводки, характеризующего величину силы сухого трения, пропорционального инерционной нагрузке; б) силы сухого трения в проводке FTn; в) силы сухого трения золотника FTP2; г) величины люфта в проводке А. На рисунке 1.15 представлены АФЧХ механической проводки, где a) FTn = const, А = const, FTP2 = const; б) A = const, FTP2 = const; в) FTn = const, A = const. Можно отметить, что основной демпфирующей силой в этом диапазоне частот входных сигналов следует считать силу сухого трения, пропорциональную инерционной нагрузке в проводке. Этот эффект с особой очевидностью следует из рисунка 1.15 а), на котором видно, что изменение величины КПД проводки приводит к увеличению подъёма АФЧХ на резонансной частоте в несколько раз. Силы сухого трения оказывают заметное влияние на фазовые характеристики проводки в области низких частот входных сигналов. Так, например, увеличение сил сухого трения проводки и в золотнике приводит к относительному росту фазового запаздывания в этом диапазоне частот. В области частот, лежащих выше резонансной, характер влияния на фазовые характеристики противоположен рассмотренному, для правильного отображения динамических свойств проводки необходимо учитывать, наряду с сухим трением в проводке и трением в золотниках, силу сухого трения, пропорциональную инерционной нагрузке.
В исследованиях не представлено результатов численного моделирования подобных математических моделей (1.13-1.19). Все динамические характеристики оценивались по передаточным функциям системы. Так в представлены передаточные функции динамической жёсткости рулевых приводов, полученные с учётом упругости жидкости, внутренней обратной связи по нагрузке, межполосных перетечек рабочей жидкости, жёсткости проводки между РП, жёсткости опоры привода, при расположении поршня в среднем положении.
На основании проведённых исследований отмечается, что амплитудная частотная характеристика динамической жёсткости при частоте возмущающей силы определяется величинами жёсткости ряда элементов (опоры, связи между рулевым приводом и рулём), упругостью рабочей жидкости и конструкции рулевого привода и не зависит от перетечек рабочей жидкости, внутренней обратной связи по нагрузке, а также от коэффициента обратной связи.
Статическая жёсткость определяется коэффициентом обратной связи, величинами жёсткости руля, системы между РП и межполосными перетечками рабочей жидкости. Упругость рабочей жидкости не влияет на статическую жёсткость привода.
Создание баллистических ракет морского базирования, стартующих из подводного положения, потребовало от разработчиков ОАО «ГРЦ им. академика В.П. Макеева» решения множества принципиально новых технических и организационных проблем, связанных с исключительно жесткими требованиями по плотности компоновки, обеспечением возможности пуска ракет из подводного и надводного положения, особенностями гидродинамических процессов движения ракеты в шахте подводной лодки при работающем ЖРД, продолжительным временем хранения ракет, более жесткими требованиями к РП морских баллистических ракет и, в частности, к габаритам и массе при отсутствии возможности проверки правильности их функционирования на протяжении всего гарантийного срока (более 15 лет), что являлось значительным отличием от условий применения РП в ракетах с наземным стартом.
Проектирование нового типа РМ началось с проведения целенаправленных лабораторных поисковых работ с применением специального масла в качестве рабочего тела вместо газа, которые доказали работоспособность конструкции СГРМ - сопла и струйного распределителя -при рабочем давлении 36...40 атм. Лабораторные испытания подтвердили, что разработанная РМ обладает скоростными и силовыми характеристиками, заданными разработчиком ракеты РСМ-25. Первая СГРМ, развивающая усилие на штоке до 400 кгс, прошла несколько этапов лабораторных конструкторских испытаний в составе РП при огневых стендовых испытаниях ЖРД (см. рисунок 1.21). По согласованию с представителем заказчика СГРМ была допущена для применения в ракете. Златоустовский машиностроительный завод обеспечил подготовку производства, изготовление и установку рулевых машин на ракеты.
В дальнейшем при создании баллистических ракет РСМ-40 и их модификаций, отличавшихся более мощными двигателями и большей массой РО, потребовалось увеличить до 2000 кгс усилие, развиваемое СГРМ. Расчеты свидетельствовали, что при рабочем давлении 36...40 атм. силовые цилиндры СГРМ, способные развить такое усилие, становятся излишне громоздкими и тяжелыми для использования в составе ЛА. Потребовалось изменить конструкцию СГРМ для обеспечения возможности его питания рабочим телом под более высоким давлением, увеличенным до 100...200 атм., но для этого потребовалось выполнить новые теоретические расчеты, провести конструкторские изыскания, организовать десятки и сотни лабораторных испытаний различных вариантов СГРМ.
Для ракеты РСМ-40 было предложено СГРМ ампулизировать и также разместить в баке окислителя первой ступени. Принятое решение в корне изменило конструктивное исполнение РП второй ступени и конструкцию стыка первой и второй ступеней. РП ЖРД второй ступени оказался утопленным в кислоте бака первой ступени. Для повышения герметичности и надежности все стыковые соединения трубопроводов рабочего тела и трубопроводов с электропроводами соединялись автоматической сваркой. Ввиду малых зазоров (до 10 мм.) между деталями в местах сварки отделу В.Г. Крылова пришлось разработать и передать в серию малогабаритные автоматические сварочные аппараты. После проведения проверки СГРМ заправляли отвакуумированным маслом - заваривали заправочные гидроразъёмы и вновь проверяли герметичность.
Испытания РП на всех этапах вели высококлассные специалисты ракетного центра, на которых лежал груз ответственности за тщательную проверку работоспособности конструкции, формирование окончательных выводов и рекомендаций о допуске РП к испытаниям в составе ЛА при бросковых и летных пусках.
На кафедре прикладной гидромеханики УГАТУ была разработана математическая модель СГРМ. Так благодаря работам , который были посвящены исследованиям распространения высоконапорной струи в струйном каскаде, были получены основные теоретические и эмпирические нагрузочные характеристики струйного каскада (см. рисунок 1.22 - рисунок 1.24). Также были получены зависимости коэффициентов восстановления расхода и давления, которые позволяют получить статические характеристики СГРМ: расходная характеристика, нагрузочная характеристика, расходно-перепадная характеристика, характеристика КПД СГРМ.
В результате разности двух гидродинамических моментов Мх и М2 возникает гидродинамический момент, который действует справа от струйной трубки при её смещении в левую сторону. В результате расчётов величина гидродинамического момента составила М = 1.59-10-2Нм при смещении струйной трубки на максимальную величину - 2.4 град. (см. рисунок 3.23).
В результате проведённых расчётов гидродинамического момента, действующего на струйную трубку при её смещении можно сделать вывод, что гидродинамическое воздействие может негативно сказаться на характеристиках РМ ЛА при возвратно-поступательном движении струйной трубки. Такая ситуация постоянно возникает при полёте ракеты, особенно когда имеет место знакопеременная статическая нагрузка на выходном звене (ПУС), поэтому необходимо внести изменения в конструкцию струйного каскада для уменьшения гидродинамического момента.
В ходе доводки рулевых машин в ОАО «ГРЦ им. академика В.П. Макеева» были приняты меры по снижению гидродинамического момента и улучшению динамических характеристик РП. Для снижения гидродинамического момента каналы приёмной платы были разведены по разным плоскостям относительно плоскости, в которой движется струйная трубка, поэтому обратная струя в данном случае частично оказывает воздействие на струйную трубку. Разведение каналов приёмной платы не позволили улучшить динамические характеристики. На определённых частотах колебаний движение струйной трубки переходило в неустойчивое состояние по причине возникновения автоколебаний. Чтобы избежать неустойчивого состояния движения струйной трубки, в струйном каскаде был установлен компенсатор гидродинамического воздействия, который хорошо представлен на рисунок 3.24.
В РП ЛА используется смешанный тип жёсткой силовой проводки: управляющее воздействие передаётся возвратно-поступательным движением тяг, работающих на растяжение и сжатие, и вращательным и поворотным движением валов, работающих на кручение. Величина суммарной жёсткости силовой проводки по результатам проведенных экспериментальных исследований (здесь учитывается только механическая жёсткость, как отношение усилия, воздействующего на входное или выходное звено проводки к её продольной деформации) составляет от 107...108 Н/м. На сегодняшний день существует достаточно много работ, посвященных вопросам повышения жёсткости силовой проводки, и её влияние на динамические характеристики РП , в которых рассматриваются, в основном вопросы, связанные с увеличением жёсткости силовой проводки ЛА за счёт изменения конструктивных элементов. В качестве примера в представлены некоторые конструктивные примеры по повышению жёсткости силовой проводки.
При анализе влияния подобного явления на динамические характеристики РП было сделано допущение, что увеличение зазора люфта прямо пропорционально увеличению жёсткости силовой проводки. Данное допущение было сделано при анализе экспериментальных данных, полученных в ОАО «ГРЦ им. академика В.П. Макеева». При изменении жесткости силовой проводки в диапазоне от 107 Н/м до 108Н/м, значение зазора люфта изменяется соответственно в пределах А = 0..2-4 м.
Для исследования данного явления на характеристики РП используется разработанная математическая модель, представленная в главе 2 п. 2.3 (2.67) - (2.81). Для получения множества решений был разработан цикл, который представлен на рисунке 3.26. Следует отметить, что в алгоритме вместо обозначения жёсткости силовой проводки сх используется обозначение ср.
Как и в случае анализа влияния некоторых нелинейностей на показатели качества переходных процессов, представленного в п. 3.1, тп, а, - рабочие переменные, ш х - круговая частота, с которой изменяется управляющее воздействие (в уравнение (2. 40) вместо UBX подставляется U} =UBXsmlwxt]), Ах, ср - зазор люфта и жёсткость силовой проводки, А2 и с2 - массивы, куда при каждом шаге цикла записываются новые значения зазора люфта и жёсткости силовой проводки. Анализ экспериментальных данных показал, что частота, при которой происходит фазовое запаздывание инерционной нагрузки, а коэффициент передачи при этом больше 1.5, составляет около 12-18 ГЦ, Поэтому здесь круговая частота составляет соответственно:
Анализ результатов показывает, что момент, возникающий вследствие работы устройства коррекции М[ больше г/д момента обратной струи М2, что позволит снизить итоговый момент г/д воздействия и снизить зону нечувствительности при воздействии линейного ускорения. Геометрические размеры струйного каскада не изменились. Для того, чтобы устранить воздействие г/д момента обратной струи, необходимо выполнить отверстия каналов А и Б в диапазоне dK =1.5.„2 мм при расходе через каналы QK = 8..9 л/мин.
Подводя итоги по главе 3, можно выделить следующие выводы: при численном моделировании с помощью разработанной математической модели РП ЛА был выполнен анализ влияния некоторых факторов на показатели качества динамических характеристик, среди которых можно выделить перерегулирование, время регулирования, максимальное перемещение поршня и инерционной нагрузки и др. Анализ позволил выявить степень влияния на характеристики РП таких факторов как люфт в силовой проводке, гистерезис в характеристике управления, нежёсткость силовой проводки и др. Анализ результатов численного моделирования показал, что при изменении жёсткости силовой проводки с, =10 ..106 Н/м величина перерегулирования уменьшается на 50%, а время регулирования tp при жёсткости меньше, чем сх = 106 Н/м, превышает допустимые значения (7Р 0.6..0.7 с). Следовательно, для рассматриваемого РП ЛА с однокаскадной СГРМ не допускается значение жёсткости силовой проводки менее с, =106 Н/м. Анализ результатов численного моделирования выявил значительное влияние эмпирического коэффициента магнитного гистерезиса Р на величину перерегулирования а. Когда величина Р меньше чем Р = 840Н/(Ам), величина перерегулирования достигает 100%), что недопустимо для РП ЛА. В результате проведённых исследований был выявлен диапазон 3 (1500 Н/(Ам) - 2000 Н/(Ам)). с целью определения г/д момента, который отрицательно влияет на характеристику управления, было выполнено имитационное моделирование струйного гидроусилителя в пакете Ansys CFX. В результате проведённых исследований была получена зависимость изменения г/д момента от перемещения струйной трубки для однокаскадной РМ, а также было проведено исследование по влиянию г/д момента на струйную трубку на динамические характеристики. Изменение г/д момента обратной струи происходит не пропорционально смещению струйной трубки РМ. При отсутствии г/д воздействия обратной струи на струйную трубку при частоте колебаний 15 Гц наблюдается устойчивая работа РП ЛА. В данном случае коэффициент передачи составляет меньше 1.5 (у 1.5). В случае г/д воздействия запаздывание инерционной нагрузки относительно поршня ГЦ РМ происходит при значениях с, = 6 107 Н/м и А = 1.2 10-4 м. Для снижения г/д момента обратной струи была разработана функциональная схема СГУ, доработанная на основе существующего изобретения, которая позволяет компенсировать г/д момент, действующий на струйную трубку, и уменьшить зону нечувствительности.
РП различных типов (электрические, гидравлические, пневматические, механические), а также устройства, созданные на их основе, нашли широкое распространение в самых различных областях техники. Любое автоматическое или дистанционно управляемое устройство, начиная от станков или манипуляторов и заканчивая сложными движущимися в неоднородной нестационарной среде объектами (танками, самолетами, кораблями и пр.), обязательно оснащается РП. К особому классу относятся РП для ЛА. Такие РП, создававшиеся в ОАО «ГРЦ им. академика В.П. Макеева», должны были обладать высокими заданными характеристиками и при этом удовлетворять жестким ограничениям по габаритам и массе, иметь высокую надежность, обеспечивать управление ракетой при подводном старте. Кроме основных требований, к системе управления вектором тяги-предъявляются и дополнительные требования: обеспечение необходимых управляющих усилий на активном участке траектории полёта; обеспечение наибольшей эффективности органа управления во всем диапазоне его рабочих параметров; наименьшие потери осевой тяги двигателя при работе органа управления; характеристики органа управления должны быть стабильны в течение всего времени работы ракетного двигателя.
Проектирование органов управления вектором тяги ракетного двигателя неразрывно связано с определением нагрузок, действующих на ПУС. Задача определения газодинамических сил, действующих на определённые элементы конструкции ассиметричных неподвижных сопел при симметричном течении потока по соплу, не представляет особенных трудностей и решается расчётом распределения давления по длине соплового тракта и последующим численным интегрированием сил давления в основном направлении.
Отсутствие надёжных методов расчёта силовых характеристик органов управления вектором тяги РД, учитывающих особенности изменения полётных условий при отработке программ полёта ракеты, выдвигают на первое место экспериментальные методы определения этих характеристик в наземных условиях. При этом стендовые испытания органов управления вектором тяги имеют свои особенности для каждого конкретного органа управления.
Дегтярев, Константин Юрьевич
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Введение
1. Основная часть
1.1 Классификация приводов
1.3 Технические требование к рулевому приводу
1.7 Проектирование управляющего электромагнита
1.8 Технические требования к составным частям автоколебательной системы рулевого привода
2. Конструкторская часть
3. Технологическая часть
3.1 Теоретические сведения
4. Экономика
4.1 Введение
4.3 Выводы
5. Охрана труда
5.1 Введение
5.2 Анализ вредных и опасных факторов при расчёте и проектировании замкнутой системы ВДРП
5.3.1 Расчёт освещённости
5.3.2 Шум на рабочем месте
5.3.3 Защита от электромагнитного и рентгеновского излучения
5.3.4 Электробезопасность
5.3.5 Пожарная безопасность
5.4 Охрана окружающей среды
5.5 Выводы
Заключение
Список использованной литературы
Введение
В настоящее время к разработке приводов для малогабаритных управляемых ракет (МУР) предъявляются все более жесткие требования по техническим и эксплуатационным характеристикам. Поэтому процесс создания перспективных МУР должен основываться не только на усовершенствовании ранее разработанных конструкций и схем реализации приводов, но и на поиске новых технических решений, отличающихся от традиционных и дающих очередной скачок в развитии данного вида техники. Таким принципиально новым решением оказалось создание и использование так называемых воздушно-динамических рулевых приводов (ВДРП).
Ранее применяемые рулевые привода традиционной конструкции со специальным источником питания обладают следующими недостатками: во-первых, они обеспечивают мощность источников на уровне максимально потребной, что необходимо только лишь на определенном участке полета; во-вторых, при повышении дальности и времени полета масса источника питания увеличивается. Ужесточающиеся массогабаритные характеристики не позволяют реализовать традиционные привода со специальными системами согласования мощности привода с мощностью, расходуемой на управление. Поэтому рациональным решением явился отказ от специального источника питания и использование для перемещения рулевых органов энергии движения ракеты в газовой среде, т.е. использование энергии обтекающего корпус ракеты воздушного потока.
Основой данного технического решения является процесс трансформации энергии двигательной установки, сообщающей ракете кинетическую энергию движения. В результате движения на корпусе ракеты возникает распределенное поле давлений, определяющее силу ее лобового сопротивления в обтекающем ракету потоке воздуха. Располагая устройства забора и сброса воздуха на корпусе в зонах соответственно повышенного или пониженного давления, формируют рабочий поток определенной мощности, при этом в соответствии с законом сохранения энергии возрастает коэффициент лобового сопротивления. Последнее, при использовании воздушно-динамических рулевых приводов требуется увеличение массы пороховой шашки двигательной установки для сохранения неизменными времени полета и величины конечной скорости. Однако анализ соотношения масс показывает, что эффективность данного технического решения по сравнению с рулевыми приводами, имеющими специальный источник питания, тем выше, чем больше максимальная скорость и время управляемого участка полета по сравнению со временем работы двигательной установки. При этом достигается уменьшение массы пассивных элементов конструкции и повышение технологичности за счет исключения трудоемких элементов конструкции: аккумуляторов давления, трубопроводов и т.п. Отличительной особенностью является то, что он функционирует практически все время, пока движется ракета, а использование единого воздушного потока, нагружающего рулевые органы воздушно-динамических рулевых приводов и одновременно являющегося энергоносителем для сохранения неизменности функциональных характеристик по времени полета. Практическая реализация воздушно динамических рулевых приводов с различными типами силовых систем показала их значительное превосходство по функциональным, массогабаритным и техническо-технологическим характеристикам над приводами традиционной конструкции. Поэтому в настоящее время актуальной является проблема оснащения вновь разрабатываемых ракет приводами воздушно-динамического типа, а значит и разработки эффективных методик и алгоритмов их проектирования.
Управление летательным аппаратом (ЛА) является важнейшей научной и практической проблемой современного самолето- и ракетостро е ния.
Для обеспечения полета ЛА по требуемой траектории применяется совокупность различных технических средств, представляющая собой систему упра вления.
По функциональному назначению входящие в систему управления ЛА устройства можно разбить на три группы:
устройства формирования управляющего воздействия с сигнала управления;
органы управления, которые создают управляющие усилия;
рулевые приводы, приводящие органы управления в действие в соответствии с управляющим воздействием.
Так как данный дипломный проект посвящен расчёту и проектиров а нию замкнутой системы рулевого привода, рассмотрим более подробно 3-тью группу устройств.
Рулевые приводы осуществляют в системе управления функционал ь ную взаимосвязь между устройствами первой и второй групп. Поэтому н а ряду с функциональными элементами, обеспечивающими создание силов о го воздействия на органы управления (источники питания, кинематич е ски связанные с органами управления исполнительные двигатели, элементы энергетических магистралей), рулевые приводы включают функционал ь ные элементы, которые устанавливают соответствие этого силового сигн а ла формируемому в системе управления управляющему сигналу (преобр а зователи и усилители электрических сигналов, электромеханические преобразователи, различного вида датч и ки).
Для конкретизации областей исследования задач, стоящих при разработке рулевых приводов, в их составе выделяют силовую и управля ющую системы. Силовая система объединяет функциональные элементы рулевого привода, которые непосредственно участвуют в преобразовании энергии источника питания в механическую работу, связанную с перемещением позиционно нагруженных органов управления.
Управляющую систему составляют функциональные элементы рулевого привода, которые обеспечивают изменение регулируемой величины (координаты положения органов управления) по заданному или выработанному в процессе полета ЛА закону управления.
Структура, характеристики и конструкция рулевого привода определяются типом летательного аппарата. В данном дипломном проекте рассматривается рулевой привод для малогабаритных ЛА, полет которых происходит в плотных слоях атмосферы. Такие рулевые приводы осуществляют перемещение, как правило, поворотных аэродинамических рулей ЛА и характеризуются высоким быстродействием, способностью развивать значительные усилия при низкой массе и малых габаритах конструкции. Их энергетические и габаритно-массовые характеристики существенно зависят от вида используемой энергии.
Бурное развитие ЛА в пятидесятых годах заставило применять пневмопривод с воздушным аккумулятором давления в системах управления ЛА из-за того, что он был наиболее дешевым, простым и надежным рулевым механизмом.
В шестидесятых годах получили распространение рулевой привод на горячем газе, широко применяемый и в настоящее время. Переход от воздушного аккумулятора давления в системах рулевых приводов, занимающего значительный объем в ЛА, к малогабаритному и простому в изготовлении пороховому генератору газа позволил улучшить габаритно-массовые и эксплутационные характеристики рулевых приводов.
Создание в семидесятых годах рулевого привода без бортового источника питания - воздушно-динамического - положило начало новому этапу совершенствования рулевых приводов малогабаритных ЛА.
Следует также упомянуть о существовании электромагнитных рулевых приводов, в которых управления лопастями происходит напрямую силовым электромагнитом, напитываемым от аккумуляторной батареи. Однако они также не получили широкого применения вследствие малой мощности и большого веса источника питания электромагнита.
1.1 Классификация приводов
Приводы лопастей предназначены для преобразования электрич е ских сигналов управления в механическое перемещение лопастей, жестко связанных с подвижными частями исполнительного дв и гателя.
Исполнительный двигатель преодолевает при этом действующие на лопасть шарнирные нагрузки, обеспечивая необходимую скорость и нео б ходимое ускорение при обработке заданных выходных сигналов с требуемой динамич е ской точностью.
На базе уже существующих конструкций приводы могут быть кла ссифицированы:
по типу силовой системы:
воздушно - динамические;
пневматические;
горячегазовые;
электромагнитные;
по принципу управления лопастями:
релейное двух и трехпозиционное управление;
пропорциональное управление;
по схеме управляющей системы:
автоколебательная с двух и трехпозиционным управлением;
самонастраивающаяся с генератором вынуждающих колебаний и с двух и трехпозиционным управлением;
автоколебательная с генератором вынуждающих колебаний и с двух и трехпозиционным управлением;
по типу исполнительного двигателя:
одностороннего и двух стороннего действия;
полуоткрытого и закрытого типа;
по типу распределительного устройства:
поворотный золотник на входе, на выходе, на входе и выходе одновременно;
струйная трубка;
клапанное распределительное устройство на входе, выходе, входе и выходе одновременно.
1.2 Обоснование выбора типа привода
Рулевой привод предназначен для преобразования электрических сигналов, поступающих с наземной аппаратуры управления, в соответствующие угловые отклонения аэродинамических рулей, управляющих полетом летательных аппаратов.
При сравнении характеристик различных типов и схем рулевых приводов отмечено, что при заданных шарнирных нагрузках и требуемых динамических характеристиках целесообразно для обеспечения минимальных габаритов и массы летательного аппарата применение пропорционального рулевого привода, использующего в качестве рабочего тела скоростной напор встречного потока воздуха.
В этом случае исчезает необходимость размещения специального источника питания.
Для малогабаритных управляемых ракетных снарядов наиболее часто проектируются воздушно-динамические рулевые привода, обладающие рядом преимуществ:
· независимость массы и объёма рулевого привода от времени работы, так как отсутствует специальный источник питания;
соответствие потребного и развиваемого момента рулевого привода;
соответствие потребной и развиваемой скорости;
практически постоянство фазового сдвига на частоте вращения ракеты вследствие эквивалентности скорости привода и скор о сти ракеты по крену, движущего момента и момента шарни р ной нагрузки;
применение в конструкции недефицитных материалов вследствие низких давлений и температур рабочего тела.
Для сравнения характеристик различных типов приводов приведём следующую таблицу:
|
Скорость ЛА |
||||||
|
Тип рулевого привода |
ВДРП с сил. сист. открытого типа |
электромагнитный |
ВДРП с сил. сист. закрытого типа |
на горячем газе |
на сжатом газе |
|
|
Тип бортового источника питания |
электрическая батарея |
Баллон со сжатым гелием |
||||
|
Объём привода с источником питания, |
||||||
|
Масса привода с ист. питания, кг |
||||||
|
Трудоёмкость изготовления, |
||||||
|
Наиб. момент нагрузки, |
||||||
|
Наибольший развиваемый момент, |
||||||
|
Диапазон изменения ФЧХ, град. |
1.3 Технические требования к рулевому приводу
Рулевой привод (РП) одноканальный. Рули складываются внутрь отсека. Пиротехническая задержка раскрытия рулей в течение
Зависимость отклонения рулей от входного сигнала - пропорциональная.
РП работает от скоростного напора воздуха. Зависимость избыточного давления P и на входе воздухозаборника от времени при различных температурах окружающей среды представлена на рис. 1.1.
Рис. 1.1. Зависимость избыточного давления P и на входе воздухозаборника от времени t.
РП должен быть работоспособным при:
· числах Маха (рис. 1.2)
· частотах вращения от 4 до 13 Гц (рис. 1.3)
Рис. 1.2 Зависимость избыточного давления от значений числа Маха
Рис. 1.3 Зависимость частоты вращения ракеты от времени t
шарнирных моментах, представленных на рис. 1.4
Рис. 1.4 Зависимость момента шарнирной нагрузки M ш от времени t
Изменение фазового сдвига с учётом частот вращения должно соответствовать значениям
Максимальный угол отклонения рулей должен быть ±15°.
1.4 Математическое описание функционирования воздушно-динамического привода
Состояние физического тела (однородного газа) в некотором проточном объеме в каждый момент времени характеризуется совокупностью следующих параметров:
давление;
тепература.
Для этого газа, полагая его идеальным, справедливо уравнение состояния:
Из этого уравнения следует, что независимых величин, характеризующих состояние газа в проточной полости, две. В термодинамике для их определения используется два закона:
закон сохранения энергии;
закон сохранения массы.
Принимаем допущение о том, что параметры газа являются медленно меняющимися по сравнению с изменением сигналов управления. Это позволяет разбить уравнение нелинейной нестационарной модели привода на две группы уравнений:
уравнения с медленно меняющимися координатами;
уравнения с быстро меняющимися координатами.
Расчет газодинамической системы привода по системе нелинейных алгебраических уравнений построен на основе схемы замещения (рис. 1.5).
Рис. 1.5 Схема замещения силовой системы
При разработке РП применяется система математических моделей:
а) нелинейная, используемая для расчета динамических характеристик РП;
б) модель параметрической идентификации, используемая для расчета конструктивных параметров исполнительного двигателя.
Нелинейная математическая модель получена на основе законов сохранения массы и энергии и включает в себя следующие уравнения:
для полости ресивера:
для рабочих полостей (i=1,2):
для полости отсека:
Законы сохранения массы можно записать в следующем виде:
для полости ресивера:
для рабочих полостей (i=1,2):
для полости отсека
Удельный приход (расход) энергии находим по следующим зависимостям:
Массовый секундный приход (расход) газа в рабочей полости определяется по формулам:
Функции режима течения определяются по формулам:
Полное математическое описание исполнительного двигателя включает в себя еще и уравнения, полученные из уравнения состояния. Они имеют вид:
полость ресивера:
рабочие полости (i=1,2):
полость отсека:
Для определения объёма имеем следующие зависимости:
Механическая подсистема исполнительного двигателя описывается следующим уравнением:
Эффективность сечения входного и выходного отверстий распределительного устройства типа ”струйная трубка” с достаточной точностью можно описать с помощью следующих уравнений:
для входного сечения:
для выходного сечения:
Коэффициент колебательности;
p П1,2 - давление в полостях привода;
k - показатель адиабаты;
П Р - удельный расход энергии в ресивере;
G Р1,2 - удельный массовый секундный расход рабочего тела в ресивере;
П П1,2 - удельный расход энергии в рабочих полостях;
G П1,2 - удельный массовый секундный расход рабочего тела в полостях;
S П - площадь поршня;
M - угол поворота и максимальный угол поворота рулей;
W 1,2 - объём рабочих полостей;
Т П1,2 - температура рабочего тела в полостях;
П1,2 - удельный вес рабочего тела в полостях;
R - универсальная газовая постоянная;
I - приведённый суммарный момент инерции подвижных частей;
f - коэффициент вязкого трения;
m ш () - жёсткость шарнирной нагрузки;
М СТР - момент сухого трения;
k 0 - газодинамический коэффициент;
p P - давление в ресивере;
Y P1,2 , Y П1,2 - газодинамические функции режима течения;
S ВХ1,2 , S ВЫХ1,2 - эффективные площади втекания и истечения в рабочих полостях;
p 0 - давление в отсеке;
с - коэффициент, характеризующий регулируемое втекание;
M - угол поворота и максимальный угол поворота якоря управляющего электромагнита;
а, У - коэффициенты, характеризующие регулируемое истечение.
1.5 Разработка рулевого привода
Необходимо спроектировать рулевой привод, обеспечивающий воспроизведение управляющих сигналов в полосе частот от 28 с -1 до 91 с -1 и амплитуд до 15° угла поворота рулей с фазовым сдвигом 15°±13°. Процесс разработки привода представлен на схеме рис. 1.6.
Разработка малогабаритной танковой управляемой ракеты накладывает существенные ограничения на габариты и массу рулевого привода. Кроме того, в настоящее время не менее актуальна разработка технологичных, выполненных из отечественных недефицитных материалов и, следовательно, имеющих низкую себестоимость рулевых приводов. Габариты и масса РП существенно зависят от потребной выходной мощности и определяются применяемыми типом и структурой системы привода. Для пропорционального закона управления рулевыми органами наименьшие габариты обеспечиваются при применении автоколебательной системы привода с двухпозиционным управлением (рис. 1.7).
В качестве привода управляемой ракеты выбран воздушно-динамический рулевой привод со струйным распределительным устройством.
Воздушно-динамический РП не требует специального источника питания, габариты которого в значительной степени зависят от времени работы и мощности привода.
Рис. 1.6 Алгоритм разработки рулевого привода
Рис. 1.7 Автоколебательная система привода с двухпозиционным управлением
Для воздушно-динамического привода характерно согласование действующих шарнирных нагрузок с развиваемым приводом моментом, а также скорости вращения по крену со скоростью перемещения рулей, вследствие чего по времени полёта обеспечивается практически постоянный фазовый сдвиг на частотах вращения ракеты по крену.
Стабильность динамических характеристик ВДРП по времени управляемого полёта ракеты позволяет расширить допуски на конструктивные параметры рулевых приводов, работающих на традиционных источниках питания: сжатом газе высокого давления, горячем пороховом газе, электрической энергии.
Выбранное распределительное устройство типа "струйная трубка" позволяет применить управляющий электромагнит поворотного типа, надёжный в работе при внешних воздействующих факторах. Нагрузка на управляющий электромагнит с распределительным устройством типа "струйная трубка" незначительна. Динамические характеристики управляющего электромагнита практически не зависят от величины входного давления.
Проектирование автоколебательной системы ВДРП проводится по математической модели параметрической идентификации:
Уравнение суммирующего устройства:
Уравнение корректирующего фильтра:
Уравнение релейного элемента усилителя:
Уравнение управляющего электромагнита:
Уравнение исполнительного двигателя:
Расчёт обобщённых и конструктивных параметров производится для режима наихудших энергетических возможностей, который соответствует максимуму отношения потребной мощности к развиваемой при отработке гармонического сигнала с амплитудой? 0 и частотой при шарнирной нагрузке, имеющей пружинный характер, т. е. из условия минимума энергетической функции привода:
где - частота вращения ракеты, рад/с;
Момент шарнирной нагрузки, Н м;
Газодинамическая функция режима течения (рис. 1.8);
Величина избыточного давления, Па;
Температура окружающей среды, К;
t - время полёта, с.
Режим наихудших энергетических возможностей соответствует полёта при температуре (рис. 1.9). Для указанного режима значения параметров следующие:
Число маха М ………………………………………………………1.17;
Момент шарнирной нагрузки ………………………-0.937;
Избыточное давление ………………………………..1.22?10 5 ;
Частота вращения по крену ……………………………..9.3±1.9.
Рис. 1.8 График зависимости числа Y от величины избыточного давления.
Рис. 1.9 Энергетическая функция привода
Значение выбирается из условия обеспечения фазовой частотной характеристики разомкнутого контура, близкой к заданному номинальному значению при возникновении ограничений выходной координаты силовой части привода. При таком значении? обеспечиваются меньшие фазовые сдвиги, чем при расчёте? по минимуму расхода, но расход рабочего тела через систему увеличивается, что в случае применения воздушно-динамического привода не является ограничением для проектирования.
Максимальный развиваемый момент определяется по зависимости:
Значение произведения площади поршня на плечо кинематической передачи определяется по зависимости:
Потребная скорость для обеспечения отработки гармонического сигнала рассчитывается по формуле:
Рис. 1.10 График зависимости числа? от величины избыточного давления
Структура и параметры автоколебательной системы воздушно-динамического привода определяются для режима наихудших фазовых сдвигов, соответствующего максимуму энергетической функции при нагрузке, имеющей характер перекомпенсации, то есть режима (рис. 1.11). Для указанного режима значения параметров следующие:
Число маха М ……………………………………………………..0.894;
Момент шарнирной нагрузки ………………………..0.265;
Избыточное давление ………………………………0.667?10 5 ;
Частота вращения по крену ……………………………….7.8±2.
Рис. 1.11 Энергетическая функция привода
Рассчитаем структуру и параметры автоколебательной системы ВДРП на соответствующего режима:
а) рассчитывается допустимая минимальная частота автоколебаний из условия обеспечения разноса рабочей частоты? 0 и частоты автоколебаний? а:
б) рассчитывается фазовый сдвиг? n и амплитудная характеристика A n исполнительного двигателя на рабочей частоте и частоте автоколебаний.
Рис. 1.12 Структурная схема исполнительного двигателя РП
Рассчитаем максимальную скорость на этом режиме, исходя из? m на предыдущем:
Тогда новое? m примет значение:
Из рис. 1.13 определим фазовые сдвиги и величины амплитудной характеристики исполнительного двигателя РП на рабочей частоте и частоте автоколебаний.
Для данного режима определены соответствующие значения:
в) определяется время эквивалентного запаздывания управляющего электромагнита:
где - фазовый сдвиг нелинейного элемента на частоте,
Фазовый сдвиг корректирующего фильтра на частоте автоколебаний, выбираемый при первой итерации равным нулю.
Рис. 1.13 Амплитудно-фазовая частотная характеристика исполнительного двигателя рулевого привода
г) рассчитываются фазовые характеристики разомкнутой и замкнутой автоколебательной системы воздушно-динамического привода.
Фазовая характеристика разомкнутой системы рассчитывается по следующей формуле:
Фазовый сдвиг исполнительного двигателя РП,
Фазовая характеристика управляющего электромагнита (рис. 1.15),
Фазовый сдвиг корректирующего фильтра (рис. 1.14),
Фазовый сдвиг нелинейного элемента, .
Фазовая характеристика замкнутой системы:
Амплитудная характеристика разомкнутой системы.
При необходим фильтр с ослаблением амплитудной характеристики на частоте автоколебаний:
Рис. 1.14 Амплитудно-фазовая частотная характеристика корректирующего фильтра
Рис. 1.15 Фазовая характеристика управляющего электромагнита
Фазовая характеристика разомкнутой системы воздушно динамического рулевого привода представлена на рис. 16, замкнутой - на рис. 1.17.
Рис. 1.16 Фазовая характеристика разомкнутой системы ВДРП
Рис. 1.17. Фазовая характеристика замкнутой системы ВДРП
1.6 Оценка влияния изменения параметров математической модели ВДРП на его характеристики
Проследим, каким образом влияют на характеристики привода изменения таких величин, как скорость движения рулей, момент шарнирной нагрузки, момент инерции рулей, время эквивалентного запаздывания управляющего электромагнита, а также коэффициенты трения.
Пусть и изменяются в пределе ±15%, а и f - на ±50%.
Наиболее существенные изменения происходят, когда вышеназванные величины изменяются одновременно либо в сторону уменьшения, либо в сторону увеличения. Рассмотрим два крайних случая:
1) и увеличим на 15%, а и f - на 50%.
Результаты отображены на рис. 1.18-1.20
Рис. 1.18 Амплитудно-фазовая характеристика исполнительного двигателя рулевого привода
Рис. 1.19 Фазовая характеристика разомкнутой системы ВДРП
Рис. 1.20 Фазовая характеристика замкнутой системы ВДРП
2) и уменьшим на 15%, а и f - на 50%
Результаты отображены на рис. 1.21-1.23
Рис. 1.21 Амплитудно-фазовая характеристика исполнительного двигателя рулевого привода
Рис. 1.22 Фазовая характеристика разомкнутой системы ВДРП
Рис. 1.23 Фазовая характеристика замкнутой системы ВДРП
Как можно заметить из вышеприведённых графиков, ни одно из проделанных изменений не привело к выходу рулевого привода из заданного коридора фазовых сдвигов (рис. 1.20 и 1.23), что свидетельствует о высокой динамической точности разрабатываемого ВДРП. Проверим, какую роль играют величины постоянных времени T ф1 и T ф2 .
Рассмотрим три варианта фильтра (рис. 1.24, 1.25):
Графики фазовых характеристик разомкнутой и замкнутой систем будут иметь вид, представленный на рис. 1.26-1.29.
Рис. 1.24 Амплитудные частотные характеристики нескольких вариантов корректирующего фильтра
Рис. 1.25 Фазовые частотные характеристики нескольких вариантов корректирующего фильтра
Рис. 1.26 Фазовые характеристики разомкнутой системы ВДРП
Рис. 1.27 Фазовые характеристики замкнутой системы ВДРП
Рис. 1.28 Фазовые характеристики разомкнутой системы ВДРП
Рис. 1.29 Фазовые характеристики замкнутой системы ВДРП.
1.7 Технические требования к составным частям автоколебательной системы рулевого привода
а) воздухозаборник должен обеспечивать:
Отношение площадей воздухозаборника к площади струйника:
Отношение площадей ресивера к площади струйника:
Выступание воздухозаборника за обтекатель не менее 5 мм.
б) рулевой привод должен обеспечивать:
Максимальную скорость при давлении
и температуре:
Максимальный развиваемый момент при давлении
Управляющий электромагнит в реальных условиях эксплуатации должен обеспечивать время эквивалентного запаздывания:
в) постоянные времени корректирующего фильтра должны быть:
1.8 Проектирование управляющего электромагнита
В качестве управляющего электромагнита выбираем нейтральный электромагнит с угловым перемещением якоря. Управляющий электромагнит, на оси которого закреплён струйник, установлен на основании распределительного устройства. Ток, протекающий через обмотки этого электромагнита, при поступлении команды управления, создает магнитный поток, притягивающий якорь к одному из упоров, разворачивая диск распределительного устройства в одно из крайних положений.
Расчёт параметров управляющего электромагнита проводится из обеспечения требуемых динамических характеристик при заданном напряжении питания и токе потребления обмоток управляющего электромагнита. Расчёт проводится графоаналитическим способом в соответствии с алгоритмом (см. рис. 1.30).
В данном дипломном проекте при проектировании ВДРП в целях унификации с ранее изготовленными подобными рулевыми приводами воспользуемся одним из уже существующих управляющих электромагнитов и расчёт производить не будем.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Рис. 1.30 Алгоритм расчета УМ
2.1 Описание конструкции рулевого привода
Рулевой привод предназначен для преобразования электрических сигналов, поступающих с наземной аппаратуры управления, в соответствующие угловые отклонения аэродинамических рулей, управляющих полетом летательных аппаратов. В данном дипломном проекте разработан автоколебательный одноканальный воздушно-динамический рулевой привод полуоткрытого типа с регулируемым на выходе распределительным устройством типа «струйная трубка» (рис. 2.1).
Рис. 2.1 Рулевой привод
1 - основание; 2 - поршень; 3 - руль; 4 - втулка; 5 - ось; - подшипник; 7 - пружина; 8 - вилка; 9 - потенциометр обратной связи;10 - шпангоут; 11 - трубка; 12 - фильтр; 13 - пружина; 14 - канал; 15 - приемное отверстие; 16 - поршень; 17 - чехол; 18 - манжета; 19 - основание; 20 - штифт; 21 - серьга; 22 - ось; 23 - ось; 24 - пружина; 25 - подшипник; 26 - корпус; 27 - планка;28 катушка управления; 29 - якорь; 30 - приемник; 31 - струйник; 32 - воздухозаборник; 33 - электромагнит управляющий;34 - электровоспламенитель; 35 - силовой цилиндр; 36 - планка.
Привод состоит из следующих основных частей:
а) исполнительный двигатель с аэродинамическими рулями;
б) управляющий электромагнит с распределительным устройством.
Базовой деталью рулевого привода является шпангоут 10, на котором установлены оси 5 с рулями 3, втулками 4, пружинами 7. Рули соединены между собой осью 22, на этой же оси находится вилка 8, связывающая рули с потенциометрическим датчиком обратной связи 9. Шпангоут 10 является базовой деталью, к которой крепится основание 1. На основании установлены два силовых цилиндра 35.
Управляющий электромагнит 33 состоит из корпуса 26, в котором на подшипниках 25 установлена ось 23 с якорем 29, двух катушек управления 28, соединенных планкой 27, закреплённой в корпусе 26, и пружины 24.
Силовой цилиндр 35 состоит из основания 19, на котором закреплена эластичная манжета 18, закрытая чехлом 17, поршня 16, соединённого с манжетой 18 и серьги 21, связывающей поршень 16 с осью 22.
Рули 3 и воздухозаборники 32 в сложенном положении удерживаются планкой 36, закреплённой штифтами 20 на шпангоуте 10.
2.2 Описание принципа действия рулевого привода
Принцип действия РП состоит в следующем.
При полёте управляемой ракеты встречный поток воздуха через отверстия в воздухозаборниках 32 проходит через струйное распределительное устройство в рабочие полости рулевых машин. В автоколебательном приводе генерируются автоколебания. С усилителя подается поочерёдно напряжение на одну или другую обмотки управляющего электромагнита. При поступлении сигнала в одну из обмоток, якорь притягивается к ней и устанавливает струйник напротив соответствующего окна приёмника. Воздух поступает в рабочую полость привода, и в ней устанавливается максимальное давление; в это время вторая рабочая полость опорожняется. Под действием разности давлений на поршни рулевых машин происходит поворот оси рулей. Разность средних давлений в полостях и угол поворота рулей пропорциональны входному сигналу.
3. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
3.1 Теоретические сведения
Сборка является заключительной стадией технологического процесса изготовления деталей.
К сборочно-технологическим процессам относят соединение деталей и сборочных единиц для образования изделия с его последующей регулировкой, контролем и испытанием.
Технологический процесс сборки осуществляют, руководствуясь нормативными документами, которые оформляются в соответствии с единой системой технологической документации (ЕСТД).
ЕСТД представляет собой комплекс стандартов, устанавливающих взаимосвязанные правила и положения о порядке разработки, оформления и обращения единой технологической документации для всех предприятий и организаций приборостроительных и машиностроительных отраслей промышленности.
Проектированием технологических процессов и составлением нормативной документации занимаются технологические отделы и бюро предприятия.
Для разработки технологического процесса сборки изделия или сборочной единицы технологу необходимо иметь сборочные чертежи, спецификацию деталей по сборочным единицам, технологические условия на сборку, испытания и приемку, годовой план выпуска изделия. Кроме того, в распоряжении технолога должны находиться данные о парке оборудования и электроснабжении цехов, о применяемом инструменте, приспособлениях, контрольно-измерительной аппаратуре, а также стандарты предприятия.
Подготовку к проектированию технологического процесса начинают с анализа конструкции по чертежам, схемам, техническим условиям и программе испытания. Проектирование технологического процесса сборки содержит следующие этапы:
1. Определение последовательности сборки.
2. Определение перечня и последовательности работ при сборке, построение схемы технологического процесса.
3. Нормирование операций.
4. Определение организационной формы сборки и синхронизация операций по ритму.
В данном разделе дипломного проекта рассмотрены первые три этапа.
3.2 Определение последовательности сборочного процесса
Основой для определения последовательности сборки изделия является конструкторская документация, в которой изделие разбито на сборочные единицы. Характерной особенностью сборочной единицы является возможность сборки обособленно от других частей изделия. Благодаря этому процесс сборки сложных изделий состоит из переходов, выполняемых не только последовательно друг за другом, но и параллельно друг другу.
3.3 Построение схемы технологического процесса сборки
Схема технологического процесса сборки служит для облегчения разработки основной технологической документации - маршрутных и операционных карт. Схема технологического процесса наглядно и детально отражает последовательность и структуру сборки, включая регулировку, контроль и испытания изделия.
Построение схемы ведется по следующим правилам:
1. Каждый элемент изделия имеет условное обозначение. Сборочные единицы принято обозначать квадратом, а детали - кругом. Стандартные и поставляемые изделия изображаются со штриховкой.
2. Приспособления, применяемые вместо деталей или сборочных единиц, без которых не может быть выполнена сборка, указываются на схемах как детали или сборочные единицы, но пунктиром.
3. Процесс сборки изображается линией, а переходы точками на этой линии. Линия проводится в направлении от базового элемента изделия к собранному объекту.
Соединение деталей или сборочной единицы с собранной ранее частью изделия или базовой деталью, использование материалов обозначается линией, присоединяемой к сборочной линии. Крепежные детали и прикрепляемые ими элементы изделия соединяются со сборочной линией в одной точке.
4. Снимаемые (демонтируемые) детали, сборочные элементы, приспособления указываются на схемах со стрелкой, направленной от линии сборки.
5. Схема поясняется указанием о выполнении соединений, регулировки и контроля при сборке.
4. ЭКОНОМИКА
4.1 Введение
Процесс создания и освоения новой техники является комплексным, охватывающим большой промежуток времени и большое количество исполнителей. Исходя из новизны создаваемого изделия и степени его комплексности в практике планирования СОНТ применяются два метода:
Метод, основанный на разработке ленточных планов - графиков;
Метод, основанный на разработке сетевых графиков.
Поздний срок свершения события - это такой срок, превышение которого вызовет аналогичную задержку наступления завершающего события графика. Поэтому расчет поздних сроков свершения событий осуществляется после нахождения критического пути по принципу, представленному на рис. 4.2.
Рис. 4.2 Поздний срок свершения события
Раннее начало каждой работы равно раннему сроку свершения начального в данной работе события:
Раннее окончание каждой работы определяется как сумма фона раннего начала и продолжительности ожидаемого времени выполнения этой работы:
Позднее окончание каждой работы равно позднему сроку свершения конечного события в работе:
Позднее начало работы определяется как разница между сроком позднего окончания и ожидаемым временем выполнения этой работы:
На основании рассчитанных ранних и поздних сроков начала и окончания работ определяются резервы времени работы.
Различают понятия полного и свободного резервов времени.
Резерв времени события - это промежуток времени, на который может быть отсрочено свершение этого события, без нарушения критического пути:
Полный резерв времени работы - это максимальный период времени, на который можно увеличить продолжительность данной работы, не изменяя критического пути:
Важным свойством этого резерва является то, что он может быть распределен между работами, лежащими на следующем пути, т.е. он является резервом всего последующего пути.
Свободный резерв времени работы - это промежуток времени, на который может быть отодвинуто окончание данной работы, не изменяя ранних сроков начала последующих работ
Резервы времени работы позволяют маневрировать сроками начала и окончания работ, устанавливая наиболее благоприятные сроки выполнения работы с точки зрения рациональной загрузки ресурсов, выделяемых на достижение конечной цели. Резервами работ можно пользоваться также для выявления критического пути. Представляя цепную связь работ, он проходит по работам, не имеющим резервов.
Одними из важнейших операций при анализе рассчитанных параметров сетевого графика являются определение коэффициентов напряженности работ и вероятности свершения завершающего события в заданный срок.
Коэффициент напряженности работы характеризует относительную сложность соблюдения сроков выполнения работ на некритических путях:
где - продолжительность максимального пути, проходящего через работу ij;
Продолжительность критического пути;
Продолжительность отрезка максимального пути работы, совпадающего с критическим путем ij.
Контролировать правильность расчета сетевого графика необход и мо по параметрам полного резерва времени и коэффициента напряженн о сти. Причём резерв времени работ, лежащих на критическом пути всегда равен нулю, а к о эффициент напряженности работ равен единице.
Таблица 4.1. Картотека событий
|
№ события |
Перечень событий |
|
|
ТЗ получено |
||
|
ТЗ проработано |
||
|
Литература подобрана |
||
|
Литература изучена |
||
|
Математическая модель выбрана |
||
|
Расчет характеристик привода сделан |
||
|
Выбор типа и схемы привода сделан |
||
|
Расчет конструктивных и обобщенных параметров проведен |
||
|
Анализ влияния различных факторов на характеристики привода проведен |
||
|
Техническая документация выпущена |
||
|
Рабочие чертежи разработаны |
||
|
Эскизный проект выпущен |
||
|
Техническая документация выпущена и выдана в производство |
||
|
Материалы заказаны |
||
|
Материалы поставлены |
||
|
Комплектующие изделий заказаны |
||
|
Детали изготовлены и комплектующие изделия поставлены |
||
|
ПИ выпущено и произведена сборка и настройка образца |
||
|
Испытания произведены |
||
|
ТП выпущено и произведена корректировка ТД |
||
|
Принято решение о серийном выпуске |
|
№ работы |
Перечень работ |
Продолжительность, дни |
Затраты на выполнение работ, руб. |
|||
|
Выдача ТЗ |
||||||
|
Подбор литературы |
||||||
|
Изучение литературы |
||||||
|
Фиктивная работа |
||||||
|
Выбор мат. модели |
||||||
|
Расчёт характеристик привода |
||||||
|
Фиктивная работа |
||||||
|
Выбор типа и схемы привода |
||||||
|
Расчёт конструктивных и обобщённых параметров привода |
||||||
|
Анализ влияния различных факторов на характеристики привода |
||||||
|
Выпуск ТД |
||||||
|
Разработка рабочих чертежей |
||||||
|
Выпуск эскизного проекта |
||||||
|
Выпуск ТД и выдача ее в производство |
||||||
|
Заказ материалов |
||||||
|
Поставка материалов |
||||||
|
Подготовка производства |
||||||
|
Заказ комплектующих изделий |
||||||
|
Поставка комплектующих тизделий |
||||||
|
Изготовление деталей |
||||||
|
Сборка и настройка образца |
||||||
|
Выпуск ПИ |
||||||
|
Проведение испытаний |
||||||
|
Корректировка технической документации |
||||||
|
Выпуск технического проекта |
||||||
|
Принятие решения о серийном выпуске |
Для величины имеются вполне определенные границы допустимого риска. При > 0.65 можно утверждать, что на работах критического пути имеются избыточные ресурсы, следовательно общая продолжительность работ может быть сокращена. При < 0.35 опасность срыва заданного срока наступления завершающего события настолько велика, что необходимо повторное планирование с перераспределением ресурсов, т.е. оптимизация сетевого графика.
Оптимизация сетевого графика в зависимости от полноты решаемых задач может быть разделена на частную и комплексную. Видами частной оптимизации являются: минимизация стоимости всего комплекса работ при заданном времени выполнения проекта, минимизация времени выполнения разработки при заданной ее стоимости. Комплексная оптимизация - это нахождение оптимума в соотношениях величин затрат и сроков выполнения проекта.
Проведением оптимизации сетевого графика стадия составления исходного плана заканчивается. Далее начинается стадия оперативного управления ходом работ, когда в службу сетевого планирования поступает с определенной периодичностью информация о фактическом ходе смоделированного процесса. Производятся перерасчеты графика и разрабатываются мероприятия по ликвидации возникших от него отклонений.
Таким образом, в целом сетевой график позволяет наиболее рационально построить план работы, установить строгую последовательность и очередность в выполнении всех необходимых операций и действий. С помощью сетевого графика можно с достаточной точностью определить сроки свершения каждого события и, следовательно, срок достижения результата - завершающего события; оптимизировать использование выделяемых ресурсов; организовать контроль, наблюдение и управление действиями ответственных исполнителей с помощью ЭВМ.
4.3 Выводы
1. Проведя расчёт параметров сетевого графика, мы видим, что при длине критического пути 111.5 дней затраты на комплекс работ составляют 18 338 рублей.
2. Проведя оптимизацию сетевого графика, исходя из минимума затрат, мы видим, что при той же длине критического пути затраты на комплекс работ составляют 18 213 рублей.
3. Проведя оптимизацию сетевого графика, исходя из минимума длины критического пути, при директивном сроке, длина критического пути составляет 103 дней, при затратах на комплекс работ 20 358 рублей.
4. Проведя комплексную оптимизацию, исходя из минимума затрат и минимума длины критического пути, при директивном сроке, видно, что длина критического пути оставляет 103 дня, при затратах на комплекс работ 20 358 рублей.
5.1 Введ ение
При проектировании ВДРП на работоспособность инженера влияет организация трудового процесса, метеорологические условия производст венной среды, шум, освещение производственного помещения, его температура и многое др у гое.
Безопасность труда обеспечивается соблюдением правил по техн ике безопасности, санитарных норм и правил. Также для обеспечения безопасности труда должны предъявляться требования к сооружениям, производственным зданиям, оборудованию. При этом необходимо обеспечивать защиту рабочих мест от воздействия опасных и вредных факторов, содержать рабочие места в строгом соответствии с санитарно-гигиеническими нормами.
В данной части дипломного проекта будут рассмотрены все вышеп е речисленные факторы, влияющие на здоровье и безопасность человека, и будут разработаны меры по предотвращению вредных и опасных факт о ров.
5.2 Анализ вредных и опасных факторов при расчёте и проектировании замкнутой системы ВДРП
Расчёт и проектирование - это работа с чертежами, с технической документацией, с расчётами, с ЭВМ. Инженеру приходится часами работать над чертежами, книгами, поэтому в помещении, где он работает должно быть освещение соответствующее санитарным нормам и правилам. Правильно спроектированное и выполненное освещение на предприятии обеспечивает возможность нормальной производственной деятельности. Сохранность зрения человека, состояние его центральной нервной системы и безопасность на производстве в значительной мере зависят от условий освещения.
При недостаточном освещении в помещении, где работает инженер, у работающего постепенно ухудшается зрение, а, следовательно, и его общее физическое состояние, и работоспособность.
Расчёт и проектирование замкнутой системы ВДРП осуществляется с применением персонального компьютера с соответствующим программным обеспечением. Эксплуатация ПЭВМ связана с воздействием на работающего таких вредных и опасных факторов, как повышенная температура окружающей среды, недостаток естественного освещения, недостаточная освещенность рабочей зоны, электрический ток, статическое электричество, шум, повышенный уровень электромагнитного, ультрафиолетового и инфракрасного излучений.
Работа инженеров-исследователей и конструкторов связана с воздействием таких психофизических факторов, как умственное перенапряжение, напряжение зрительных и слуховых анализаторов, монотонность труда, эмоциональные перегрузки.
Воздействие указанных неблагоприятных факторов приводит к снижению работоспособности, вызванной развивающимся утомлением. Появление и развитие утомления связано с изменениями, возникающими в процессе работы в центральной нервной системе, с тормозными процессами в коре головного мозга. Так при длительной работе за видеомонитором, у человека возникает повышенная утомляемость и головная боль. Длительное нахождение человека в зоне комбинированного воздействия различных неблагоприятных факторов может привести к профессиональным заболеваниям, например, ухудшение зрения, бессонница.
После разработки технологических факторов и технической документации изготавливают экспериментальный образец и производят испытания на испытательных стендах. При этом возникает опасность возникновения пожара или поражения электрическим током.
5.3 Меры по недопущению вредных и опасных факторов
Для предотвращения вредных и опасных факторов на предприятии при строительстве производственных зданий необходимо соблюдать все требовании санитарных норм и правил. Также необходимо регулярно производить и н структаж работников предприятия по технике безопасности, надо постоянно следить за электрооборудованием и за наличием противопожа р ных средств.
Проектирование исполнительного двигателя системы газового рулевого привода. Анализ применения пневматических и газовых исполнительных устройств. Построение принципиальной схемы рулевого тракта. Обзор функциональных элементов систем рулевого привода.
курсовая работа , добавлен 20.06.2012
Обоснование выбора структуры привода, составление его математической модели. Расчет конструктивных параметров, управляющего электромагнита и динамических характеристик привода, тепловой расчет конструкции. Технологический процесс сборки рулевой машины.
дипломная работа , добавлен 10.09.2010
Кинематический и энергетический расчет привода. Подбор электродвигателя, расчет открытой передачи. Проверочный расчет шпоночных соединений. Описание системы сборки, смазки и регулировки узлов привода. Проектирование опорной конструкции привода.
курсовая работа , добавлен 06.04.2014
Производители, описание конструкции, преимущества использования системы верхнего привода в буровых работах. Обоснование выбора кинематической схемы привода, проектирование валов редуктора. Укрупненный технологический процесс изготовления детали.
дипломная работа , добавлен 18.04.2011
Общие сведения об автомобиле. Проектирование рулевого управления, описание его назначения и основных требований. Обоснование выбора реечного управления и определение параметров рулевой трапеции. Расчет параметров зацепления механизма "шестерня-рейка".
дипломная работа , добавлен 13.03.2011
Классификация смесителей по принципу действия. Определение расчётной мощности двигателя. Описание порядка сборки и обслуживания привода. Конструктивный расчёт цепной передачи, шпоночных соединений. Рекомендации по выбору масла и смазки всех узлов привода.
курсовая работа , добавлен 27.10.2014
Расчёт энергосиловых и кинематических параметров привода. Передаточные числа по ступеням привода и частоты вращения валов. Расчёт конической передачи с круговым зубом. Проверка по контактным напряжениям. Расчёт валов, шпонок и подбор подшипников.
курсовая работа , добавлен 09.01.2014
Принцип действия привода шнекового питателя. Подбор электродвигателя, расчет цилиндрического редуктора. Алгоритм расчета клиноременной, цепной передачи. Рекомендации по выбору масла и смазки узлов привода. Сборка и обслуживание основных элементов привода.
контрольная работа , добавлен 04.11.2012
Разработка привода ленточного транспортера, состоящего из электродвигателя, клиноременной передачи и двухступенчатого цилиндрического зубчатого редуктора. Кинематический и силовой расчет привода. Форма и размеры деталей редуктора и плиты привода.
курсовая работа , добавлен 18.12.2010
Проектирование и расчет привода, зубчатой передачи и узла привода. Силовая схема привода. Проверочный расчет подшипников качения, промежуточного вала и шпоночных соединений. Выбор смазочных материалов. Построение допусков для соединений основных деталей.
При математическом моделировании системы рулевого газового привода (СРГП), как элемента системы управления БУЛА, функционирующего в обтекающем его потоке воздуха, областью исследований является совокупность геометрических, электромеханических параметров и параметров рабочего тела - воздуха или другого сжатого газа, а также функции состояния электромеханических, аэрогазодинамических процессов и процессов управления, протекающих во всем многообразии причинно-следственных связей. При имеющих место преобразованиях одних видов энергии в другие, наличии распределенных полей и структурно - сложного представления реальных механизмов в рассматриваемой физической области исследований создание математических моделей, обеспечивающих требуемую степень достоверности инженерных расчетов, достигается за счет введения теоретически и экспериментально обоснованных идеализаций. Уровень идеализации определяется целями создаваемого математического обеспечения.
Математическая модель рулевого привода:
p 1 , р 2 - давление газа в полости 1 или 2 рулевого привода,
S П - площадь поршня рулевого привода,
Т 1 , Т 2 - температура газа в полости 1 или 2 рулевого привода,
Т сп - температура стенок рулевого привода,
V - скорость поршня рулевого привода,
F пр - сила поджатия пружины,
h - коэффициент вязкого трения,
Коэффициент шарнирной нагрузки,
М - приведенная масса подвижных частей.
Рис. 3
Рулевой тракт газовой силовой системы управления может строиться с механической, кинематической, электрической обратной связью или не иметь главной обратной связи. В последнем случае привод обычно работает в релейном режиме ("да - нет"), а при наличии обратной связи - в пропорциональном. В настоящей разработке будут рассматриваться рулевые тракты с электрической обратной связью. Сигнал рассогласования в этих трактах может усиливаться либо линейным, либо релейным усилителем.
Принципиальная схема рулевого тракта с линейным усилителем дается на рис. 5.
Рис. 4.
На схеме обозначено: W Ф (р), W З (р), W п (р), W ос (р) -передаточные функции корректирующего фильтра, электромеханического преобразователя, привода, цепи обратной связи соответственно. Коэффициент усиления линейного усилителя в данной схеме входит множителем в коэффициент первачи ЭМП.
Выбор параметров привода производится таким образом, чтобы в заданном диапазоне частот и амплитуд отрабатываемого сигнала не имело место ограничение по координатам х и Х. В связи с этим нелинейности в виде ограничений по этим величинам при формировании рулевого тракта не учитываются.
