Введение к работе
Актуальность темы. Больше значение и актуальность в современном транспортном машиностроении приобрела задача снабжения агрегатов и приборов.бортовых электросистем наземных самоходных машин переменным током. Генераторы переменного тока имеют значительно меньшие массогабариткые показатели по сравнению с генераторами постоянного тока, проше по конструкции к более надежны в работе. Привод генератора на наземных самоходных машинах осуществляется. как правило, от ецтоа энергетической установки, которая работает на различных скоростных режимах. Поэтому, с целью получения переменного тока стабильной частоты, необходимо обеспечить постоянную частоту вращения вала генератора. Это обстоятельство обуславливает необходимость применения приводов постоянной частоты вращения (ЩІЧВ), устанавливаемых между двигателем наземной самоходкой машины и генератором переменного тока. В настоящее время отсутствуют серийно выпускаемые поиводы постоянной частоты вращения.. предназначенные для использования на наземных самоходных ма-агинах, у которых энергетическими установками являются поршневые двигатели внутреннего сгорания.
На основе анализа известных работ по приводам постоянной частоты вращения сделан вывод, что двухпоточные гидромеханические приводы постоянной частоты вращения по своим основным характеристикам являются наиболее приемлемыми для использования их на наземных самоходных машинах, они обладают высоким К.П.Д., хорошими массогабаритными показателями и имеют достаточный диапазон регулирования для совместной работы с поршневыми двигателями внутреннего сгорания.
Однако, опытные обравиы гидромеханических приводов постоянной частоты вращения, разработанные по аналогии с приводами, при-меняемыми на летательных аппаратах, при натурных испытаниях на самоходной наземной машине оказались недостаточно эффективными, так как не обладают необходимым быстродействием. Низкое быстродействие привода приводит к недопустимым забросам частоты вращения вала генератора на переходных режимах работы. В результате привод не обеспечивает требуемых показателей качества переходных процессов, предъявляемых к системам стабилизации первого класса точности согласно ГОСТ 10511-83. В настоящее время нет научной методики расчета быстродействия таких приводов. Существующие методики опенки качества переходных процессов в системах автоматического регулирования справедливы для систем, описываемых уравнениями не выше третьей степени или же весьма трудоемки.
Таким образом, актуальным является повышение эффективности работы привода постоянной частоты вращения на переходных режимах за счет увеличения быстродействия системы управления, что может быть обеспечено проведением комплексных исследований характеристик элементов и устройств системы управления, включающих в себя разработку и исследование математических и физической моделей системы и на основании результатов этих исследований создание методики расчета и принципов проектирования приводов, обеспечивающих требуемые показатели качества переходных процессов.
Методы исследования. Основные задачи работы решались теоретическими и экспериментальными методами. Теоретические методы ба еировались на использовании основных Бакенов гидромеханики, теоретической механики, теории автоматического регулирования и мето дов математического моделирования. Расчеты переходных процессов приводе постоянной частоты вращения, определение качественных по казателей процессов регулирования и оптимальных значений параметров элементов и устройств систему управления, наиболее .существенно влияющих на быстродействие, выполнялись на ЭВМ.
Экспериментальные исследования проводились на физической модели привода постоянной частоты вращения с привлечением методов математической обработки результатов эксперимента.
Научная новизна. В результате поведенных теоретических и экспериментальных исследований переходных процессов в приводе постоянной частоты врашеяия установлена взаимосвязь параметров характеристик элементов и устройств системы управления с параметрами внешних характеристик всего привода. На основе этого получены следующие результаты:
- разработана математическая модель, описывающая динамику привода постоянной частоты вращения на переходных режимах с учетом наиболее существенных нединейностей,позволяющих выявить влияние на динамику ШІЧВ инерционных и энергетических особенностей привода - с целью получения приближенной, но достаточно общей оценки влияния параметров элементов системы на качество переходных процессов,математическая модель была линеаризована. Исследование этих математических моделей позволило найти пути обеспечения требуемых показателей качества бее существенных изменений конструкции ШЧВ.
Практическая ценность работы. На основе результатов теоретического и экспериментального исследований работы привода постоянной частоты вращения на переходных режимах работы, разработана методика расчета характеристик элементов и устройств системы управления, позволяющая оценить влияние параметров этих характеристик на быстродействие системы управления, на основе предложенной методики разработана гидравлическая схема системы управления приводом, обеспечивающая требуемые показатели качества переходных процессов привода постоянной частоты вращения. Изготовлены опытные образцы привода постоянной частоты вращения, обеспечивающие требуемые внешние характеристики".
Достоверность полученных результатов обеспечивается:
- обоснованием принятых при математическом моделировании допущений; .
- требуемой точностью применяемых приборов и статистической обработкой экспериментальных данных;
- удовлетворительным совпадением результатов теоретических исследований с результатами эксперимента.
Внедрение результатов работы. Результаты проведенных в работе исследований использованы в ЇЇКБ "Титан" для проектирования гаммы различных по мощности приводов постоянной частоты вращения, предназначенных для привода генератора переменного тока на назем- ных самоходных машинах, опытные образцы привода постоянной частоты вращения мощностью 16 кВт с реализованными в них способами по +
вьшения быстродействия успешно прошли испытания.
Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на научно-технических конференциях БолгТУ (г. Волгоград, 1993-1996 г.г.), на научно-практической конференции "Гидроаппаратура и гидроприводы сельскохозяйственных машин" (г. Винница, 1993 г.). ,. . Полностью работа докладывалась на кафедре "Гидравлика и гид- , роприводы"-Волгоградского технического университета (1996 г.).
Публикации. По теме диссертации имеются пять опубликованных работ.
Объем и структура работы. Диссертационная работа состоит ив введения, дяти глав, основных результатов и выводов, списка использованной литературы я приложений. Диссертация изложена иа 142 страницах машинописного текста, содержит 19 рисунков и 2 таблицы. Список использованной литературы включает 106 наименований.
