Введение к работе
Актуальность теш. Гидравлические исполнительные механизмы, благодаря своим функциональным и эксплуатационным качествам, играют в настоящее время важную роль в технике, причем тенденции развития машиностроения свидетельствуют о том, что ета роль будет возрастать и в дальнейшем. Одно из перспективных направлений использования гидропривода, состоящее в соединении его с электронной системой управления, приводит к значительному усложнению гидромашин и предъявляет повышенные требования к теоретическим разработкам в области создания таких систем. Между тем, состояние этой проблемы не удовлетворяет современным запросам, Существует необходимость в построении достоверных математических моделей.гидросистем и эффективных методах их исследований.
Особое значение приобретают задачи, связанные с разработ- ' кой методов анализа и расчета гидроприводов, подверженных колебаниям. Проблема низкочастотных автоколебаний, возникающих в системе под действием высокочастотного возмущения, остается в стороне от интересов основного числа исследователей, хотя эти колебания могут оказывать существенное влияние на работу всего гидроагрегата.';'
Недостаточность исследований подобных задач непосредственным образом сказывается на уровне конструкторских решений и в конечном счете снижает качество гидравлических машин.
Цель работы., Целью работы является построение и исследование математической модели гидравлического иополиительного механизма, управляемого шаговым электродвигателем и работающего в режиме низкочастотных автоколебаний около программного дви-
кения с учетом сжимаемости жидкости и изменения приведенной массы выходного звена. Задачи исследований;
построение математической модели дроссельного гидропри- вода с несжимаемой жидкостью и постоянной приведенной массой;
построение математической модели системы с учетом сжимаемости жидкости;
разработать методику усреднения нестационарных уравнений движения для указанных моделей;
провести качественное исследование'усредненных уравнений, получить условия существования и устойчивости предельных циклов низкочастотных автоколебаний, определить частоты и амплитуда колебаний основных переменных задачи;
разработать математическую модель шрнирно-рычажного гидравлического исполнительного механизма с учетом изменения функции положения и приведенной массы в процессе движения, численно исследовать колебательные реии&гв такой системе.
Методы исследований основана на качественной теории дифференциальных уравнений, анализе их особах точек, теории устойчивости Ляпунова; использован метод усреднения нелинейных неавтономных дафференцяадьнш: уравнений и метод малого параметра Вуаикаре для решения полученных уравнений; применяется математическое моделирование и численное исследование по разработанным алгоритмам.
Научная новизна. Разработана и исследована аналитически и численно математическая модель гидропривода с патовым двигателем в резимз низкочастотных автоколебаний, обусловленных высокочастотным возмущением. Показано, что при усреднении уравнений движения фазовое пространство разбивается.на три области,
в которых уравнения приобретапт различный вид. При этом схема усреднения для гидропривода с учетом упругости аидкости - качественно иная по сравнению о моделью гидросистемы с несжимаемой жидкостью. Разработана ывтодика расчета периодических движений гидравлического исполнительного механизма, построены аналитичз-ские решения задачи колебаний для системы с постоянной приведенной массой, сформулированы условия существования и устойчивости предельных циклов автоколебаний. В системе с переменной приведенной массой исследованы периодические режимы с частотой, принципиально отличной от частоты возмущения.
Достоверность научных результатов обеспечивается применением классических и современных строгих методов исследований, а также практическим использованием разработанных методик.
Практическая ценность работы состоит в следующем:
изучена типовая схема дроссельного дискретного гидропривода с типовым рычатао-шарнирнш механизмом;.
разработана методика инженерных оценочных расчета автоколебаний гидропривода с шаговым двигателем;
получены условия возникновения или отсутствия автокоде? баний, позволяющие выбирать параметры схемы на этапе проектирования;
созданы соответствующие алгоритмы,' реализованные численно в виде программ для 3331, что дает возмонность использовать их в качестве элемента систем автоматического проектирования.
Реализация результатов работы. Результаты исследований внедрены во Всесоюзной научно-исследовательском и конструктор-ско-технологичесноы институте "Стройкрішаш", алгоритмы и программы входят в комплекс программ САПР гидравлических манипуляторов и используются при проектировании и поверочных расчетах выпускаемых изделий.
Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на Республиканской научно-практической конференции молодых ученых и специалистов "Проблема комплексной роботизации и внедрения автоматических и автоматизированных систем управления в народное хозяйство Казахстана" /г. Алма-Ата, IS85/, Всесоюзной научной конференции "Нелинейные колебания механических систем" /г. Горький, 1987/, научно-технической конференции "Вибрационные машины и тохнологаи" /г. Курск, 1993/, объединенном научном семинаре кафедры "Теоретическая механика" Ленинградского горного института имени Г.В. Плеханова и лаборатории.механико-математических исследований НИИ "Механобр" /г. Ленинград, 1990/.
Публикации. По теме диссертации опубликовано шесть печатных работ.
Объем и структура работы, .фіссертация состоит из 5 глав и заключения, содержит. 154 страницы машинописного текста,' I таблицу, иллюстрирована 28 рисунками. Список литературы включает 92 наименования.
