Забезпечення стійкості мехатронного гідроприводу

Abstract

В мобільних та технологічних машинах розширюються застосування мехатронних гідроприводів на основі регульованих насосів, пропорційної апаратури та контролерів. В таких гідроприводах має місце використання декількох регуляторів. Вони працюють в умовах, що характеризуються зміною навантажень та швидкісних режимів в широких діапазонах. В таких гідроприводах на робочі органи та золотники регуляторів діють сили тертя, а робоча рідина та трубопроводи є податливими. Все це породжує проблему забезпечення стійкості механотронних гідроприводів на стадії проектування. Представлена схема мехатронного гідроприводу на основі регульованого насоса. Гідропривід включає також розподільники, дроселі, гідроциліндр, гідромотор, датчики тиску та контролер. Гідропривід забезпечує одночасну роботу гідроциліндра та гідромотора. Швидкості руху гідроциліндра та гідромотора регулюються в широких діапазонах. Контролер забезпечує зміну швидкості гідроциліндра при зміні навантаження на гідромоторі. Такий режим роботи мехатронного гідроприводу забезпечує адаптацію до зміни зовнішніх умов. В статті наведено математичну модель мехатронного гідроприводу та проведено дослідження стійкості його роботи. Виявлено вплив на стійкість роботи параметрів, що характеризують умови та режими роботи гідроприводу. На стійкість роботи мехатронного гідроприводу впливають момент інерції на валу гідромотора, маса робочого механізму, витрата робочої рідини, зусилля на гідроциліндрі, момент на гідромоторі. Визначено також вплив на стійкість роботи гідроприводу параметрів регуляторів, що входять до його складу. Підвищити стійкість роботи гідроприводу можливо за рахунок вибору дроселів регулятора насоса, коефіцієнта підсилення золотника регулятора насоса, коефіцієнта підсилення клапана, демпфування клапана, величини діаметра клапана.

In mobile and technological machines, the use of mechanotron hydraulic drives is expanded on the basis of regulated pumps, proportional valves and controllers. In such hydraulic actuators there is the use of several regulators. They operate in conditions characterized by load variations and high-speed modes in wide ranges. In such hydraulic drives, frictional forces are applied to the working bodies and valve spools, and theworking fluid and pipelines are supplemented This raises the problem of ensuring the stability of mechanotron hydraulic drives at the design stage.The scheme of the mechatronic hydraulic drive on the basis of the regulated pump is presented. Hydraulic drive also includes directional valves, throttles, hydraulic cylinder, hydromotor, pressure sensors and controller. The hydraulic actuator ensures the simultaneous operation of the hydraulic cylinder and the hydraulic motor. The speed of the hydraulic cylinder and the hydromotor are regulated in wide ranges. The controller provides a change in the speed of the hydraulic cylinder when changing the load on the hydraulic motor. Such a mode of operation of the mechanotronic actuator provides adaptation to the change of external conditions. The article presents a mathematical model of a mechanotron hydraulic drive and studies the stability of its work. The influence on the stability of the parameters characterizing conditions and operating modes of the hydraulic drive has been revealed. The stability of the mechanotron hydraulic actuator is influenced by the moment of inertia on the hydromotor shaft, the mass of the working mechanism, the flow of the working fluid, the effort on the hydraulic cylinder,the moment onthe hydraulic motor. It is also determined the influence on the stability of the hydraulic drive parameters of the regulators included in its composition. Increase the stability of the hydraulic drive is possible due to the choice of throttle regulator pump, the coefficient of amplification of the valve spool of the pump, the gain of the valve, damping the valve, the values of the diameter of the valve.

В мобильных и технологических машинах расширяются применения механотронных гидроприводов на основе регулируемых насосов, пропорциональной аппаратуры и контроллеров. В таких гидроприводах имеетместо использование нескольких регуляторов. Они работают в условиях, характеризующихся изменением нагрузок и скоростных режимов в широких диапазонах. В таких гидроприводах на рабочие органы и золотники регуляторов действуют силы трения, а рабочая жидкостьи трубопроводы являются податливыми. Все это порождает проблему обеспечения устойчивости механотронных гидроприводов на стадии проектирования.Представленная схема механотронного гидропривода на основе регулируемого насоса. Гидропривод включает также распределители, дроссели, гидроцилиндр, гидромотор, датчики давления и контроллер. Гидропривод обеспечивает одновременную работу гидроцилиндра и гидромотора. Скорости движения гидроцилиндра и гидромотора регулируются в широких диапазонах. Контроллер обеспечивает изменение скорости гидроцилиндра при изменении нагрузки на гидромоторе. Такой режим работы механотронного гидропривода обеспечивает адаптацию к изменению внешних условий. В статье приведена математическая модель механотронного гидропривода и проведено исследование устойчивости его работы. Выявлено влияние на устойчивость работы параметров, характеризующих условия и режимы работы гидропривода. На устойчивость работы механотронного гидропривода влияют момент инерции на валу гидромотора, масса рабочего механизма, расход рабочей жидкости, усилие на гидроцилиндре, момент на гидромоторе. Повысить устойчивость работы гидропривода возможно за счет выбора дросселей регулятора насоса, коэффициента усиления золотника регулятора насоса, коэффициента усиления клапана,демпфирования клапана, величины диаметра клапана. Определено влияние на устойчивость работы гидропривода параметров регуляторов, входящих в его состав.Разработаны рекомендации по выбору параметров, обеспечивающих устойчивость механотронного гидропривода.