Электропневматическая система управления с гидравлическим позиционированием исполнительного двигателя


https://doi.org/10.7463/aplts.0616.0853436

Полный текст:


Аннотация

Сжимаемость рабочего тела пневмопривода (сжатого воздуха) является причиной существенной просадки поршня пневмоцилиндра в момент останова и удержания нагрузки, постоянная составляющая, которой может существенно изменяться за период удержания. На величину просадки поршня существенное влияние оказывают многие факторы, а именно: начальное положения поршня в момент его останова, определяющее объем рабочей полости пневмоцилиндра, значение постоянной составляющей нагрузки в момент останова и ее изменение за период удержания, коэффициент передачи позиционной составляющей нагрузки, рабочая площадь поршня пневмоцилиндра, а также снижение атмосферного давления, которое может существенно влиять на работу систем управления малыми летательными аппаратами на больших высотах полета.

Для уменьшения величины просадки поршня, обусловленной изменением величины постоянной составляющей нагрузки за период ее удержания, предлагается использовать гидравлический позиционер, имеющий в своем составе гидроцилиндр, шток которого жестко связан со штоком пневмоцилиндра траверсой, кран кольцевания полостей гидроцилиндра с электромагнитным дискретным управлением и регулируемые дроссели.

Управление гидравлическим позиционером осуществляет программируемый логический контроллер: в момент останова поршня и удержания нагрузки кран кольцевания перекрывает полости гидроцилиндра, что приводит к блокировке поршня пневмоцилиндра и предотвращению его просадки. При наличии сигнала управления пневмоцилиндром кран кольцевания соединяет поршневую и штоковую полости гидроцилиндра позиционера, поршень пневмоцилиндра деблокируется и приобретает возможность перемещения.

Практический интерес представляет численная оценка просадки поршня пневмоцилиндра и качества его позиционирования. С этой целью разработана методика расчета просадки поршня с учетом влияния на нее различных факторов, определяющих условия работы пневмоцилиндра. Экспериментальное исследование просадки поршня проводилось на пневмоцилиндре, диаметры поршня и штока которого составили, соответственно, 32 и 16 мм при рабочем давлении 0,8 МПа. При вертикальном расположения оси пневмоцилиндра, постоянная составляющая нагрузки и ее изменение создавались эталонными грузами от грузопоршневого манометра, а величина просадки оценивалась индикатором с разрешающей способностью 0,05 мм. Данные выполненного расчета просадки поршня хорошо согласуются с результатами эксперимента и приведены в статье.

Для существенного уменьшения просадки поршня в период удержания изменяющейся по величине и знаку нагрузки разработана конструкция гидравлического позиционера поршня пневмоцилиндра, а качество его работы исследовано на физическом макете электропневматической системы управления, работающей в дискретном и следящем режимах.

Для обслуживания системы управления, разработаны программы работы программируемого логического контроллера, интегрированного в схему управления гидравлическим позиционером, в дискретном режиме, и в качестве цифрового дискриминатора в следящем режиме. В выводах по результатам работы дана оценка влияния факторов на качество позиционирования нагрузки в момент ее удержания и констатирована высокая работоспособность гидравлического позиционера поршня пневмоцилиндра как в дискретном, так и в следящем режимах.

 


Об авторах

В. Н. Пильгунов
МГТУ им. Н.Э. Баумана, Москва
Россия

SPIN-код 2575-3489



К. Д. Ефремова
МГТУ им. Н.Э. Баумана, Москва
Россия
SPIN-код 5414-0009


Список литературы

1. Ефремова К.Д., Пильгунов В.Н. Физические основы пневматических систем: учеб. пособие. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2013. 48 с.

2. Пильгунов В.Н., Ефремова К.Д. Гидропневматическая подвеска стабилизированной по горизонту грузовой платформы // Машины и установки: проектирование, разработка и эксплуатация. Электрон. журн. 2015. № 5. С. 13-32. DOI: 10.7463/aplts.0515.0821039

3. Нагорный В.С., Денисов А.А. Устройства автоматики гидро- и пневмосистем. М.: Высш. шк., 1991. 365 с.

4. Гудвин Г.К., Гребе С.Ф., Сальгадо М.Э. Проектирование систем управления: пер. с англ. М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2004. 911 с. [Goodwin G.C., Graebe S.F., Salgado M.E. Control system design. Upper Saddle River; L.: Prentice-Hall, 2001].

5. Арзуманов Ю.Л., Халатов Е.М., Чекмазов В.И., Чуканов К.П. Основы построения математических моделей функционирования устройств пневмоавтоматики: учеб. пособие. М.: Спектр, 2015. 130 с.

6. Ефремова К.Д., Пильгунов В.Н. Гидропневматическая подвеска горизонтальной балки грузовой платформы // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Машиностроение. 2014. № 6. С. 73-84.

7. Башта Т.М. Гидропривод и гидропневмоавтоматика. М.: Машиностроение, 1972. 320 с.

8. Башта Т.М., Руднев С.С., Некрасов Б.Б. и др. Гидравлика, гидромашины и гидроприводы. 2-е изд. М.: Машиностроение, 1982. 423 с.

9. Пильгунов В.Н., Ефремова К.Д. Копирующий пневмопривод // Инженерный журнал: наука и инновации. Электрон. журн. 2013. № 4. С. 20. DOI: 10.18698/2308-6033-2013-4-686

10. Ефремова К.Д., Пильгунов В.Н. Следящий пневмопривод с цифровым управлением // Инженерный журнал: наука и инновации. Электрон. журн. 2013. № 4. С. 21. DOI: 10.18698/2308-6033-2013-4-687

11. Bauer W. Hydropneumatische Federungssysteme. B.; Hdbl.; N.Y.: Springer, 2008. 218 p.

12. Moreau X., Nouillant C., Oustloup A. Global and local suspension controls applied to vehicle braking on roads // 2001 European Control Conference. ECC (Porto, Portugal, 4-7 Sept. 2001): Proc. Piscataway: IEEE, 2001. Pp. 3642-3647.

13. Котиев Г.О., Сарач Е.Б. Комплексное подрессоривание высокоподвижных двухзвенных гусеничных машин. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2010. 184 с.

14. Deprez K., Maertens K., Ramon H. Comfort improvement by passive and semi-active hydropneumatic suspension using global optimization technique // American Control Conference 2002 (Anchorage, USA, May 8-10, 2002): Proc. Piscataway: IEEE, 2002. Vol. 2. Pp. 1497-1501.

15. Schumann A.R., Anderson R.J. Optimal control of an active anti roll suspension for an off-road utility vehicle using interconnected hydragas suspension units // Vehicle System Dynamics. 2002. Bd 37. Suppl. 1. Pp. 145-156. DOI: 10.1080/00423114.2002.1166228


Дополнительные файлы

Для цитирования: Пильгунов В.Н., Ефремова К.Д. Электропневматическая система управления с гидравлическим позиционированием исполнительного двигателя. Машины и установки: проектирование, разработка и эксплуатация. 2016;(6):1-26. https://doi.org/10.7463/aplts.0616.0853436

For citation: Pilgunov V.N., Efremova K.D. Electro-Pneumatic Control System with Hydraulically Positioning Actuator Motor. Machines and Plants: Design and Exploiting. 2016;(6):1-26. (In Russ.) https://doi.org/10.7463/aplts.0616.0853436

Просмотров: 137

Обратные ссылки

  • Обратные ссылки не определены.


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2412-592X (Online)