close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Разработка динамических математических моделей силовых оболочковых бесштоковых пневмоцилиндров толкающего типа с учетом динамики сжатого газа (httpvoenmeh

код для вставкиСкачать
На правах рукописи
Чернусь Павел Павлович
РАЗРАБОТКА ДИНАМИЧЕСКИХ МАТЕМАТИЧЕСКИХ
МОДЕЛЕЙ СИЛОВЫХ ОБОЛОЧКОВЫХ БЕСШТОКОВЫХ
ПНЕВМОЦИЛИНДРОВ ТОЛКАЮЩЕГО ТИПА С УЧЕТОМ
ДИНАМИКИ СЖАТОГО ГАЗА
Специальность: 05.02.02 – Машиноведение и детали машин,
системы приводов.
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени
кандидата технических наук
Санкт-Петербург — 2015
Работа выполнена в Балтийском государственном техническом
университете “ВОЕНМЕХ” им. Д.Ф. Устинова, г. Санкт-Петербург.
Научный руководитель:
Шароватов Валерий Тимофеевич
доктор технических наук, профессор
Официальные оппоненты:
Ушаков Анатолий Владимирович,
доктор технических наук, профессор,
Санкт-Петербургский
национальный
исследовательский
университет
информационных технологий, механики и
оптики,
профессор кафедры систем управления и
информатики
Богданов Александр Сергеевич,
кандидат технических наук,
ОАО «Санкт-Петербургское морское бюро
машиностроения «Малахит»,
ведущий конструктор
Ведущая организация:
ОАО
«Всероссийский
научноисследовательский институт «Сигнал»
Защита диссертации состоится «31» марта 2015 года в 14 часов на
заседании совета по защите докторских и кандидатских диссертаций
Д.212.010.03 Балтийского государственного технического университета
«ВОЕНМЕХ» имени Д.Ф. Устинова по адресу: 190005, г. Санкт-Петербург, 1-я
Красноармейская ул., д. 1.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Балтийского
государственного
технического
университета
«ВОЕНМЕХ»
имени
Д. Ф. Устинова и на сайте http://www.voenmeh.ru/science/dissertations.
Автореферат разослан «29» января 2015 года.
Ученый секретарь
диссертационного совета
Ю. В. Петров
2
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность темы исследования. Появление новых материалов и
технологий в настоящее время позволяет разработчикам направлять усилия на
создание новых (нетрадиционных) силовых элементов. Это делает возможным
создание оригинальных конструкций, которые могут быть применены в
качестве силовых частей (СЧ) исполнительных двигателей (ИД) систем
приводов (СП) линейного и углового перемещений, что обусловлено желанием
получить силовую часть ИД, обладающую более высокими техническими,
эксплуатационными и экономическими показателями. В наибольшей степени
этой тенденции соответствуют современные силовые оболочковые элементы
(СОЭ) тянущего и толкающего действия, одним из основных разработчиков
которых является фирма «Festo» (ФРГ).
Большинство эксплуатируемых на сегодняшний день ИД линейного
действия в качестве СЧ используют либо пневмо-, либо гидроцилиндры
(Гамынин Н. С., Попов Д.Н., Башта Т.М., Дж. Блэкборн и др.). Разработка ИД на их
основе сравнительно проста, в связи с простым типом конструкций и наличием
достаточно полных математических моделей подобных ИД. Однако, такой
классический исполнительный механизм как пневмо- или гидроцилиндр,
помимо достоинств, обладает и рядом недостатков, к которым можно отнести
сравнительно большую массу и трение в механизме. А высокое качество
обработки внутренних поверхностей обуславливает значительную стоимость
этих изделий. При этом объемные потери рабочей среды (жидкости или газа) в
таких механизмах прямо пропорциональны времени их эксплуатации.
Элементами,
улучшающими
большинство
характеристик
пневматических ИД, являются СОЭ. Рабочий ход силовых элементов
упомянутой конструкции сопровождается изменением конфигурации ее
образующей поверхности. Поскольку
применение СОЭ невозможно без
использования
дроссельных
распределителей (ДР) и, принимая во
внимание
принцип
работы
Рисунок 1 — Функциональная
исполнительного двигателя (ИД) на
схема СОБПЦ
основе СОЭ, используем строгий
где
ЭМУ – электромагнит технический
термин
–
силовой
управления;
ЗМ – золотниковый оболочковый
бесштоковый
механизм;
Uу (Iу) – напряжение пневмоцилиндр (далее – СОБПЦ). ИД
x , F – представляет собой совокупность двух
(ток) управления; x,
координата, скорость и усилие на элементов – ДР и СОБПЦ – СЧ ИД (см.
Рисунок 1).
выходе СОБПЦ соответственно.
Целью данной работы является
теоретическое и расчетно-экспериментальное подтверждение возможности
широкого применения СОБПЦ на базе СОЭ толкающего типа, в качестве
которого применяется баллонный цилиндр (БЦ) фирмы «Festo», путем
3
разработки достоверной линеаризованной
динамической математической
модели, пригодной для широкого применения в инженерных расчетах при
разработке современных СП. Для достижения поставленной в диссертации
цели необходимо решить следующие основные задачи:
 Создать статическую математическую модель СОБПЦ, объясняющую
возникновение перемещений выходной координаты СОБПЦ и
значительных толкающих усилий, а также установить связь между
величиной этих усилий, давлением внутри СОБПЦ и его высотой
(перемещением).
 Разработать
высокодостоверную
линеаризованную
динамическую
математическую модель СОБПЦ на базе СОЭ типа БЦ с учетом
особенностей, связанных с применяемой в них рабочей средой – сжатым
газом, обеспечив при этом возможность ее использования в инженерных
расчетах.
 Оценить достоверность разработанной динамической математической
модели СОБПЦ одностороннего действия невозвратного типа путем оценки
его ЛАЧХ, полученного расчетным и экспериментальным путем.
 Разработать методику выбора СОБПЦ исходя из требований технического
задания при проектировании системы управления.
 Показать на ряде расчетных примеров перспективность создания
высококачественных систем управления на основе СОБПЦ различных
типов в разнообразных областях техники.
Методы исследования базируются на применении частотных методов
теории автоматического управления, теоретической механики, элементов
теории газодинамики, численных методов расчета и экспериментальных
исследованиях.
Научная новизна результатов, полученных соискателем, заключается в
следующем:
 идентифицированы статические характеристики СОЭ типа БЦ на основе
геометрического подхода, позволяющие формализовать и упростить
процедуру расчета систем приводов;
 разработана методика получения динамической математической модели
СОЭ с использованием элементов газодинамики и опыта инженерной
практики, что позволяет корректно учесть влияние газодинамических
процессов, протекающих в силовом оболочковом элементе;
 разработана универсальная методика выбора и расчета статических
характеристик СОЭ типа БЦ и численных значений параметров его
линеаризованных динамических математических моделей, что позволяет
обеспечить эффективность их широкого использования разработчиками СП;
 научная новизна подтверждена полученными патентами на полезные
модели и изобретения.
Достоверность полученных результатов. Основные научные
положения, выводы и рекомендации строго аргументированы и подтверждены
экспериментально. Достоверность результатов, полученных в диссертационной
4
работе, обеспечивается математически строгой постановкой рассматриваемых
задач, логически последовательной формой проведения доказательств
рассматриваемых утверждений и допущений, сопоставимостью полученных
опытных результатов с теоретическими расчетами.
Практическая значимость результатов диссертационной работы:
 разработано программное обеспечение для расчета численных значений
параметров линеаризованных динамических математических моделей
СОБПЦ толкающего типа;
 разработан и создан стенд для выполнения экспериментальных
исследований;
 представлена методика расчета и выбора СОБПЦ, основанная на
формализации ряда графических зависимостей и таблиц.
На защиту выносятся:
1. идентификация
статических
характеристик
СОБПЦ
на
основе
аналитическо-геометрического подхода;
2. процедура разработки достоверных линеаризованных динамических
математических моделей СОБПЦ с использованием элементов теории
газодинамики, позволяющих учесть роль газодинамических процессов,
протекающих в СОБПЦ;
3. методика выбора СОБПЦ в соответствии с требованиями ТЗ;
4. методика проведения эксперимента и сопоставление его результатов с
теоретическими расчетами;
5. инженерная методика выбора и расчета статических характеристик СОБПЦ
и числовых значений параметров линеаризованной динамической
математической модели СОБПЦ толкающего типа.
Апробация работы. Основные научные и практические результаты
исследований по теме диссертации докладывались и обсуждались на:
1. Международной научно-технической конференции «Пятые Уткинские
чтения», Санкт-Петербург, 2011 г.;
2. ХХХХII Всероссийском симпозиуме «Механика и процессы управления»,
Миасс, 2011 г.;
3. 24-ой Межвузовской научно-технической конференции «Военная
радиоэлектроника: опыт использования и проблемы, подготовка
специалистов», Санкт-Петербург, 2012 г.;
4. Международной научно-технической конференции «Шестые Уткинские
чтения», Санкт-Петербург, 2013 г.;
5. IV Общероссийской молодёжной научно-технической конференции
«Молодежь. Техника. Космос», Санкт-Петербург, 2014 г.;
6. Девятой
Всероссийской
научно-практической
конференции
«Перспективные системы и задачи управления», Красная Поляна, 2014 г.;
7. Четвертой школе-семинаре «Управление и обработка информации в
технических системах», Красная Поляна, 2014 г.;
8. 3-rd DAAAM International Doctoral School, Вена, Австрия, 2014 г.;
5
9. 25th DAAAM International Symposium on Intelligent Manufacturing &
Automation, Вена, Австрия, 2014 г.
Публикации по теме диссертационной работы. Основные результаты
диссертации изложены в 8 печатных работах, из которых 2 опубликованы в
научных журналах, входящих в перечень ВАК. В результате работы над
диссертацией получены 2 патента РФ на полезную модель и 2 патента РФ на
изобретение.
Структура и объем диссертационной работы. Работа состоит из
введения, четырех глав, заключения, библиографического списка используемой
литературы, включающего 41 наименование и одного приложения. Работа
содержит 112 страниц основного текста, (включая 12 таблиц и 59 рисунков) и 6
страниц занимает приложение.
ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Во введении показана актуальность и важность темы исследования,
описаны современные подходы к созданию и применению СОБПЦ различных
типов.
Приведены основные достоинства и недостатки СОБПЦ толкающего
типа.
Достоинства: значительно большие развиваемые усилия по сравнению с
ИД на базе ПЦ при одинаковом типоразмере (особенно в начале диапазона
перемещения); существенно меньшая масса; более высокое быстродействие за
счет малой массы подвижных частей СОЭ; большой диапазон регулирования
скоростей; отсутствие эффекта неплавности хода на «ползучих скоростях»;
отсутствие трения между подвижными частями; отсутствие утечек и перетечек
(герметичность); большая удельная мощность; существенно меньшая стоимость
изделия; не требует обслуживания; простота конструкции; высокая надежность.
Недостатки: меньший диапазон возможных перемещений ОУ, по
сравнению с ПЦ; меньший температурный диапазон эксплуатации особенно в
области низких температур.
В первой главе диссертационной работы предложен метод
идентификации статических характеристик СОБПЦ толкающего типа на основе
аналитико-геометрического подхода, необходимый для формализации
последующих расчетов. Необходимость этой работы обосновывается также
тем, что в каталоге фирмы-изготовителя отсутствуют необходимые статические
характеристики.
При этом идентифицирован ряд статических характеристик СОБПЦ
невозвратного типа: объемно-деформационная характеристика (рисунок 2 а),
характеристика, связывающая величину изменения высоты Δh с изменением
давления Δp в СОБПЦ (рисунок 2 б) и силовая характеристика СОБПЦ
(рисунок 3).
6
0.11
p = 1 МПа
p = 2 МПа
p = 3 МПа
p = 4 МПа
p = 5 МПа
p = 6 МПа
p = 7 МПа
p = 8 МПа
0.1
 h, м етр
0.09
0.08
0.07
0.06
0.05
-6
-4
-2
0
а)
2
4
6
p,МПа
8
10
12
б)
Рисунок 2 — а) Объемно-деформационная характеристика. б) зависимость,
связывающая приращение изменения высоты ∆h с изменением давления ∆p
СОБПЦ на базе СОЭ
где V – текущий объем СОЭ, h – высота СОЭ.
8
Экспериментальные данные
Расчетные данные
7
6
FСОЭ, кН
5
4
3
2
1
0
0.05
0.06
0.07
0.08
h, м
0.09
0.1
0.11
Рисунок 3 — Расчетные и экспериментальные силовые характеристики СОБПЦ
где Fсоэ – усилие, развиваемое СОЭ.
7
Разница между соответствующими характеристиками определяется
неучтенными тепловыми потерями и потерями на деформацию оболочки.
Силовые статические характеристики СОБПЦ двустороннего действия
(рисунок 4 а), найдены в виде разности силовых характеристик двух встречно
включенных БЦ. На рисунке 4 б представлены характеристики, связывающие
изменение высоты Δh с изменением давления Δp для СОБПЦ того же типа.
p = 1 МПа
p = 2 МПа
p = 3 МПа
p = 4 МПа
p = 5 МПа
p = 6 МПа
p = 7 МПа
p = 8 МПа
4
F СОЭ  , кН
2
0
0.11
0.09
0.08
-2
0.07
-4
0.06
-6
0.05
0.06
0.07
0.08
h, м
0.09
0.1
p = 1 МПа
p = 2 МПа
p = 3 МПа
p = 4 МПа
p = 5 МПа
p = 6 МПа
p = 7 МПа
p = 8 МПа
0.1
h, метр
6
0.05
-15
0.11
-10
-5
0
p,МПа
5
10
15
а)
б)
Рисунок 4 — Статические характеристики для оболочкового СОБПЦ
двустороннего действия: а) силовые статические характеристики; б)
зависимость, связывающая приращение изменения высоты ∆h в зависимости от
изменения давления ∆p
Полученные статические характеристики являются базовыми для
разработки линеаризованных динамических математических моделей
упомянутых СОБПЦ.
Во второй главе диссертационной работы на основе найденных
статических характеристик, принятых допущений и ограничений, и ряда
уравнений газодинамики разработаны линеаризованные динамические
математические модели СОБПЦ.
Динамическая математическая модель СОБПЦ, учитывающая особые
свойства сжатого газа, представлена следующей системой уравнений:
ρ
, ,
ρ
ρdiv
ρ ,
ρ
μ
ρ
grad
graddiv
μ
,
3
ρν, d
СОБПЦ
СОБПЦ
π
т
Н
возм
2π
т
α
2
тр
т
8
,
α
α
2π т sin cos .
т cos
2
2
2
где ρ – плотность рабочей среды; Pm – отнесенный к единице массы среды
главный вектор массовых сил; μV и μ – соответственно объемная и
динамическая вязкость среды; Т – температура; u – вектор скорости потока
газа; 2 – Лапласиан; x, y, z – прямоугольная система координат; Fн – усилие,
затрачиваемое СОЭ на преодоление нагружающих сил; Fвозм – возмущающее
воздействие на СОЭ; kтр – коэффициент вязкого трения; m – масса объекта
управления (ОУ), приведенная к продольной оси СОЭ; rт – текущий
поперечный радиус виртуального цилиндра с основанием на опорном фланце;
Rт – значение радиуса кривизны оболочки СОЭ; h – высота СОЭ; α –
стягивающий угол оболочки СОЭ.
На основании принятых допущений и упрощений, базирующихся на
гипотезе о квазистационарном течении газа в СОБПЦ при ее изменении с
постоянной скоростью, для выбранной точки линеаризации (ТЛ), получена
линеаризованная система уравнений:
ρ
ρ ,
2 ρ
тл
з
,
ρтл
тл
СОБПЦ
Н
возм
тр
,
.
где kF – коэффициент жесткости, равный тангенсу угла наклона силовой
характеристики; kρp – коэффициент пропорциональности, связывающий
изменение плотности и давления в СОБПЦ; ρ0 – константа, определяющая
плотность газа в СОБПЦ до начала работы; ρтл – плотность газа в ТЛ; kr –
коэффициент, определяющий связь между Rтл и высотой h; ku – тангенс угла
наклона характеристики ∂u/∂h; kV – коэффициент пропорциональности,
связывающий внутренний объем СОБПЦ с его высотой; khp – связывающий
приращение высоты Δh с изменением давления Δp внутри СОБПЦ; hтл – высота
СОБПЦ в ТЛ; р – давление в СОБПЦ.
Из линеаризованной системы уравнений получены передаточные
функции (ПФ) по перемещению Wпер(s) и возмущению Wвозм(s)для СОБПЦ
различного типа в виде:
СОБПЦ
тл
пер
пер
2ξ
1
возм
∙
ДР
,
,
2ξ
1
где: WДР(s) – передаточная функция ДР; U(s) – изображение по Лапласу
напряжения (тока) на входе в ДР.
У этих ПФ коэффициенты передачи по перемещению kпер и по
возмущению kвозм, постоянная времени T и параметр затухания ξ для СОБПЦ
невозвратного типа одностороннего действия и СОБПЦ двустороннего
действия равны:
возм
возм
9
пер
1
тл
,
тл
возм
тл
1
где
1
,
тр
,ξ
2
1
1
,
.
1
.
Различие найденных параметров ПФ для СОБПЦ одностороннего
действия невозвратного типа и СОБПЦ двустороннего действия заключается в
определении коэффициента жесткости kF, который найден в соответствии с
рисунками 3 и 4 а.
В третьей главе представлена экспериментальная часть диссертации.
Целью проведенных экспериментальных исследований являлось
получение динамических характеристик СОБПЦ одностороннего действия
невозвратного типа опытным путем при различных значениях внутреннего
давления и уровней входного сигнала, а также их сравнение с результатами,
полученными теоретическим путем.
Для проведения экспериментов был создан испытательный стенд,
внешний вид и принципиальная пневматическая схема которого приведены на
рисунке 5.
а)
б)
Рисунок 5 — Испытательный стенд: а) внешний вид; б) принципиальная
пневматическая схема
10
где 1 – масляный компрессор с регулятором давления, ресивером и
системой подготовки воздуха;
2 – регулятор давления с манометром;
3 – разветвитель;
4 – пропорциональный регулятор давления;
5 – регулятор давления с манометром;
6 – СОБПЦ толкающего типа типоразмера EB-145-60;
7 – пневмоцилиндр двустороннего действия;
8 – датчик линейного перемещения;
9 – магистраль, поддерживающая постоянное давление в ПЦ.
Исследования проводились для СОЭ типоразмера EB-145-60, который
имеет следующие параметры: рабочий ход: 0,06 м; рабочее давление:
0 … 0,8 МПа; температура окружающей среды: –40 … +70 °С; минимальная
высота установки: 0,05 м; максимальная высота при раздувании: 0,11 м;
При проведении эксперимента в полости нагружающего ПЦ
поддерживается постоянное давление, что позволяет имитировать постоянную
нагрузку для СОБПЦ. Давление в полости СОБПЦ изменялось посредством
регулирования потоков газа через пропорциональный регулятор давления.
Измерение величины перемещения СОБПЦ проводится с помощью датчика
линейного перемещения, который фиксирует перемещение поршня ПЦ. В
качестве источника сжатого газа используется масляный компрессор с
регулятором давления, ресивером и системой подготовки воздуха,
произведенными фирмой-изготовителем «Festo».
Для обработки сигналов от датчика линейного перемещения и для
генерации управляющих сигналов для пропорционального регулятора давления
использовался блок управления с входным и выходным терминалами. К
входному терминалу подключаются пропорциональный регулятор давления и
датчик линейного перемещения. Сигналы с блока управления передаются на
ПК и обрабатываются программным обеспечением Festo CoDeSys 2.3.9.42.
Посредством данного программного обеспечения также осуществлялась
передача управляющих команд на блок управления.
По результатам испытаний были получены ЛАЧХ ИД для различных
значений давлений в СОБПЦ и нагружающем ПЦ. Из этих ЛАЧХ вычтены
ЛАЧХ регулятора давления и получены ЛАЧХ СОБПЦ (см. Рисунок 6):
11
а)
б)
Рисунок 6 — Расчетная ЛАЧХ и экспериментальная характеристика,
полученная при: а) значении давления в СОБПЦ 0,24 МПа, в ПЦ 0,2 МПа;
б) значении давления в СОБПЦ 0,18 МПа, в ПЦ 0,4 МПа.
Из рисунка 6 видно, что ЛАЧХ СОБПЦ, полученные экспериментальным
и расчетным путем, близки.
12
Анализ
результатов
экспериментальных
исследований
и
их
сопоставление с теоретическими расчетами позволяет сформулировать
следующие выводы:
1. экспериментальным путем (близость ЛАЧХ) подтверждается корректность
допущений, ограничений и гипотез, принятых при разработке достоверной
линеаризованной динамической математической модели СОБПЦ
толкающего типа;
2. значительную погрешность в величину расхождения теоретических и
экспериментальных ЛАЧХ вносит погрешность, связанная с линеаризацией
силовой статической характеристики и характеристики, связывающей
изменение давления с изменением высоты, при выборе координат ТЛ,
соответствующей положению равновесия ОУ. Из рисунка 2 а и рисунка 3
видно, что при малых рабочих давлениях и значительных изменениях
высоты изменение коэффициентов линеаризации этих характеристик kF и khp
носит незначительный характер. В тоже время в области высоких давлений
и малых величин изменения высоты h вышеупомянутые коэффициенты
линеаризации статических характеристик изменяются достаточно сильно
даже при небольших величинах отклонений от выбранных координат ТЛ.
Это соображение наглядно подтверждается тем фактом, что сравниваемые
ЛАЧХ с ростом рабочего давления сближаются (см. рисунок 6 а и б).
3. погрешность, вносимая принятыми допущениями при описании
геометрических параметров оболочки, а также характеристики,
связывающей изменение величины плотности рабочей среды с изменением
величины давления при определении координат ТЛ, также вносит свой
вклад в величину несовпадения, но существенно меньший, чем
вышеупомянутые факторы.
В теоретических выкладках не учтены упругие свойства оболочки
СОБПЦ, в связи с отсутствием в технической литературе данных о ее упругих
свойствах.
а)
13
б)
Рисунок 7 — Реакция на скачкообразное входное воздействие: а) теоретической
модели; б) экспериментально полученное
На рисунке 7 приведены графические зависимости, представляющие
реакцию на скачкообразный входной сигнал СОБПЦ толкающего типа. Из
рисунка 7а видно, что звено, характеризующее СОБПЦ – колебательное. Это
подтверждается теоретическими выкладками. В то время как данные
эксперимента подтверждают, что СОБПЦ выражается апериодическим звеном.
Это происходит ввиду малости одной постоянной времени и, как следствие,
линеаризованная динамическая математическая модель СОБПЦ преобразуется
к виду апериодического звена.
В четвертой главе показана перспективность применения СОБПЦ в
различных областях техники.
Как указывалось выше, СОБПЦ обладает рядом преимуществ по
сравнению с классическим силовым ПЦ, особенно там, где доминирующую
роль приобретают такие показатели как малая масса, простота конструкции и
низкая стоимость изделия.
Ниже приведены материалы, по разработке вибростенда (ВС) и
устройства запрещения проезда с накладкой (УЗП).
Общий вид ВС приведен на рисунке 8. Исходные данные для расчета
вибратора ВС следующие: максимальная рабочая частота – fmax = 10 Гц;
амплитуда – 0,01 м; грузоподъемность – 4000 кг. Для устойчивого
расположения подвижного стола использованы четыре пары БЦ, образующих
четыре СОБПЦ двустороннего действия.
14
Рисунок 8 — Конструкция вибратора вибрационного стенда.
На основании выбранных элементов для СУ, проведенных расчетах, и
моделирования получены следующие результаты при гармоническом входном
воздействии с частотой 10 Гц и амплитудой 10 мм (рисунок 9 а). График
изменения динамической ошибки системы управления вибратора ВС
представлен на рисунке 9 б.
а)
б)
Рисунок 9 — а) график переходного процесса при подаче на вход системы
гармонического сигнала; б) график динамической ошибки при подаче на вход
системы гармонического сигнала
15
В данной главе также рассмотрена одна из возможных схем реализации
устройства запрещения проезда с накладкой, представленная на рисунке 10.
а)
б)
Рисунок 10 — Вид устройства запрещения проезда сбоку:
а) положение «открыто»; б) положение «закрыто».
Для данного УЗП приняты следующие исходные данные: масса
поднимаемой крышки – 300 кг; время перехода из положения «открыто»
(рисунок 10 а) в положение «закрыто» (рисунок 10 б) – 5 сек.
После проведения синтеза системы управления, получены следующие
результаты (Рисунок 11):
Рисунок 11 — График реакции системы при подаче на вход скачкообразного
сигнала
Через 2,5 секунды подъема крышка УЗП останавливается
ограничивающими цепями.
Автор выражает искреннюю благодарность Санкт-Петербургскому
филиалу фирмы ФЕСТО-РФ за предоставленное оборудование, помещение и
техническую поддержку при проведении экспериментальных исследований.
16
ОСНОВНЫЕ НАУЧНЫЕ И ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕЗУЛЬТАТЫ
1. Геометрическая интерпретация связи усилия, создаваемого СОЭ и его
внутреннего объема с изменением конфигурации образующей поверхности
и высоты СОЭ, рассмотренная в данной диссертации, позволяет
идентифицировать
статические
характеристики
СОЭ,
а
также
формализовать полученные данные в виде таблиц и графиков для
дальнейшего упрощения процедуры расчетов.
2. Разработана методика получения динамической математической модели
СОБПЦ одностороннего действия невозвратного типа, включающей
основные уравнения газодинамики, вследствие чего учитываются особые
свойства сжатого газа. Предложены корректные допущения и ограничения,
позволяющие линеаризовать довольно сложные и громоздкие динамические
математические модели СЧ СОБПЦ, что позволяет использовать их для
расчета современных систем приводов.
3. Созданный специальный стенд для проведения экспериментальных
исследований дает возможность выполнить большой объем испытаний для
толкающего СОБПЦ одностороннего действия невозвратного типа.
Полученные экспериментальные результаты полностью подтверждают
достоверность научных положений, представленных теоретическими
расчетами.
4. Универсальная методика выбора и расчета статических характеристик СЧ
СОБПЦ и параметров ПФ СОБПЦ по перемещению удобно формализована
и доступна для широкого круга инженеров-разработчиков современных СП.
ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ
Публикации в изданиях, включенных в перечень ВАК РФ:
1. Шароватов В. Т., Чернусь П. П. Математическая модель силовой части
оболочкового пневмоцилиндpа одностоpоннего действия толкающего
типа. // «Мехатроника, автоматизация, управление», Издательство
«Новые технологии» – 2014, № 9, с. 30-36.
2. Chernus Pavel, Sharovatov Valery. Dynamic Mathematical Model of Two-way
Bellow Actuator. // Procedia Engineering, Vol. 100, 2015, pp. 1040-1045.
Публикации в других изданиях:
3. Чернусь Пав. П.,
Шароватов В. Т.
Разработка
упрощенных
математических моделей силовой части толкающих бесштоковых
пневмоцилиндров. // том 3 Материалов XXXXII Всероссийского симпоз.
«Механика и процессы управления» – М.: РАН, 2012. – с. 69-80.
4. Чернусь П. П. Идентификация некоторых статических характеристик
баллонного цилиндра. // Пятые Уткинские чтения: Труды международной
научно-технической конференции –– СПб.: БГТУ «ВОЕНМЕХ» им Д.Ф.
Устинова, 2011. – с. 126-128.
17
5.
Чернусь П. П., Головкин С. В. Применение силовых оболочковых
элементов в виброиспытательных стендах. // Военная радиоэлектроника:
опыт использования и проблемы, подготовка специалистов: 24-ая
Межвузовская научно-техническая конф., ВМПИ, 2013. – с. 251-262.
6. Чернусь П. П. Учет влияния свойств сжатого газа на динамику
оболочкового силового бесштокового пневмоцилиндра. // Шестые
Уткинские чтения: Труды международной научно-технической конф. –
СПб.: БГТУ «ВОЕНМЕХ» им. Д.Ф. Устинова, 2013. – с. 181-185.
7. Чернусь П. П. О перспективах применения исполнительных двигателей
на силовых оболочковых элементах. // Молодежь. Техника. Космос:
труды IV Общероссийской молодежной научно-технической конф. //
БГТУ «ВОЕНМЕХ» им Д.Ф. Устинова – СПб.; 2014 г., стр. 247-248.
8. Шароватов В. Т., Лошицкий П. А., Чернусь П. П., Чернусь Петр П.
Силовые оболочки: элементы теории и перспективы применения. //
Перспективные системы и задачи управления: Труды Девятой
Всероссийской научно-практической конференции – Таганрог: Изд-во
ЮФУ, 2014. – с. 416-426.
Патенты:
9. Шароватов В. Т., Ласточкин А. А., Чернусь П. П. Устройство заграждения
// Патент на полезную модель №127027. Приоритет полезной модели от
20.06.2012 г., опубликован в Бюл. № 11 от 20.04.2013 г.
10. Шароватов В. Т., Ласточкин А. А., Чернусь П. П. Устройство запрещения
проезда противотаранного типа // Патент на изобретение №2532675.
Приоритет изоюретения от 21.11.2012 г., опубликован в Бюл. № 15 от
27.05.2014 г.
11. Шароватов В. Т.,
Ласточкин А. А.,
Яковенко Н. Г.,
Чернусь П. П.
Противотаранное устройство запрещения проезда с накладкой // Патент
на изобретение №2538738. Приоритет изобретения от 16.07.2013 г.,
опубликован в Бюл. № 1 от 10.01.2015 г.
12. Шароватов В. Т.,
Ласточкин А. А.,
Яковенко Н. Г.,
Чернусь П. П.
Устройство запрещения проезда противотаранного типа // Патент на
полезную модель №141880. Приоритет полезной модели от 26.07.2013 г.,
опубликован в Бюл. № 17 от 20.06.2014 г.
18
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа