Система автоматического управления гидропрессом. Расчет передаточной функции усилителя мощности

2.2 Расчет передаточной функции усилителя мощности

При задании усилителя мощности руководствуются следующим:

1)  вид входного и выходного сигнала, тип питания;

2)  требуемая мощность;

3)  надежность, независимость от внешних влияний (особенно коэффициента усиления), чувствительность, малые массогабариты.

Исходя из условия Р_усил>2Р_ном, задаем транзисторный усилитель мощности, [4].

У транзисторного усилителя мощности выделяют 3 основных режима работы, а именно:

1)  статический;

2)  динамический;

3)  переходный.

Определим коэффициент усиления как:

К=U_вых/U_вх=220/6=36,6                                                                       (13)

где:   U_вых- напряжение подаваемое на электродвигатель, В;

U_вх- выходное напряжение снимаемое с реле, В.

Примем коэффициент усиления равным 40 (К=40).

Передаточная функция транзисторного усилителя примет вид:

W(p)=40                                                                                               (14)                                                                  

2.3 Расчет передаточной функции гидронасоса

При выборе гидронасоса руководствуются следующим:

1)  номинальное давление, необходимое для движения гидроцилиндра;

2)  число оборотов двигателя должно совпадать с числом оборотов гидронасоса.

Исходя из выше сказанных условий выбираем радиально-поршневой насос Н-400. Радиально-поршневые насосы предназначены для общемашиностроительного применения в гидроприводах.

Примечание: насосы типаН-4.... допускают кратковременное перегрузочное давление.

Принцип работы радиально поршневого насоса.

При работе вал насоса приводится во вращение от двигателя. Поршни, установленные в блоке цилиндров, вращаются вокруг оси блока и одновременно совершают возвратно-поступательное движение, при этом за одну половину оборота поршень всасывает рабочую жидкость, а за другую нагнетает ее в гидросистему, [3].

Давление на выходе из насоса определяется нагрузкой на рабочий орган и ограничивается предохранительным клапаном гидросистемы.

Подача определяется частотой вращения вала насоса и рабочим объемом насоса.

Паспортные данные гидронасоса Н-400:

1)  номинальное давление Р=200 кг3с/см²;

2)  число оборотов n=1500 об/мин;

3)  мощность N=2,8 кВт;

4)  направление вращения – любое;

5)  номинальный момент М_н=95 Н3м;

6)  момент двигателя М_д=105 Н3м;

7)  масса m=15,5 кг.

Определим постоянную времени гидронасоса, [3, c.46]:

Т=J/(М_д/w+М_н/w)=0,117                                                                     (15)

Определим коэффициент гидронасоса:

К_д=(М_д/w)/(М_д/w+М_н/w)=0,525                                                          (16)

Получим передаточную функцию в виде:

W(p)=К_д/(Tp+1)=0,525/(0,117p+1)                                                     (17)

2.4 Расчет передаточной функции гидроцилиндра

Гидроцилиндр -  гидравлический исполнительный механизм, предназначен для преобразования энергии потока жидкости в механическую энергию перемещения поршня, соединенного с регулирующим органом. Гидравлические исполнительные механизмы выпускаются двух типов:

1)  прямоходные с поступательным движением выходного штока – тип СПГП;

2)  кривошипные с поворотным движением выходного вала – тип СПГК.

Для нашей системы наиболее подходящем является прямоходный гидроцилиндр с поступательным движением выходного штока.

Передаточная функция для гидрообъемного сервопривода возвратно-поступательного движения с учетом потерь в сервораспределителе будет иметь вид, [1]:

W(p)=K/(Tp+1)                                                                                    (18)

где коэффициент усиления сервопривода:

К=k/S_p3(Dp/(jr))^0,5=1,49                                                                    (19)

Постоянную времени определим из уравнения:

T=(Mk/S)3x₀3(r/(Dpj))^0,5=0,0068                                                       (20)

Получаем передаточную функцию в виде:

W(p)=1,49/(0,0068p+1)                                                                       (21)

2.5 Расчет передаточной функции концевого выключателя

В качестве чувствительного элемента, в концевом выключателе, используется реле.

Для нашей системы необходимо реле, которое бы обладало следующими характеристиками:

1)  вибропрочностью;

3)  виброустойчивостью;

4)  ударопрочностью;

5)  удароустойчивостью;

6)  износостойкостью.

Изобразим характеристику реле, [5].

Передаточную функция реле будет иметь вид коэффициента, [5]:

К=4В/pА                                                                                (22)         где:  а(А)=4В/p                                                                                              (23)

Для нахождения коэффициентов а(А) и А воспользуемся шаблоном (рисунок