книги из ГПНТБ / Решение задач машиноведения на вычислительных машинах [сборник]
..pdfАр2, кГ/сж2
0 |
|
я |
0,02 |
|
Л |
|
Я |
|
0,04 |
|
ес |
0,06 |
|
Я |
|
Я |
|
|
>Я |
|
|
|
Я |
|
|
я |
|
|
о |
|
|
О |
0 |
|
я |
С |
||
0,02 |
|
|
0,04 |
|
|
0,06 |
|
|
|
эЯ |
|
|
Я Я |
|
0 |
§ |
I |
0,02 |
я |
g |
0,04 |
03 |
-1 |
0,06 |
а |
|
|
5Я |
|
|
Я |
|
|
я и |
|
0 |
О |
со |
а> |
Я |
|
0,02 |
я |
СО |
Я я |
||
0,04 |
Я is |
|
о |
|
|
0,06 |
к |
|
|
|
|
|
Т а б л и ц а |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
F, |
сж2 |
|
|
|
|
|
|
|
5 |
|
|
10 |
|
|
|
15 |
|
|
|
20 |
|
К, кГ/см |
N, кГ |
5L, см |
К, кГ/см |
N, кГ |
8L, см |
К, кГ/см |
N, кГ |
5L, |
см |
К , кГ/см |
N, кГ |
оЬ, см |
|
|
|
|
|
|
^23=0,2 |
сж, |
512а |
=0,0255 |
см, |
|
В512= 0,0151 см |
|
|
51,65 |
9,47 |
0,18 |
51,65 |
17,47 |
0,33 |
51,65 |
25.47 |
0,49 |
51,65 |
33,47 |
0,64 |
||
45,54 |
9,31 |
0,20 |
38,92 |
17,14 |
0,44 |
32,30 |
24,97 |
0,77 |
25,68 |
32,81 |
1,27 |
||
39,44 |
9,16 |
0,23 |
26,19 |
16,82 |
0,64 |
12,95 |
24.48 |
1,89 |
|
|
|
||
33,33 |
9,00 |
0,27 |
13,47 |
16,49 |
1,22 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
rf23=0,4 |
см, |
s12a |
=0,102 |
см, |
|
8s12=0,0604 см |
|
|
12,91 |
9,47 |
0,73 |
12,91 |
17,47 |
1,35 |
12,91 |
25.47 |
1,97 |
12,91 |
33,47 |
2,59 |
||
11,38 |
9,31 |
0,81 |
9,73 |
17,14 |
1,76 |
|
8,07 |
24,97 |
3,09 |
6,42 |
32,81 |
5,11 |
|
9,86 |
9,16 |
0,92 |
6,54 |
16,82 |
2,56 |
|
3,23 |
24.48 |
7,56 |
|
|
|
|
8,33 |
9,00 |
1,08 |
3,36 |
16,49 |
4,89 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
^23= 0,2 |
см, |
у1 2 А = 0,04 |
см, |
|
В?/12=0,023 |
см |
|
|
33,91 |
9,47 |
|
33,91 |
17,47 |
|
33,91 |
25.47 |
|
|
33,91 |
33,47 |
|
|
29,90 |
9,31 |
|
25,55 |
17,14 |
— |
21,20 |
24,97 |
— |
|
16,86 |
32,81 |
|
|
25,89 |
9,16 |
— |
17,20 |
16,82 |
|
|
8,50 |
24.48 |
|
|
|
|
|
21,88 |
9,00 |
|
8,84 |
16,49 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
d23=0,2 |
см, |
у12А =0,0535 |
см, |
&z/12=0,032 см |
|
|
||
24,37 |
9,47 |
|
24,37 |
17,47 |
|
24,37 |
25.47 |
|
|
24,37 |
33,47 |
|
|
21,49 |
9,31 |
— |
18.36 |
17,14 |
— |
15,24 |
24,97 |
— |
|
12,11 |
32,81 |
— |
|
18,61 |
9,16 |
|
12.36 |
16,82 |
6,11 |
24.48 |
|
|
|
|
|
||
15,73 |
9,00 |
|
6,35 |
16,49 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
нением системы (1)—(5) недостающими уравнениями, а имеющихся уравнений — недостающими членами в соответствии со схемой регулятора (рис. 5)
р 2 ---- |
|
т7 |
С ^125 12 |
|
( P i |
Р 2 ) |
^2 3 523 \^ Р з (/^2 |
Р з ) “ f " |
|
|||
|
|
v 2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(20) |
+ |
dat • S02 \/Р2 (Po— P2) — ^24*24 'JP^ {Pi — P4)]; |
|
|
|||||||||
|
|
|
||||||||||
|
|
|
u |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Pi = |
_____________________ № |
Р 4 Ц4о “ Ь |
\/2RT [^ 2 4 s 24 V P 4 ( ? 2 |
P 4)-l| |
( 2 1 ) |
|||||||
.. |
, |
r-D-is |
.'/44 |
1 - 4 |
||||||||
|
'4 |
+ |
4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2/45 = |
M43.- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
( 2 2 ) |
г*43 ~ |
jjf |
I |
3 45И45 |
( A |
1 + |
A 4s) P45 ~f~ ( А 1 ~ Ь A |
4o) Po43 |
^ 4 3 S ’ “ Ь |
|
|||
+ |
^ |
+ |
W43 + |
x |
l ^ e (p4 - Ps) + Щи (Pl - |
P2)]. |
; |
|
(23) |
|||
Pb = |
|
|
71 |
рГ -Р з ’ «43 + |
^ 2RT [di5si5 VPs (Pi — Pi) — |
|
||||||
|
|
t:Z)15 |
|
"4 ^ 45
|
— dMsm'IPs (Ps — Ps)] . |
PG7 |
a67» |
Uq^ |
7lD|7 |
—°в7мв7 — Аз2/67 — MmS ~ Ns+ —r ~ (Ps — Pi) |
|
|
G7 L |
(24)
(25)
(26)
Ps = |
71 |
{— " x 1 Psw67 + |
V2/?P [d56s56 \/р0 (Рз — Pe) — |
uDl7 |
|||
^6 + |
4 |
У67 |
|
— d e2s02 VP2 (PS — P2) ]}• |
(27) |
Вэтой системе две подвижных массы и два переменных зазора s12
иs56, первый из которых, например, для плоского клапана опре деляется по (6), a s5Q=y61.
Для профилированных клапанов или необходимости учета переменности коэффициентов расхода клапанов расчет выпол няется, как и ранее, при помощи эквивалентных зазоров, опреде ляемых по формулам (7), (8).
Предыдущая система уравнений (1)—(5) является частным случаем новой и может быть всегда «выделена» за счет сокращения двух слагаемых в (20), изменения (инверсии) знака перед
в (23) и принятия в (24) Pi=pQ. Следовательно, новая система базовых уравнений включает весь набор ранее отмеченных кон струкций регуляторов и существенно дополняет их число за счет включения новых признаков, обеспечивающих значительное уве личение точности стабилизации давления [8, 9].
6* |
71 |
Повышенная точность стабилизации давления р 2 объясняется соединением в регуляторе его основной пружины а с клапаном b не прямо, а при помощи высокочувствительного пневматического усилителя давления, включающего сопла в, г и камеру 5 с мембра ной д (рис. 5). В результате малое изменение регулируемого давления р 2, вызывая микроперемещения мембраны д перед торцом сопла е, обеспечивает значительное изменение р ъ и пере мещение у45 клапана регулятора и одновременно практическое постоянство натяжения основной пружины устанавливаемого при настройке регулятора.
Статические характеристики регулятора с усилителем описы ваются двумя уравнениями равновесия сил, приведенных к мем бранам д жеш тремя уравнениями камер 2,5 и 6', которые получим, положив нулю все производные в системе (20)—(27).
Запишем уравнения равновесия сил на основании (23) и (26) сначала в номиналах
|
K s l2 = |
F i& (р ъ — р.г) — F n s (р j — р2) — N ; |
(28) |
||||||
|
K o-sx = F o |
— |
— |
|
|
|
|
( 29) |
|
а затем в приращениях |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
_ Л |
_ _ |
-2 ,М — K l s !2 — |
|
. |
(30) |
|||
|
|
"2 |
|
/г |
—/г |
|
’ |
||
|
|
|
|
1 45 |
1 |
12к |
|
|
|
|
^Pfi = ^07 ’ О55б/^07’ |
|
|
|
(31) |
||||
где ор5 |
р5Б р5А, |
оS5Q |
550Б |
556А, |
Арс |
р6Б |
р6А, К |
К1-\- |
|
+ КАЪ; |
N = N 1± N i6- M |
is .g; |
N ' = N m- M |
m .g. |
|
||||
Из (30) следует условие полной компенсации |
Ар2 при постоян |
||||||||
ном расходе |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
^]2к *8Pl — ^ 1 2 — ^458Р5= |
0- |
|
|
Обычно первый член этого уравнения превышает сумму последую щих из-за большой величины 8р4. При этом характеристика давле- * .
‘72
ния р 2 |
(рг) может быть только возрастающей, что подтверждается |
|||
опытом |
[8, 9]. |
|
|
|
При Ьрг= 0 ошибка от изменения расхода Ар2в в отличие от (16) |
||||
значительно меньше |
на FA5. Ьрь, так |
как при /?1 = const клапан |
||
может |
закрываться |
главным образом за |
счет сокращения рь |
|
в камере усилителя, |
т. е. при смене знака |
Ьръ в (30) |
||
|
|
— А 05]о + |
/'V JPr> |
|
|
|
*45 |
t'л |
|
|
|
Г2к |
|
Синтез регулятора вначале производится по допустимой ве личине Др2 при максимальных р 2и G, а затем проверяется погреш ность ApoG и при необходимости вносятся изменения в параметры регулятора.
Заданными параметрами, как и прежде, считаются допусти мая величина Ар2, давления на входе (рабочее и среды истечения), параметры клапана, жесткость К и сила N, а также площади мембран F45 и F61.
Определяются: s12A, Ц 2, р5А, 8р6, sMA, 3s56A, Кк1, Nel и Лр2й.
Вначале определяются S12A и bs12 по изложенным ранее прави лам и формулам. Затем по (28) и (30) устанавливается давление в усилителе рЬА и перепад Ьрь. Принимая р 6= р2, вследствие того, что площадь отверстия демпфирующего дросселя и /б2 /бв? если он имеется, практически не «подсаживает» давление р 6 в статике, рассчитываем безразмерные площади $6iA и Ogib на основании изве стных давлений р^А и /?5б . Далее по формулам
S л-- |
dh ■»61А и |
‘ |
8s — J k (^GlB — xV a) |
|
обА |
4d5G' |
и |
50 — 4deG |
устанавливаются начальный зазор и его приращение перед соплом усилителя. Их сумма для плоского клапана должна быть из сообра жений достаточной чувствительности много меньше sbQm^ = db(il^. Величины К {57 и N61 находятся по (31) и (28).
Т а б л и ц а |
2 |
|
|
6р5, кГ/см2 |
|
|
Fi5, см2 |
|
0.02 |
0.04 |
Р5А> кГ/см2 |
Др2 = |
0.01 кГ/см2 |
|
||
5 |
0 ,2 3 8 |
0,247 |
0 ,2 0 6 |
2,7 2 8 |
10 |
0,1 2 4 |
0 ,1 3 4 |
0,1 5 3 |
2,6 7 3 |
15 |
0,0 8 6 |
0,0 9 6 |
0,115 |
2,576 |
20 |
0,0 6 7 |
0,077 |
0,0 9 6 |
2,557 |
В табл. 2 представлены данные расчета орь и р^А для ряда F& и Ар 2. Они соответствуют следующим постоянным: р\А —4 ата,
/?1б = 7 ата, Р2А=2,5 ата, р 3= 1,5 ата, d12—0,5 см, d23= 0,3 см,
73
" Г / см
Р и с. 6
Уб7>СМ
0 .0 5
Р и с. 7
К=-2 кГ/см и А = 0 , 5 |
кГ, для которых 0з1а=1»581, &з1б =2,858, |
s i 2 A = 0 , 0 2 8 5 с м и S s 1 2 = 0 , 0 1 2 8 c m . |
|
При указанных |
параметрах, допустимой ошибке Ар 2= |
=0,01 кГ/см2 и dlh= 0,02 см расчет дал значения переменных уси
лителя и жесткости основной пружины, |
представленные в табл. 3. |
|||||||
|
|
Т а б л и ц а |
3 |
|
|
|
|
|
Ft7 , см2 |
»А |
|
S66A’ |
см |
^$ 5 8 » СМ |
К й1, |
кГ/см |
|
5 |
1,950 |
2,898 |
0,0010 |
0,0005 |
105,5 |
|
||
10 |
2,866 |
4,063 |
0,0014 |
0,0006 |
167,1 |
|
||
15 |
3,547 |
4,944 |
0,0018 |
0,0007 |
214,9 |
|
||
20 |
4,114 |
5,652 |
0,0021 |
0,0008 |
260,2 |
|
||
С увеличением суммарной |
жесткости К |
клапана |
от |
2 |
до |
|||
до 20 кПсм данные табл. 3 изменяются слабо, причем |
Ьръ и |
§s68 |
||||||
сокращаются, |
а р 5, |
s56a и К67 возрастают. |
|
|
|
|
||
Для оценки |
предварительно находят из (32) неизвестный |
|||||||
перепад 8р6, приняв bs12ma=sliA |
|
|
|
|
|
|||
|
Ьр5 = |
К • s[2AjFi5 |
(1 F12JFi5)Ap2G. |
|
|
|
Первое приближение делаем, полагая Ар2С=0, ввиду того, что для регулятора с усилителем всегда Ьр5 >]> Ap2G. Это дает несколько завышенное значение Ьр'5, но позволяет по изложенной выше ме тодике рассчитать §s56 и, следовательно, определить по (31) наи больший порядок погрешности Ap2G- Уточнение Ap2G, сокращаю щее ее величину, выполняется при помощи второго приближения.
Расчет Ap2Gдля четырех значений F45, равных 5,10,15 и 20 см2, при Ар2=0,01 кГ [см2 и К=Ъ кГ 1см соответственно дал 0,0022; 0,0023; 0,0024 и 0,0025 кГ/см2.
Как показало моделирование на ABM МН-18М, регуляторы с усилителем обеспечивают высокую статическую точность стаби лизации давления лишь при очень малых диаметрах отверстия
входного |
сопла усилителя |
dlb, изменяющегося в пределах |
0,015 < |
dlb < 0,03 см (рис. 6). |
Исследование динамики на ЭЦВМ |
типа «Минск-32» показало, что исключение виброударного режима работы клапанов достигается подбором диаметра отверстия демп
фирующего дросселя d24 (рис. 7). |
регуляторов |
|||
Базовая |
система дифференциальных уравнений |
|||
с усилителем давления |
типа |
два сопла—заслонка, |
записанная |
|
в соответствии с его схемой |
(рис. 8) имеет вид |
|
||
р2 = у^ |
С^12512VР-2 (Pi |
Р2) |
^23^23^Рз (Рг Рз) |
|
— ^02S62 Vfts (Р2 — Рб) — dUSMVp4 (Ра — P4) + ^72S72VP2 (Р7 ~ P2)J? (34)
75
|
|
|
|
|
^{ t) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
-----f - Р Л 5 + |
sj2RT[dM ■sM\JPi(p2 — p4)]|; |
(35) |
|||
|
|
|
4 |
1/45 |
|
|
|
|
J |
|
2/45 = |
^45; |
|
|
|
|
|
|
|
|
(36) |
^ 45 = |
~Щ Г { |
a45^45 |
1 + |
^ 4 5 ) 1/45 + |
( ^ 1 + ^ 4 5 ) P (H 5 |
^ 45^ + |
+ |
|||
+ |
NH+ |
T |
[°45 (P* — Pi) + |
(Pj — P2)l} ; |
|
(37) |
||||
Po |
|
tzdT- |
{~4^ Ргм<5 ~f~ №RT [ |
d57sB \/p7(ps — P7) ] l; |
(38) |
|||||
y Qrj |
Uq7] |
|
|
|
|
|
|
|
|
(39) |
Uq7 |
1 |
|
a67W |
(^6 4~ ^в) ^67 |
^67^ “t" |
|
|
|||
M 67 |
L |
|
|
|||||||
|
|
|
||||||||
+ |
7V6 - |
|
TV8 + ^ # 4 p 0 - |
p8) |
|
|
|
(40) |
||
Pg= Т/ I |
|
TC |
|
47 /^7^67 “f~ |
|
*52б\^Рб(Р2 |
Рб)^}>* |
|
||
^67 |
У 67 |
|
|
|||||||
|
^ 6 + |
|
4 |
|
|
|
|
|
|
/ * 7 |
C ^ 1 7 5 I7 V / ^ 7 ( P i |
P ? ) ~ f “ d 5 7S~7 \ 1 р 7 ( p 5 |
P 7 ) |
|
— ^72572 VP2 (P7 — Po)]’ |
|
(42) |
Система уравнений (20)—(27) является частным случаем новой системы базовых уравнений, что следует из их сравнения. К осо
бенностям новой системы базовых уравнений относятся: изменение знака и порядка расположения давления в третьем члене уравне ния (34) и добавления в нем пятого члена; отсутствие одного члена уравнения (38) и знака перед ним; включение в (40) дополнитель
76
ной постоянной; исключение в (41) одного члена и дополнительное дифференциальное уравнение (42), описывающее динамику ка меры усилителя два сопла — заслонка, в которой всегда сумма зазоров s17+ s72= z.
Таким образом, последняя система базовых уравнений с уче том сделанных замечаний может быть при незначительных допол нениях использована для описания и исследования на ЭЦВМ при помощи программы широкого профиля, включающей уже не сколько десятков различных конструкций газовых регуляторов, а при необходимости и пневматические устройства, описанные ранее в [6].
Исследуемый регулятор (рис. 8), а также его варианты лишены существенных недостатков регулятора с усилителем сопло— заслонка, изученного в предыдущем разделе (рис. 5). Это объяс няется значительно большей чувствительностью, быстродействием и гибкостью возможностей усилителя давления два сопла— заслонка, состоящего из камеры 7 и двух сопел с переменными зазорами s17 и s72 (рис. 8), по сравнению с аналогичными харак теристиками усилителя сопло—заслонка. Заметим, что чувстви тельность первого усилителя может быть дополнительно увели чена переключением двухходового крана Кр с камеры 2 стабили зируемого давления на атмосферу (рис. 8).
Покажем, что регулятор с усилителем два сопла—заслонка может успешно работать даже при равенстве диаметров отверстий входного и выходного дросселей усилителя. В самом деле, для
этого усилителя сумма зазоров |
s17+ s72=z, где произвольная по |
||||
стоянная z всегда должна |
быть |
меньше |
четверти |
наибольшего |
|
из диаметров |
отверстий |
дросселей |
усилителя. |
Поскольку |
|
0=rf72.572/rf17 (z |
— S72), то |
|
|
|
|
z
5,2 ~ 1+ d7±ld17• »
( 4 3 )
Анализ этих зависимостей показывает, что диапазон зазоров Ss72, изменяющий натяжение основной пружины регулятора, может быть сделан теоретически как угодно малым за счет сокращения постоянной z, вне зависимости от соотношения и величины каждого из диаметров отверстий дросселей и величин $а и 0б. Например,
при К = 20 к Г 1см, й15=0,08 см и jP45= 5 см2 расчет дает $а=1?99, Фб =2,60, S72a= z/1,5 и 8s72=0,06z7. Увеличение F45 до 20 см2
изменяет существенно 0А=4,21, &Б=5,25 и Bs72=0,03z, но практи чески не влияет на величину начального зазора S72a= z/1,24.
В заключение заметим, что из отмеченной выше идентичности уравнений движения (23) и (37), а также (26) и (40) вытекает общность и уравнений статического равновесия сил регуляторов
77
давления с разными усилителями давления. Это значит, что ме тодика расчета данного регулятора аналогична рассмотренной выше и может выполняться по формулам, приведенным в предыду щем разделе, с учетом разницы в индексах в уравнениях (26) и (40), а также изложенных особенностей в способе расчета вели чины деформации основной пружины 8s72. С учетом сделанных замечаний данные табл. 2 и 3 справедливы и для регулятора с уси лителем два сопла—заслонка.
ЛИ Т Е Р А Т У Р А
1.Г. Б. Синярев, М. В. Добровольский. Жидкостные ракетные двигатели. Оборонгиз, 1957.
2.В. К. Дейкун. Статические характеристики и методика расчета га зовых редукторов. — Труды ВНИИАвтогенмаш, вын. X II. М., «Ма шиностроение», 1965.
3.В. К. Дейкун. Динамическая устойчивость газовых редукторов. — Труды
ВНИИАвтогенмаш, вып. XIV. |
М., «Машиностроение», 1967. |
|
4. В. К. Дейкун. Динамические |
характеристики газовых редукторов. — |
|
Труды ВНИИАвтогенмаш, вып. |
XV. М., «Машиностроение», |
1968. |
5.О. Б. Балакшин, И. Т. Чернявский, В. П. Гусев, В. М. Махов. Иссле дование на АВМ математических моделей пневматических измерительных устройств различных конструкций и способов действия. — Сб. «Авто матизация решения задач динамики машин». — М., «Наука», 1972.
6.О. Б. Балакшин, Т. П. Салихова. Исследование пневматических устройств различных конструкций, способов действия и назначения при помощи
программы широкого профиля для ЭЦВМ. — Сб. «Автоматизация ис следования динамики машин». М., «Наука», 1973.
7.Е. П. Попов, И. П. Палыпов. Приближенные методы исследования не линейных автоматических систем. Физматгиз, 1960.
8.А. В. Высоцкий, А. П. Курочкин. Конструирование и наладка пневма тических устройств для линейных измерений. М., «Машиностроение», 1972.
9.Г. В. Биттнер. Пневматические функциональные элементы. М., «Энер гия», 1970.
РАСЧЕТ НА ЭВМ КРИВОШИПНО-КОРОМЫСЛОВОГО МЕХАНИЗМА РЕЗАНИЯ ЛЕТУЧИХ НОЖНИЦ
Б. И. Павлов, С. Н. Сумский
Встатье на примере кривошипно-коромыслового механизма резания летучих ножниц решается задача выбора параметров кинематической схемы механизма с заданным относительным дви жением. Вывод аналитических зависимостей для определения величин, характеризующих относительное движение режущего инструмента, изложен [1, 2].
78
Структурная схема режущего механизма летучих ножниц
показана на рис. 1 и 2. |
|
и угол |
поворота к-то звена |
||
Обозначим: Ьк и ук — длина |
|||||
(к= 1, 2, 3, 4); |
т — размер ножа; |
ф — угол поворота ножа; D — |
|||
горизонтальное смещение |
осей вращения |
кривошипов; |
£ — вер |
||
тикальное перекрытие; у — угол |
между шатуном и ножом; i — |
||||
передаточное |
отношение; |
/ — расстояние |
от центра |
шарнира |
до точки Е.
Для данных обозначений в дальнейшем будут указываться буквенные индексы, характеризующие: вид механизма (в — верх ний, н — нижний); положение звеньев (м — монтажное, т — те кущее); точки (С, D , Е).
Боковой зазор между ножами будем измерять по горизонтали между соответствующими точками верхнего и нижнего ножей,
Рис. 1
79