книги из ГПНТБ / Петров В.В. Приборные сервомеханизмы летательных аппаратов. Динамика сервомеханизмов при наличии сухого трения и запаздывания

Между платами 24 и 40 размещены чувствительные элементы 41, 25, 29 и 39 (41 н 25 напротив 29 и 30 соот­ ветственно) . Чувствительные элементы 43, 6, 26 и 39 аналогично размещены между платами 44 и 40 (43 и 6 напротив 26 и 39 соответственно).

Указанные пары чувствительных элементов располо­ жены во взаимно перпендикулярных плоскостях

Рис. 3.41. Схема действующих сил, развивае­ мых чувствительными элементами

(рис. 3.41). В этих плоскостях на подвижную плату 40 действуют поворотные моменты, развиваемые чувстви­ тельными элементами. К чувствительным элементам подаются давления по трубопроводам, показанным на рис. 3.40. Так, трубопровод <37 связан с чувствительным элементом 41 через плату 24. Тройник 36 соединяет тру­ бопроводы 37 и 45 с помощью тройника 46 трубопрово­ ды 45 и 47, через которые в полость чувствительного элемента 41 поступает давление ро. Тройник 48 соединяет трубопроводы 49 и 47, через которые поступает давление во внутреннюю полость чувствительного элемента 26.

Если эффективные площади чувствительных элемен­ тов 41 и 26 равны, то эти чувствительные элементы со­ здают усилия, равные poS4.э, противоположно направлен­ ные и приложенные к подвижной плате в диаметрально

160

противоположных точках (5Ч.э — эффективная площадь чувствительных элементов 41 и 26).

Чувствительные элементы 43 и 29 являются анероид­ ными. В результате усилий, развиваемых чувствительны­ ми элементами 41, 29, 43 и 26, создается момент пары сил, стремящийся повернуть плату 40 вокруг оси, лежа­ щей в плоскости этой платы и перпендикулярной плоско­ сти, проходящей через продольные оси чувствительных элементов 41, 29, 43 и 26. Момент, развиваемый парой сил, равен püS4_3d, где d — диаметр круга, проходящего через осевые линии жестких центров чувствительных эле­ ментов.

Через трубопроводы 35, 45, 47 соединенные тройника­ ми 36 и 46, подводится давление к чувствительному эле­ менту 30 (через плату 24), а через трубопроводы 51 и 47, соединенные тройниками 48 и 46, подается давление к чувствительному элементу 6 (через плату 44). Так как через трубопроводы 35 и 51 подается давление р0 внутрь чувствительных элементов 30 и 6, последние развивают усилия p0S4.э, противоположно направленные и прило­ женные в диаметрально противоположных точках (5Ѵ.э — эффективные площади чувствительных элементов 30 и 6 равны).

Трубопровод 32 связан с чувствительным элементом 25 через плату 24 и с трубопроводом 34 через тройник 33, через которые во внутреннюю полость чувствитель­ ного элемента подается давление рі. Аналогично через трубопровод 38, связанный с 34 через тройник 33, давле­ ние р1 подается во внутреннюю полость чувствительного

элемента 39 (через плату 44).

Чувствительные элементы 25 и 39 объединены с чув­ ствительными элементами 6 и 30. Из них 25 и 39 разви­ вают усилия, каждое из которых равно p\S4,э (см. рис. 3.41). Результирующий момент пары сил, создавае­ мый чувствительными элементами 25, 30, 6, 39, повора­ чивает подвижную плату 40 вокруг оси, лежащей в пло­ скости этой платы, перпендикулярной плоскости, прохо­ дящей через продольные оси чувствительных элементов 25, 30, 6 и 39. Момент пары сил равен (рі — p2 )S4_3d.

Таким образом, конструкция прибора такова, что мо­ менты пар сил, развиваемых чувствительными элемента­ ми, заключены во взаимно перпендикулярных плоскостях.

На рис. 3. 41 показаны действующие силы, развивае­ мые чувствительными элементами. Результирующее дей­

ствие пары сил от чувствительных элементов 41 и 26 (41 и 26 чувствительные элементы установлены для компен­ сации внешнего давления, или давления в корпусе при­

Угол <р является функцией отношения величин давле­ ний рі и р2. Изменяя вектор TR, можно обеспечить соот­ ветствующую зависимость отношения Рі и р2.

Возвращаясь к. рис. 3. 40, видим, что уравновешива­ ющий момент создается поворотом платы 40 относитель­ но шарниров 42 и 28, закрепленных на стойках 4 и ■27, изготовленных в виде U-образной базы 50. Шарнир 42 перемещается по плавающей плате 40 и расположен между этой платой 40 и верхним краем несущей основы 5, соединяющейся с платой 44. Шарнир 28 расположен с другой стороны подвижной платы 40, которая несет на себе выступ 19, изготовленный из диэлектрика. Палец 21, установленный на выступе 19, перемещает (при поворо­ те платы 40) платины 20 и 10, изготовленные из про­ водящего материала (например, из латуни). Пластины 18, 20, 10 и 11 запрессованы в блоке 17, изготовленном из изоляционного материала. При перемещении пальца 21 вследствие поворота подвижной платы 40 вокруг оси, соединяющей шарниры 42 и 28 контакты 22 и ^ на пла­

162

Уравнения движения системы с учетом найденного перемещения контактов релейного элемента ДИ? имеют вид

а= /С,,мДГ.

Сучетом значений сил сухого трения согласно (3.330) и (3.331) уравнения движения принимают вид

где Ап. ы = Ь/а; а — расстояние между чувствительными элементами;

b — расстояние от центра подвижной платы 40 до контактов реле;

у — коэффициент жесткой обратной связи.

Для свободных колебаний, если P2= q, Рі = Р, уравне­

ния движения в относительных величинах имеют вид (3.44), если положить ß7’i= 0. Параметры системы в без­ размерных величинах равны:

164

/==0,05; d '—40 мм; M № = 5 кгс-см = 0,5 Н-м;

ОДЗЖ с > 0,02.

Для указанных параметров системы сила сухого тре­ ния (при максимальном давлении Рд"ах), преодолевае­

мая при повороте подвижной платы 40\

Fc. тр = fPoa* • 5Ч.:,= 0,05 • 4,6 • 5=

Зона нечувствительности релейного элемента в 6рч- размерныX величи11ах

0,004-10-4

ТКік 1 0 - 2 -1 -Ю-з

0,04.

При найденных параметрах системы в безразмерной форме а = 0 ,04, 8=0,02 и т= 0,3 система будет колеба­ тельной. С ростом коэффициента усиления Кі колебатель­ ность системы увеличивается.

Для определения амплитуды колебаний системы рас­ сматривается выражение функции точечного преобразо-

165

ваиия линий переключения «самое в себя» в соответст­ вии с уравнениями (3. 93):

Fx (ѵ) = (1 — ѵ) епѵ; F2 (и) —{и — -f- 1) ес~аи,

где

Погрешность системы

При увеличении коэффициента усиления системы ам­ плитуда колебаний возрастает. Коэффициент усиления при максимальных значениях параметров равен:

166

Зона нечувствительности

Пример 5. Приборный сервомеханизм автоматическо­ го приборного устройства для определения числа М, не­ чувствительного к линейным ускорениям (Англия, па­ тент № 768503).

На рис. 3. 43 показана конструктивная схема серво­ механизма АПУ. Отношение полного давления ро к ста­ тическому давлению р является функцией числа Маха. Эти давления воспринимаются трубкой Пито 1, имею­ щей приемное отверстие в критической точке 2 (для из­ мерения ро) и радиальные отверстия 3 для измерения р. Центральный канал 2 соединен с трубопроводом 4, ка­ нал 3 соединен с помощью трубопровода 5 с корпусом прибора. Нижняя 6 и верхняя 7 части корпуса прибора соединены винтами 8. Разделительная плата 9 (с про­ кладками из резины 10) служит для обеспечения прибо­ ру необходимой герметизации. Через трубопровод 5 по­ дается давление в корпус прибора, а через трубопро­ водѣ — во внутреннюю полость сильфона И.

Сильфон 11 воспринимает разность полного и стати­ ческого давлений. Штуцер 12 пропущен через стойку 13 и закреплен гайкой 14. К корпусу прибора прикреплен

167

сильфон 15, воспринимающий только статическое давле­ ние р. Сильфон 19 чувствительного элемента 15 закрыт кожухом 16, поддерживаемым стойкой 17, соединенной с платой 9, и прикреплен к корпусу гайкой 18. Сильфон 19 заключен между пятой 20 и кожухом 16. Свободный конец штока 21 прикреплен к ножевой опоре 22. Ноже­ вая грань 23 точки опоры 22 связана с балансиром 24, который служит для измерения отношения-сил. Силь­ фон И соединен с другой стороной балансира 24 с по­ мощью ножевой опоры 25 штока 26, прикрепленного к сильфону гайкой 27. Стержень 26 заключен в кожух 28, позволяющий ему перемещаться, но удерживающий его от боковых движений.

По балансиру 24 перемещается шарнир 29, выполнен­ ный в виде ролика. По отношению к балансиру 24 шар­ нир 29 приводится в движение с помощью подшипника 30, который перемещается от рейки 31. Рейка 31 имеет на концах колесики 32, опирающиеся иа продольные на­ правляющие 33 и 34. Когда рейка 31 перемещается вдоль этих направляющих (33 и 34), изменяется поло­ жение точки поворота балансира 24. Рейка 31 приводит­ ся в движение от электродвигателя 35, прикрепленного к корпусу 6 винтами 36. На выходном валу 37 электродви­ гателя 35 насажен червяк 38, который входит в зацепле­ ние с червячным колесом 39, находящимся на валу 40. Один конец вала закреплен в подшипнике 42, а другой — в подшипнике 43.

Балансир 24, снабженный удлинителем 48 прикреплен винтами 47 и имеет средний контакт 49, перемещающий­ ся между крайними контактами 50 и 51 иа контактных пластинах 52 и 55. В положении равновесия системы ба­ лансир 24 занимает такое положение, что контакт 49 на­ ходится между контактами 50 и 51. При нарушении рав­ новесия системы контакт 49 замыкается с контактом 50 или 51 в зависимости от знака рассогласования системы. При этом электродвигатель 35 перемещается в соответ­ ствующем направлении и приводит в движение червяк 38, от которого движение' передается червячному колесу 39 и далее валику 40. Движение валика 40 с помощью чер­ вяка 44 и червячного колеса 45 передается зубчатому колесу 41, которое перемещает рейку 31. Шарнир 29, во­ круг которого поворачивается балансир, перемещается до тех пор, пока контакт 49 не придет в положение равно­ весия системы.

170