Фрикционные автоколебания в судовых гидравлических рулевых машинах

• Автор: Булюкина, Наталия Александровна
• Шифр специальности: 05.08.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 226 с. : ил.

Содержание
Введение
1 Судовая рулевая машина, как одна из систем обеспечивающих функционирование судна
1.1 Гидравлическая рулевая машина - наиболее распространенный тип автоматических систем управления рулем судна
1.2 Сухое трение в задачах автоматического управления
1.3 Постановка задачи и краткое изложение диссертации
2 Разработка математической модели типовой гидравлической рулевой машины
2.1 Математическая модель, как инструмент исследования
2.2 Математическая модель нагрузки рулевого гидропривода
2.3 Математическая модель рулевого гидропривода
2.4 Математическая модель рулевой машины
2.5 Выводы по главе
3 Определение и расчет основных параметров математической модели рулевой машины
3.1 Расчет основных параметров рулевого устройства
3.2 Расчет основных параметров гидропривода
3.3 Расчет основных параметров рулевой машины
3.4 Выводы по главе
4 Исследование математической модели рулевой машины
4.1 Исследование математической модели рулевого гидропривода
4.2 Исследование математической модели рулевой машины
4.3 Выводы по главе
5 Практическое применение результатов исследования
5.1 Работа гидропривода
5.2 Работа рулевой машины
5.3 Установление причинно-следственной связи между паметрами сухого трения и автоколебаниями в рулевой машине
5.4 Выводы по главе
Заключение
Список использованных источников
Приложения
Приложение Л. Разбиение пространства параметров гидропривода
Приложение В. Программы, моделирующие динамику гидропривода
и рулевой машины
Введение
Объект исследования. Объектом исследования в работе является типовая электрогидравлическая плунжерная рулевая машина с аксиально -поршневым насосом переменной производительности.
Особенностью данного рассмотрение является учет сухого трения сосредоточенного, в основном, в рулевом устройстве, являющегося нагрузкой для гидродвигателя рулевой машины.
Сухое трение представляет собой совокупность многих физических явлений, в связи, с чем его учет является достаточно сложной задачей, особенно для математического описания его проявления, что часто приводит к неверным выводам о влиянии сухого трения на динамическое поведение и устойчивость замкнутых динамических систем.
В настоящее время установлены следующие устойчивые закономерности в законе сухого трения: а) сила трения покоя превышает силу трения движения (скольжения); б) сила трения движения (скольжения) уменьшается с увеличением скорости движения (скольжения); в) сила сухого трения изменяет свое значение (ненулевое, конечное) на противоположное при изменении направления движения (скольжения).
Перечисленные закономерности в работе принимаются, как физически значимые и учитываются в исследуемых математических моделях гидропривода и самой рулевой машины.
Актуальность. Как известно, судовая рулевая машина относится к наиболее сложным и ответственным энергетическим системам судна, обеспечивающим его функционирование.
Основные характеристики рулевых машин регламентируются правилами международной морской организации (IMO, International Maritime Organization), которые направлены на повышение безопасности в морском судоходстве и предотвращение загрязнения с судов окружающей среды, в первую очередь, морской. Ко всякому рулевому устройству и приводу предъявляются следующие требования: надежность и безопасность работы при любых навигационных условиях;

не только подтвердить существующие в реальных системах нелинейные проявления, по и установить причинно-следственную связь между ее поведением и особенностями (параметрами) учтенного в модели сухого трения.
1.3.2 Постановка задачи. Основная задача данной работы состоит в раскрытии механизма влияния сухого трения в рулевом устройстве следящего рулевого гидропривода на его устойчивость. Решение данной проблемы позволит более обоснованно подойти к разработке и проектированию следящих систем управления рулем судна, упростить их настройку и наладку, сделать эксплуатацию более надежной и безопасной.
Для решения поставленной задачи в первую очередь необходима математическая модель исполнительного механизма рулевого гидропривода, в рулевом устройстве которого учтено сухое трение, состоящего из электрогидравлической рулевой машины плунжерного типа с насосом переменной производительности. В соответствии с целью исследования учет сухого трения необходимо осуществить с сохранением его физически значимых особенностей. Ввиду сложности исходной математической модели необходимо найти условия обоснованного ее упрощения до уровня доступного аналитическому исследованию.
Учет сухого трения с сохранением его физически значимых особенностей приводит к математической модели логико-динамического класса, что создает определенные сложности для полного аналитического исследования.
Использование теории релаксационных колебаний позволяет решить проблему в рамках существования вырожденных моделей рулевого гидропривода, относящихся к классу кусочно-линейных неоднозначных моделей.
Результаты исследования должны быть представлены в виде разбиения пространства параметров модели на области качественно различного динамического поведения, что позволяет проанализировать влияние того либо иного параметра сухого трения на устойчивость. Границы областей должны быть определены точно.