Разработка математических моделей оболочковых бесштоковых пневмоцилиндров с учетом динамики сжатого газа и их применение в системах приводов

• Автор: Лошицкий, Петр Анатольевич
• Шифр специальности: 05.02.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 183 с. : ил.

Оглавление.
Введение И: постановка-задачи
Глава Г. Идентификация статических характеристик силовых, оболочковых элементов типа пневматический, мускул на основе геометрическогошодхода
1.1 Аналитическое- представление зависимостей, описывающих- изменение геометрических параметров силового оболочкового.1 элемента, при его
сокращении в случае бесконечной длины- оболочки:
1.2' Учет краевого эффекта при нахождении!- объемно-деформационной! характеристики силового оболочкового элемента
1.3 Аналитическое: представление зависимостей, описывающих изменение усилия при сокращении (работе) силового оболочкового элемента
1.4 Аналитическое представление: зависимостей} связывающих величину относительного сокращения силового- оболочкового элемента с изменением' давления
1.5 Некоторые особенности определения статических характеристик для«
силового.бесштокового пневмоцилиндра двустороннего действия
Выводы
Глава 2. Исследование динамики силовой части оболочкового силового бесштокового пневмоцилиндра с учетом особых свойств сжатого газа
2.1 Основные зависимости, учитывающие; течение газов и действие сил в силовых.оболочковых элементах, описывающие его динамику
2.2 Линеаризация уравнений- динамической: математической модели силовой части оболочкового силового бесштокового пневмоцилиндра одностороннего
действия невозвратного типа
2:2.1 Линеаризация выражения (2.7а)
2.2.2 Линеаризация выражения (216Ь)
2.2.3 Линеаризация выражения (2.6с)
2.2.4 Линеаризация.выражения (2.76)
2:2.5 Линеаризация выражения (2;7е)
2.3 Линейная динамическая математическая модель оболочкового силового бесштокового пневмоцилиндра одностороннего действия невозвратного
2.4 Линейная динамическая математическая модель оболочкового силового бесштокового пневмоцилиндра двустороннего действия
2.5 Линейная динамическая математическая модель оболочкового силового-бесштокового пневмоцилиндра одностороннего действия с возвратной пружиной
2.6 Пример составления передаточной функции для оболочкового силового
бесштокового пневмоцилиндра двустороннего действия
Выводы
Глава 3. Экспериментальная часть
3.1 Цели эксперимента и краткое описание испытательного стенда
3.1.1 Характеристики силового оболочкового элемента
3.1.2 Характеристики чувствительного.элемента
3.1.3 Характеристики электропневматического дроссельного распределителя
3.1.4 Имитатор нагрузки
3.15 Имитатор вязкого трения
3.2 Логарифмические амплитудно-частотные" характеристики*, оболочкового силового бесштокового пневмоцилиндра одностороннего действия невозвратного типа при различных режимах его работы
3.3 Сопоставление логарифмических амплитудно-частотные характеристик оболочкового силового бесштокового пневмоцилиндра одностороннего действия* невозвратного типа, полученных экспериментальным путем, с
расчетными данными
Выводы
Глава 4. Некоторые применения оболочковых силовых бесштоковых пневмоцилиндров в качестве исполнительных двигателей систем
управления
4.1 Антропоморфный манипулятор
4.1.1 Краткие сведения о выборе исполнительного двигателя для перемещения выходных звеньев
4.1.2 Кинематика манипулятора
4.1.3 Конструкции отдельных узлов манипулятора
4.1.4 Математическая, модель механической части манипулятора
4.1.5 Масса и размеры отдельных звеньев манипулятора
4.1.6 Функциональная схема каналов управления перемещением и усилием одной степени подвижности манипулятора
4.1.7 Выбор комплектующих элементов для манипулятора
4.1.8 Требования к степеням подвижности манипулятора
4.1.9' Динамический синтез канала управления усилием для одной степени подвижности манипулятора
4.1.10 Динамический синтез канала управления перемещением для одной степени подвижности манипулятора
4.1.11 Расчет возмущающих воздействий при работе манипулятора
4.1.12 Моделирование совместной работы нескольких степеней подвижности
манипулятора
4.2 Применение оболочковых силовых бесштоковых пневмоцилиндров двустороннего действия в качестве исполнительного двигателя вибростенда
4.2.1 Краткая информация о вибростендах
4.2.2 Схема расположения силовых оболочковых элементов
4.2.3 Выбор комплектующих элементов и динамический синтез системы управления вибратором вибростенда
4.3 Расчет и моделирование системы управления по* углу крена подвижного подводного объекта
4.3.1 Постановка задачи
4.3.2 Функциональная и компоновочная схемы системы управления креном подвижного подводного объекта
4.3.3 Динамический синтез системы управления каналом крена
4.3.4 Парирование возмущающих воздействий по каналу крена

Текущее значение объема цилиндрической части можно найти следующим образом:
соэа 2гн(а11Т-ан)
Кг = Кпг*=nrl

sm а
cosa„ cosflsma
sin а„
(1.20)
Текущее значение объема СОЭ найдем, суммируя (1.19) и (1.20):
К = 2Гкг + Уцт

tg(3

/sin3 аш sin3 а„

sm2 а„
sin2cc„
EHcosaUT 2r„( cy-aj cospsinaH
cosa„
(1.21)
Чтобы связать значение объема в (1.21) с величиной относительного сокращения 5, преобразуем (1.18) к виду:

sintXuT Л£р cos(Xut 12°sK-a„)
sinaH ) cosaH LHcosPsinaH
100%; (1.22)
Решая совместно выражения (1.21) и (1.22), можно найти зависимость между изменением объема СОЭ и величиной его относительного сокращения 5.
Выражение (1.21) достаточно сложно для- расчетов, поэтому предпочтительнее использовать выражение (1.2) совместно с рисунком 1.2, однако оно не учитывает краевой эффект, что может вносить существенную погрешность в расчеты. Для учета краевых эффектов введем безразмерный коэффициент куу, учитывающий деформацию оболочки вблизи-
присоединительных фланцев. Его значения рассчитаны при помощи (1.22) и (1.21). Результаты расчетов приведены на рисунке 1.4.
На рисунке 1.4 коэффициент куу задан в виде зависимости, связывающей соотношение начальной длины оболочки к его диаметру с относительным сокращением оболочки 8. При значении соотношения длины оболочки к начальному диаметру СОЭ больше 15-ти, коэффициентом куу можно пренебречь в виду того, что вносимая при этом погрешность будет находиться в пределах 5%, что вполне допустимо для инженерных расчетов.