Повышение качества электрогидравлических систем автоматического управления промышленным оборудованием

• Автор: Волков, Павел Юрьевич
• Шифр специальности: 05.13.06, 05.13.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Пенза
• Количество страниц: 223 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

ВВЕДЕНИЕ.

1 ОБЗОР СОВРЕМЕННЫХ ЭЛЕКТРОГИДРАВЛИЧЕСКИХ СИСТЕМ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ

1.1 Состояние вопроса использования электрогидравлических

систем автоматического управления САУ в промышленности

1.2 Электрогидравлические усилители и электромеханические преобразователи современных гидрофицированных САУ.
1.3 Магнитострикционные электромеханические преобразователи гидрофицированного промышленного оборудования.
1.4 Принципы построения электрогидравлических усилителей на основе магнитострикционных электромеханических преобразователей

1.5 Постановка цели и задач исследования.

2 МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ УСОВЕРШЕНСТВОВАННОГО МАГНИТОСТРИКЦИОННОГО ЭЛЕКТРОГИДРАВЛИЧЕСКОГО УСЛИТЕЛЯ
2.1 Магнитострикционный электрогидравлический усилитель
с самокомпенсацией тепловых деформаций.
2.2 Математическая модель магнитострикционного
электромеханического преобразователя.
2.3 Математическое описание гидравлического
усилительного элемента.
2.3.1 Управляющий каскад соплозаслонка
2.3.2 Исполнительный каскад следящий золотник
2.4 Математическая модель магнитострикционного
электрогидравлического усилителя МЭГУ
Выводы по разделу
3 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ МАГНИТОСТРИКЦИОННОГО ЭЛЕКТРОГИДРАВЛИЧЕСКОГО УСИЛИТЕЛЯ
3.1 Методика исследований и экспериментальное оборудование
3.2 Экспериментальные исследования
магнитострикционного преобразователя.
3.2 Экспериментальное исследование гидравлического усилительного элемента
3. 4 Экспериментальные исследования МЭГУ
Выводы по разделу.
4 РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЛЕКТРОГИДРАВЛИЧЕСКОЙ САУ ПРОМЫШЛЕННЫМ ОБОРУДОВАНИЕМ
4.1 Обоснование выбора структуры элекгрогидравлической САУ промышленным оборудованием
4.2 Определение передаточных функций динамических звеньев элекгрогидравлической системы автоматического управления
4.3 Анализ устойчивости и качества работы САУ.
4.4 Экспериментальное исследование характеристик
элекгрогидравлической САУ.
Выводы по разделу
5 ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЭЛЕКТРОГИДРАВЛИЧЕСКИХ САУ В ЭЛЕКТРОЭРОЗИОННЫХ СТАНКАХ
5.1 Физические и технологические особенности процесса электроэрозионной обработки ЭЭО
5.2 Определение технологических режимов процесса ЭЭО.
5.3 Электрогидравлические СЛУ процессом ЭЭО
5.3.1 Одноконтурная электрогидравлическая
система управления
5.3.2 Многоконтурная электрогидравлическая
система управления
5.4 Показатели качества электрогидравлических САУ
Выводы по разделу
ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


В современных ЭГУ значения расхода жидкости через сопла не превышают 3. Таким образом, осуществляя малые перемещения заслонки можно с высоким быстродействием управлять значительными расходами жидкости. К достоинствам двухкаскадного ЭГУ можно отнести высокую чувствительность, мощный выходной сигнал, малую чувствительность к загрязнению рабочей жидкости, простоту конструкции и надежность [,,]. Недостатком данного типа ЭГУ является постоянный непроизводительный расход рабочей жидкости при нейтральном положении управляющей заслонки. Пример электрогидравлической системы управления, используемой в приводах копировально-прошивочного станка Е-4 [] и 4К2АФ1, приведен на рисунке 1. Основным элементом системы управления является двухкаскадный ЭГУ «сопло-заслонка-золотник». Электромеханический преобразователь регулирует перемещение заслонки, движение которой изменяет перепад давлений по торцам следящего золотника. Рисунок 1. Привод, показанный на рисунке 1. Так, при массе инструмента 0 кг постоянная времени привода достигает ), 1 с. Основной недостаток этой схемы - сравнительно большая масса заслонки и золотника, что несколько ограничивает быстродействие привода. Частота собственных колебаний такого привода около 0 Гц. Приведенные ранее примеры САУ обеспечивают заданные показатели качества только при заранее известных внешних воздействиях и характеристиках объекта управления. Важной особенностью обычных следящих САУ является то, что преодолеваемые возмущающие воздействия существенно влияют на выходную координату привода. Для устранения указанного недостатка в конструкцию САУ необходимо вводить обратную связь по возмущению (так называемая «компенсирующая» цепь), благодаря чему можно уменьшить ширину зоны нечувствительности примерно в раз []. Однако введение обратной связи по возмущению усложняет конструкцию привода. Использование адаптивных систем металлообработкой представляется весьма перспективным направлением, однако конструктивная реализация таких приводов сопряжена с известными трудностями [-]. Таким образом, анализ характеристик рассмотренных выше электрогид-равлических САУ показывает, что они не вполне удовлетворяют современным требованиям, предъявляемым к системам управления. Следовательно, повышение качества следящих электрогидравлических систем управления является весьма актуальной задачей. Качество динамических характеристик СДУ (т. Для электрогидравлических приводов (рисунки 1. К «, (0=г* М • (*)¦ ^, (*)•»:„(*). И'Д. ИЛ (. Повысить быстродействие и точность тех звеньев системы управления, которые оказывают наиболее существенное влияние на ее работу. Ввести дополнительные обратные связи (например по скорости, ускорению рабочего органа). Ввести в структуру системы управления специальные корректирующие устройства, которые повышают запасы устойчивости САУ. Анализ характеристик электрогидравлических систем управления промышленным оборудованием показывает, что наибольшее влияние на их работу оказывает электрогидравлический усилитель. W^s), который может быть одно- или многокаскадным. Рассмотрим основные конструкции ЭГУ, и предложим методики по улучшению их статических и динамических характеристик. За рубежом (США, Англия, Германия и др. REXROTH», «МООС», «PEGASSUS», «MERION», «VICKERS» и др. Номенклатура отечественных электрогидравлических усилителей значительно ограничена, поскольку производство гидроусилителей в СССР почти целиком велось на территории Беларуси. Автором предлагается укрупненная классификация ЭГУ (рисунок 1. Однокаскадные ЭГУ используются для непосредственного управления рабочим органом привода, и обладают более высоким быстродействием по сравнению с многокаскадными. Однако диапазон нагрузок, при которых они могут работать, заметно меньше. В качестве управляющего дросселя в основном используются три типа устройств: струйная трубка, сопло-заслонка, и золотниковый элемент. Другие типы управляющих дросселей, например, магнитожидкостные регулирующие устройства [], широкого распространения в настоящее время не получили.