Расчёт системы автоматического регулирования частоты вращения коленчатого вала дизеля
Курсовой проект - Транспорт, логистика
Другие курсовые по предмету Транспорт, логистика
?ённая к центру тяжести грузов восстанавливающая сила на режиме максимальных оборотов холостого хода:
Н (2.18)
Минимальные обороты вала регулятора при работе двигателя по внешней характеристике:
об/мин,(2.19)
где - минимальные обороты двигателя.
Степень неравномерности на минимальном скоростном режиме =40% (см. таб. 3).
Обороты вала двигателя на холостом ходу:
об/мин.(2.20)
Для вала регулятора:
об/мин.(2.21)
Угловые скорости:
1/с.(2.22)
1/с.(2.23)
Восстанавливающие силы на режимах минимальных оборотов и минимальных оборотов холостого хода:
Н.(2.24)
Н.(2.25)
Характеристики (см. рис. 2.1) позволяют определить разность:
Н.(2.26)
которая показывает изменение восстанавливающей силы регулятора, приведённой к центру тяжести груза, на номинальном регулируемом скоростном режиме при перемещении регулирующего органа от полной подачи топлива до подачи холостого хода. Тогда величина изменения восстанавливающей силы, приведённой к муфте регулятора, определится как:
Н.(2.27)
двигатель вал регулятор вращение
Рис. 7 - Зависимости восстанавливающей силы и поддерживающей силы , приведенных к центру тяжести грузов от радиуса r для механического регулятора
Определяем жёсткость пружины:
Н/м.(2.28)
Величина предварительной деформации пружины:
мм.(2.29)
Максимальная деформация:
мм.(2.30)
Равновесные характеристики являются основными статическими характеристиками регулятора (см. рис. 8). Каждой настройке регулятора соответствует
своя равновесная характеристика.
Рис. 8 - Равновесные характеристики регулятора для минимальной 1-2 и максимальной 3-4 затяжки пружины
К статическим характеристикам регулятора относится и фактор его устойчивости:
;(2.31)
где А - инерционный коэффициент поддерживающей силы.
(2.32)
где Н - определяется из графика (см. рис. 2.1).
.2 Динамика регулятора
Динамические свойства регулятора для случая постоянства его настройки могут быть
исследованы с помощью уравнения движения регулятора:
,(2.33)
или в операторной форме:
,(2.34)
где - собственный оператор регулятора,
(2.35)
и - безразмерные выходная и входная координата регулятора;
- время регулятора прямого действия;
- время катаракта;
- местная степень неравномерности регулятора.
Время регулятора на номинальном режиме:
(2.36)
где - приведённая к оси движения муфты масса деталей регулятора и топливного насоса, связанных в движении с регулятором;
(2.37)
где- приведённые массы грузов, пружины, муфты, топливного насоса и рычагов.
кг;(2.38)
кг;(2.39)
от кг.
кг.
с.
Время катаракта на номинальном режиме:
с;(2.40)(2.40)
где - фактор торможения (см. таб. 3).
Местная степень неравномерности на номинальном режиме:
.(2.41)
Уравнение передаточной функции регулятора имеет вид:
(2.42)
Тогда вещественная и мнимая частотные характеристики определяются по формуле:
.(2.43)
Таблица 9 - Значения функции и
?, с-105103050100200500Xд(?)0,8090,8020,7820,6150,4290,1690,037-0,010Уд(?)0,000-0,076-0,148-0,351-0,413-0,347-0,208-0,085
По результатам построены графики (см. рис. 9-11).
Рис. 9 - Действительная частотная характеристика регулятора
Рис. 10 - Мнимая частотная характеристика регулятора
Рис. 11 - Амплитудно-фазовая частотная характеристика регулятора
Сводный переходный процесс регулятора (см. рис. 2.6) есть общий интеграл его дифференциального уравнения (2.33).
При : ;(2.44)
где и - корни характеристического уравнения:
,(2.45)
из которого следует, что:
.(2.46)
константы интегрирования, значения которых зависят от начальных условий движения.
(2.47)
Н.У.
.
Таблица 10 - Значения функции
t00,0030,0050,010,020,030,040,050,070,090,1?(t)0,00010,10890,18460,33990,54420,65960,72470,76140,79390,80420,8063
Чувствительный элемент должен быть всегда устойчивым ().
Так как выполняется неравенство:
,(2.48)
то переходный процесс регулятора будет апериодически сходящимся.
= 1206750; = 122376.
Рис. 12
3. Система автоматического регулирования частоты вращения вала двигателя
.1 Структурная схема САР
САР прямого действия состоит из двух динамических звеньев: объекта регулирования и регулятора прямого действия (см. рис. 13).
Структурная схема звеньев позволяет изобразить структурную схему САР.
Рис. 13 - Структурная схема САР
3.2 Статические характеристики САР
Для построения статической характеристики САР необходимо иметь статические характеристики объекта регулирования - внешние и скоростные, регулятора ,
а также координаты регулирующего органа, при которых снимались статические характеристики объекта. Можно также принять в основу построение статических характеристик САР значение степени неравномерности регулятора. В этом случае достаточно знать частоты вращения вала и моменты двигателя на установившихся режимах и на соответствующих режимах холостого хода.
3.3 Динамические характеристики САР
Динамические свойства САР характеризуются их дифференциальными уравнениями, решение которых дают математические выражения переходного процесса. Для получен