Материал: 1629

Министерство образования и науки РФ ФГБОУ ВПО «СибАДИ»

Кафедра «Подъемно-транспортные, тяговые машины и гидропривод»

МОДЕЛИРОВАНИЕ ГИДРАВЛИЧЕСКИХ СИСТЕМ РУЛЕВОГО УПРАВЛЕНИЯ

Методические указания для курсового и дипломного проектирования

Составитель: А.В. Жданов

Омск

СибАДИ

2011

1

УДК 625.76.08(021) ББК 39.311-06-05

Рецензент канд. техн. наук, доцент А.А. Руппель (СибАДИ)

Работа одобрена научно-методическим советом факультета НСТ в качестве методических указаний для студентов специальностей 190205 «Подъемнотранспортные, строительные, дорожные машины и оборудование» и 190109 «Наземные транспортно-технологические средства».

Моделирование гидравлических систем рулевого управления:

Методические указания для курсового и дипломного проектирования / Сост.: А.В. Жданов. – Омск: Изд-во СибАДИ, 2011. – 33 с.

Приведены основные методики математического моделирования. Методы составления расчетных, структурных и блок-схем гидравлических элементов и гидросистем рулевого управления в целом. Представлены уравнения, описывающие рабочие процессы в гидравлических элементах рулевого управления. Описаны принципы декомпозиции и композиции гидросистем рулевого управления.

Ил. 25. Библиогр.: 4 назв.

© Составитель: А.В. Жданов, 2011

2

ВВЕДЕНИЕ

Проведение теоретических исследований вновь создаваемой техники невозможно без математического описания исследуемого объекта, то есть без математического моделирования. В настоящее время широко распространено представление математических моделей в виде системы каких–либо уравнений (общих дифференциальных, частных дифференциальных, алгебраических и др.), которые с достаточной степенью точности отражают исследуемые свойства объекта.

Система рулевого управления строительных и дорожных машин (СДМ) представляет собой сложную динамическую систему, на которую действуют управляющие и возмущающие внешние воздействия, имеющие случайную природу.

Наиболее важным звеном в гидросистемах рулевого управления (ГРУ) является гидравлический рулевой механизм (ГРМ), состоящий главным образом из гидрораспределителя, гидромотора обратной связи, предохранительного и других клапанов.

При математическом моделировании ГРУ применяется системный анализ, исходя из которого, ГРУ СДМ рассматривается как сложная система, состоящая из отдельных взаимосвязанных друг с другом подсистем и отдельных элементов. Каждая выделенная подсистема имеет свои определенные свойства и законы функционирования, которые описываются математическими моделями. Математические модели подсистем в совокупности образуют сложную математическую модель системы.

Разработка математической модели ГРУ СДМ проводится на основе базовых положений методологии системного анализа.

3

1. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ГИДРОСИСТЕМ РУЛЕВОГО УПРАВЛЕНИЯ

Базовые элементы гидропривода описываются системами нелинейных дифференциальных уравнений с переменными коэффициентами, начальными и граничными условиями, уравнениями существенных нелинейностей, алгебраическими уравнениями связи, наложенными на систему.

Уравнения составляются таким образом, чтобы в результате решения получить значения переменных (давлений, расходов, скоростей, перемещений и т.д.) на входе и на выходе из гидроэлементов.

Параметры на входе в гидравлический элемент обозначаются индексом «1», на выходе – индексом «2».

При моделировании ГРУ составляются математические модели для каждого элемента, поскольку исследуемая система является нелинейной, то есть содержит нелинейные элементы (золотник и гильза гидрораспределителя, предохранительный клапан и т.д.). Кроме того, элементы гидропривода имеют как минимум два входных и два выходных параметра: это расходы рабочей жидкости и давления на входе и на выходе, так же, могут иметь место управляющие или возмущающие воздействия. В качестве дополнительных входных и выходных параметров могут рассматриваться узлы подвода или отбора мощности (насос, гидромотор). Еще система содержит переменные коэффициенты дифференциальных уравнений, которые изменяются во времени случайно или по какому-либо закону. Таким образом, выбранное направление математического моделирования позволяет учесть необходимое количество параметров, что способствует повышению качества модели.

Формирование математической модели ГРУ проводится в соответствии со следующими этапами:

-принятие допущений;

-обоснование расчетной схемы ГРУ;

-формирование блок-схемы ГРУ на основе расчетной схемы;

-декомпозиция (разбиение) системы на подсистемы и т.д. до получения неделимых элементов системы;

- математическое описание каждого элемента в соответствии

спринятыми допущениями;

-композиция математической модели, т.е. объединение

4

математических моделей отдельных элементов и подсистем в единую математическую модель системы.

1.1 Расчетная схема гидросистемы рулевого управления

Для составления расчетной схемы взята типовая гидравлическая схема ГРУ, изображенная на рис. 1.

Рис. 1. Схема гидравлическая принципиальная системы рулевого управления

ГРУ состоит из трехпозиционного шестилинейного распределителя 1 следящего действия, кинематически связанного с рулевым колесом 2 и гидромотором обратной связи 3 и гидравлически связанного первой и третей линиями с исполнительными гидроцилиндрами 4, второй линией с гидробаком 6, пятой линией с питающим насосом 5, обратными клапанами 8 и 9, предохранительным клапаном 7, четвертой и шестой линиями с гидромотором обратной связи 3. В первой и третей линиях трехпозиционного шестилинейного распределителя 1 установлены противовакуумные клапаны 10, 11 и противоударные клапаны 12, 13.

5