Расчет основных параметров центробежного регулятора ас

Основными параметрами регулятора для расчетов и конструирования являются масса грузовых звеньев и параметры пружины. Поддерживающая скользящую втулку регулятора центробежная сила грузов и уравновешивающая ее восстанавливающая сила пружины регулятора должны быть намного больше приведенных к втулке рабочих сопротивлений. В противном случае при работе, регулятора и образуются заметные зоны нечувствительности по отношению к измеряемой скорости первичного вала . Действительно, пружина не может сдвинуть втулку, пока падение и соответственное уменьшение центробежной силы не создадут избыток силы пружины, равный приведенной к втулке силе сопротивления. Очевидно, чем больше сила пружины, тем меньше будет зона нечувствительности регулятора по отношению к измеряемой скорости .

При проектировании регуляторов выбирают коэффициент нечувствительности :

(1)

где – приведенная к втулке сила сопротивления;

– номинальное значение восстанавливающей силы пружины.

В нашем примере – это сила пружины, уравновешивающая центробежные силы грузов при скорости их вращения . Из выражения (1) следует, что для нормальной работы регулятора сила пружины и центробежные силы грузов должны быть на 1,5... 2,0 порядка больше сил сопротивления.

Задаемся для исследуемой машины коэффициентом нечувствительности . Находим силу сопротивления перемещению втулки, которая определяется в основном силами трения, возникающими в золотнике сервопривода. Для машины рассматриваемого класса сопротивление золотника выбирается в пределах 8...15 Н. Задаемся величиной = 10 Н и определяем ее значение, приведенное к скользящей втулке регулятора:

т

1+ 1/3

огда

создается центробежными силами грузов регулятора с общей массой грузовых звеньев m. Используя правило приведения масс, находим

Так как стабилизируемая угловая скорость максимальна , то это соответствует максимальному радиусу удаления грузов r_max регулятора от их оси вращения. Заменим величину r_max через величины r_min и максимальный ход скользящей втулки регулятора x_max:

Величина x_max определяется по заданному ходу поршня сервопривода через соотношение плеч рычагов жёсткой обратной связи:

Н аходим требуемую для стабилизации массу грузовых звеньев регулятора с учетом принятой нечувствительности работы центробежного регулятора:

В дальнейшем полученную массу грузовых звеньев конструктор должен распределить по объёму грузовых рычагов регулятора и, сделав проверочный расчет, убедиться, что масса всех грузовых рычагов, приведенная к скользящей втулке регулятора, точно соответствует 48,2·10^-3 кг.

Жёсткость пружины определяется по двум значениям поддерживающей силы максимальному (при ) и минимальному (при ). Значение определим по заданной величине . Полагаем, что

откуда (2)

Находим минимальное значение поддерживающей силы, т. е. значение при и = 0:

Т ак как значения =750 Н и = 251 Н уравновешиваются одной и той же пружиной при изменении ее длины на = 10·10^-3м, то легко определяем требуемую жёсткость пружины:

П олный ход сжатия свободной пружины определяется из равенства

откуда

По значениям , и рассчитывают или подбирают по нормалям пружину регулятора. Полученные параметры регулятора используются далее в расчетах динамических характеристик АС.