Оптимизация конструктивных параметров гидравлических рулевых

устойчивом  режиме  работы  производная  от  исследуемой  величины 
становится равной нулю. 
В  случае  если  система  неустойчива,  характеристика  будет 
бесконечно  удаляться  от  характерной  точки  с  координатами  [V;  0]  и 
фазовый портрет нелинейной системы будет расходящимся. 
Анализ  фазовых  траекторий  показал,  что  при  значениях 
диаметров  отверстий  гидромоторного  ряда  порядка  d
6
  =  3,8  мм,  при 
всех значениях рабочего объема гидромотора обратной связи система 
теряет устойчивость. 
Гораздо 
сложнее 
по 
фазовым 
портретам 
судить 
о 
количественных  характеристиках  устойчивости.  В  данной  работе 
количественная  оценка  устойчивости  ГРУ  оценивается  при  помощи 
коэффициента колебательности. 
 
Коэффициент колебательности М определяется из выражения /65/: 
%,
V
V
М
100
1
max
2
max


                                      (3.1) 
где V
max
1
 и V
max
2
 – значения двух соседних максимальных отклонений 
переходной  характеристики  от  установившегося  значения  при 
0
2
1


max
max
V
V
.
.
. 
 
Таким  образом,  если  система  устойчива,  то  коэффициент 
колебательности  М  будет  лежать  в  пределах  от  0  до  99%, 
коэффициент колебательности будет стремиться к 0, если переходный 
процесс  будет  являться  апериодическим  и  соответственно  система 
будет  абсолютно  устойчивой.  При  коэффициенте  колебательности 
больше 100% система будет неустойчивой. 
 
Поэтому,  необходимо  оценить  влияние  величины  диаметра 
отверстий 
гидромоторного 
ряда 
гидрораспределителя 
на 
коэффициент  колебательности  и  определить  область  устойчивости 
системы для каждого значения гидромотора обратной связи. 
На 
рис. 
3.9 
представлены 
зависимости 
коэффициента 
колебательности  от  величины  диаметра  отверстий  гидромоторного 
ряда  при  различных  значениях  рабочего  объема  гидромотора 
обратной связи q
1
…q
5
. 
 
Анализ 
представленной 
зависимости 
показал, 
что 
при 
увеличении  диаметров  отверстий  гидромоторного  ряда  возрастает 
коэффициент  колебательности  при  различных  значениях  рабочего 
объема  гидромотора  обратной  связи,  что  ведет  к  снижению  запасов 
устойчивости,  причем  при  меньших  рабочих  объемах  гидромотора 

граница устойчивости достигается при больших значениях диаметров. 
При рабочем объеме гидромотора обратной связи q
1
 система является 
устойчивой при значениях диаметров отверстий гидромоторного ряда 
до 37,88 ∙ 10
-4
 м; при q
2
 – до 37,56 ∙ 10
-4
 м; при q
3
 – до 37,28 ∙ 10
-4
 м; 
при q
4
 – до 36,92 ∙ 10
-4
 м; при q
5
 – до 36,34 ∙ 10
-4
 м. 
 
 
 
Рис. 3.9. Зависимость коэффициента колебательности от 
величины диаметра отверстий гидромоторного ряда при различных  
значениях рабочего объема гидромотора обратной связи q
1
…q
5
 
 
 
Таким  образом,  при  дальнейшем  анализе  влияния  диаметров 
отверстий  гидромоторного  ряда  на  характеристики  ГРУ  значение    
d
5
  =  3,6  мм  будет  верхней  границей  варьирования,  поскольку  при 
значениях больших d
5
 система является неустойчивой при включении 
гидропривода. 
 
Однако 
система 
может 
быть 
выведена 
из 
состояния 
устойчивости  также  при  отключении.  На  рис.  3.10  представлены 
переходные 
процессы 
скорости 
перемещения 
штоков 
исполнительных гидроцилиндров  при  отключении гидропривода при 
различных 
значениях 
углов 
зоны 
нечувствительности 
гидрораспределителя  и  при  значении  рабочего  объема  гидромотора 
обратной связи q
1
 = 80∙10
-6
 м
3
. 
Судя  по  представленным  переходным  характеристикам,  значения 
углов  зоны  нечувствительности  гидрораспределителя  значительно 
влияют  на  устойчивость  системы,  особенно  при  меньших  объемах 
гидромотора  обратной  связи,  поэтому  необходимо  было  исследовать 
систему  на  устойчивость  при  различных  значениях  углов  зоны 

нечувствительности  и  скорректировать  область  варьирования  данного 
параметра. 
 
 
Рис. 3.10. Переходные процессы в ГРУ при отключении при  
различных значениях углов зоны нечувствительности распределителя 
 при рабочем объеме гидромотора обратной связи q
1 
 
Фазовые  траектории  перемещения  штоков  исполнительных 
гидроцилиндров  ГРУ  при  отключении  привода,  при  рабочем  объеме 
гидромотора  обратной  связи  q
1
  =  80∙10
-6
  м
3
  и  значениях  угла  зоны 
нечувствительности гидрораспределителя γ
1
 = 0,01 рад и γ
4
 = 0,05 рад 
в  качестве  примера  представлены  на  рис.  3.11  и  3.12.  При  рабочем 
объеме гидромотора  обратной  связи  q
3
 = 160∙10
-6
 м
3
 и тех же углах 
зоны  нечувствительности  гидрораспределителя  γ
1
  и  γ
3
  представлены 
на рис. 3.13 и 3.14. 
 
Анализ  фазовых  траекторий  показал,  что  система  является 
неустойчивой  при  значениях  угла  зоны  нечувствительности  менее  γ
2
  = 
0,02    рад    при   рабочем    объеме      гидромотора      обратной      связи q
1
  = 
80∙10
-6
  м
3
,  при  увеличении  рабочего  объема  гидромотора  зона 
неустойчивости  сокращается.  Влияние  зоны  нечувствительности 
гидрораспределителя  на  устойчивость  при  отключении  гидропривода 
объясняется  способностью  зоны  нечувствительности  сглаживать 
ошибку  регулирования,  и  чем  больше  эта  зона,  тем  устойчивее 

система.  Влияние  величины  рабочего  объема  гидромотора  обратной 
связи на  устойчивость  объясняется  тем, что при изменении  рабочего 
объема  изменяется  масса  ротора  и  силы  трения  в  паре  за  счет 
изменения длины контакта и при увеличении рабочих объемов ротор 
гидромотора 
меньше 
поддается 
возмущающим 
воздействиям, 
поэтому  меньше  ошибка  регулирования  и  соответственно  требуется 
меньшая зона нечувствительности. 
 
 
 
 
Рис. 3.11. Пример фазовой траектории ГРУ при отключении 
привода при значении угла зоны нечувствительности γ
1
 = 0,01 рад  
и рабочем объеме гидромотора обратной связи q
1
 = 80∙10
-6
 м
3
 
 
 
 
 

Рис. 3.12. Пример фазовой траектории ГРУ при отключении 
привода при значении угла зоны нечувствительности γ
4
 = 0,05 рад  
и рабочем объеме гидромотора обратной связи q
1
 = 80∙10
-6
 м
3
 
 
 
Рис. 3.13. Пример фазовой траектории ГРУ при отключении 
привода при значении угла зоны нечувствительности γ
1
 = 0,01 рад  
и рабочем объеме гидромотора обратной связи q
3
 = 160∙10
-6
 м
3 
 
 
 
Рис. 3.14. Пример фазовой траектории ГРУ при отключении 
привода при значении угла зоны нечувствительности γ
4
 = 0,05 рад  
и рабочем объеме гидромотора обратной связи q
3
 = 160∙10
-6
 м
3
 
 
Для  количественной  оценки  устойчивости  ГРУ  и  выделения 
области 
устойчивости 
необходимо 
рассмотреть 
зависимость 

коэффициента 
колебательности 
от 
величины 
угла 
зоны 
нечувствительности  гидрораспределителя  при  различных  значениях 
рабочих объемов гидромотора обратной связи q
1
…q
5
 (рис. 3.15). 
 
 
Рис. 3.15. Зависимость коэффициента колебательности от величины 
угла зоны нечвствительности гидрораспределителя при различных  
значениях рабочего объема гидромотора обратной связи q
1
…q
5
 
 
Анализ  представленных  зависимостей  показал,  что  при 
уменьшении углов зоны нечувствительности возрастает коэффициент 
колебательности,  что  ведет  к  снижению  запасов  устойчивости,  при 
больших  значениях  рабочего  объема  гидромотора  обратной  связи 
зона  неустойчивости  сокращается.  Так  для  гидромотора  с  рабочим 
объемом  q
1
  система  будет  устойчивой  при  значениях  углов  зоны 
нечувствительности больших, чем 1,75 ∙ 10
-2
 рад; при рабочем объеме 
q
2
 – 0,9 ∙ 10
-2
 рад; при рабочем объеме q
3
 – 0,5 ∙ 10
-2
 рад; при рабочем 
объеме  q
4
  –  0,1  ∙  10
-2
  рад.  При  рабочем  объеме  q
5
  система  будет 
устойчива  при  любом  значении  угла  зоны  нечувствительности 
гидрораспределителя. 
Итак,  представленные  зависимости  позволили  выявить  область 
устойчивости  ГРУ:  величина  угла  зоны  нечувствительности 
гидрораспределителя  должны  быть  не  менее  1,75  ∙  10
-2
  рад,  поэтому 
нижней  границей  варьирования  данного  параметра  при  дальнейшем 
анализе  системы  принято  значение  γ
2
  =  0,02  рад,  поскольку  при 
меньших  значениях  угла  система  является  неустойчивой  при 
отключении. 
Проведенный  анализ  устойчивости  системы  позволил  оценить 
влияние  на  устойчивость  ГРУ  таких  конструктивных  параметров 
гидрораспределителя, как диаметры отверстий гидромоторного ряда и 

углы  зоны  нечувствительности  гидрораспределителя.  Предложены 
зависимости 
количественного 
показателя 
устойчивости: 
коэффициента  колебательности  от  величины  этих  параметров, 
выявлены  области  устойчивости  системы  в  пространстве  значений 
исследуемых  параметров,  скорректированы  границы  варьирования 
параметров с целью обеспечения устойчивости системы. 
3.1.7. Влияние основных конструктивных параметров  
гидравлических рулевых механизмов на показатели  
качества гидросистемы рулевого управления 
 
Анализ  влияния  величины  диаметра  отверстий  гидромоторного 
ряда на показатели качества и выходные характеристики ГРМ. 
Для определения степени влияния величины диаметра отверстий 
гидромоторного ряда на качество выходной величины при включении 
гидропривода 
используется 
управляющее 
воздействие, 
представленное на рис. 3.2. Переходные процессы нарастания расхода 
рабочей  жидкости  на  выходе  из  ГРМ  при  значениях  диаметров 
отверстий  гидромоторного  ряда d
1
 = 2,6 мм; d
2
 = 2,8 мм; d
3
 = 3 мм;  
d
4
 = 3,3 мм; d
5
 = 3,6 мм, лежащих в области устойчивости системы, и 
при  рабочих  объемах  гидромотора  обратной    связи q
1
 = 80∙10
-6
 м
3
    и  
q
5
 = 250∙10
-6
 м
3
 в качестве примера представлены на рис. 3.16 и 3.17. 
Из  графиков  (рис.  3.16  и  3.17)  видно,  что  переходные  процессы 
при включении имеют достаточно сложный колебательный характер, 
однако необходимо было получить зависимости показателей качества 
системы  от  значений  исследуемого  параметра  при  различных 
значениях  рабочего  объема  гидромотора  обратной  связи.  Было 
принято  решение  об  оценке  следующих  показателей  качества 
системы, в связи с наибольшей их значимостью:  
- перерегулирование выходной величины; 
- время регулирования или время переходного процесса. 
 

 
 
Рис. 3.16. Переходные процессы при включении гидропривода 
при значениях диаметра отверстий гидромоторного ряда d
1
…d
5
  
и рабочем объеме гидромотора обратной связи q
1
 = 80∙10
-6
 м
3
 
 
 
Рис. 3.17. Переходные процессы при включении гидропривода 
при значениях диаметра отверстий гидромоторного ряда d
1
…d
5
  
и рабочем объеме гидромотора обратной связи q
5
 = 250∙10
-6
 м
3
 
 
Зависимость  времени  регулирования  выходной  величины  от 
величины  диаметров  отверстий  гидромоторного  ряда  при  различных 
значениях рабочего объема гидромотора обратной связи представлена 
на рис. 3.18. 
 

 
 
Рис. 3.18. Зависимость времени регулирования расхода 
в ГРУ от величины диаметра отверстий гидромоторного ряда при 
 различных значениях рабочего объема гидромотора обратной связи 
Представленная  зависимость  (см.  рис.  3.18)  показывает,  что 
время регулирования возрастает при увеличении диаметра отверстий 
гидромоторного  ряда,  объясняется  это,  видимо,  сужением  границ 
регулирования  при  увеличении  диаметра  отверстий.  Кроме  того, 
рабочие 
объемы 
гидромотора 
обратной 
связи 
оказывают 
значительной влияние на время регулирования: при больших рабочих 
объемах время переходного процесса увеличивается, но в то же время 
значительно  снижается  влияние  величины  диаметра  отверстий 
гидромоторного ряда на данный показатель качества. Объясняется это 
меньшей  податливостью  ротора  гидромотора  за  счет  увеличения  его 
массы и сил трения в паре при увеличении рабочего объема. 
 
На  рис.  3.19  представлены  зависимости  перерегулирования 
расхода  на  выходе  из  ГРМ  от  величины  диаметра  отверстий 
гидромоторного  ряда  при  различных  значениях  рабочего  объема 
гидромотора обратной связи. 
Из  графика  (см.  рис.  3.19)  видно,  что  с  увеличением  диаметров 
гидромоторного 
ряда 
увеличивается 
перерегулирование, 
при 
различных  значениях  рабочего  объема  гидромотора  обратной  связи, 
объясняется  это,  как  и  в  предыдущем  случае,  сужением  границ 
регулирования.  Необходимо  отметить  также,  что  при  увеличении 
рабочего  объема  гидромотора,  уменьшается  влияние  анализируемого 
параметра на величину перерегулирования выходного параметра. 
 

 
 
Рис. 3.19. Зависимость величины перерегулирования расхода  
в ГРУ от величины диаметра отверстий гидромоторного ряда при 
 различных значениях рабочего объема гидромотора обратной связи 
Таким  образом,  судя  по  представленным  зависимостям  (см.  рис. 
3.18,  3.19),  для  повышения  быстродействия  системы  и  снижения 
величины перерегулирования при включении, с учетом наличия запасов 
устойчивости  (см.  рис.  3.9),  наиболее  предпочтительными  выглядят 
минимальные  значения  диаметров  отверстий  гидромоторного  ряда 
d
1
…d
3
.  Однако  общеизвестно,  что  отверстия  гидромоторного  ряда 
являются  местным  сопротивлением  и  при  уменьшении  их 
геометрических  размеров  возрастает  давление  рабочей  жидкости 
перед  гидрораспределителем,  то  есть  на  питающем  насосе.  Поэтому 
целесообразно 
рассмотреть 
переходные 
процессы 
нарастания 
давления  перед  гидрораспределителем  при  различных  значениях 
диаметров  отверстий  гидромоторного  ряда,  лежащих  в  области 
устойчивости  системы,  при  рабочем  объеме  гидромотора  обратной 
связи q
3
 = 160∙10
-6
 м
3
 (рис. 3.20). 
 

 
 
Рис. 3.20. Переходные процессы нарастания давления перед 
распределителем при различных значениях диаметров d
1
…d
5
  
и рабочем объеме гидромотора обратной связи q
3
 = 160∙10
-6
 м
3
 
 
 
Из  графика  видно,  что  при  использовании  отверстий 
гидромоторного  ряда  диаметром  d
1
  =  2,6  мм  давление  перед 
гидрораспределителем 
превышает 
давление 
настройки 
предохранительного  клапана,  поэтому  необходимо  проанализировать 
влияние  величины  диаметра  отверстий  на  установившееся  значение 
давления  рабочей  жидкости  перед  распределителем  при  различных 
значениях  рабочего  объема  гидромотора  обратной  связи  q
1
…q
5        
(рис. 3.21). 
 
Выявленные  зависимости  показали,  что  при  уменьшении 
величины  диаметра  отверстий  гидромоторного  ряда  возрастает 
давление  перед  гидрораспределителем  при  любых  значениях  рабочих 
объемов  гидромотора,  за  счет  возрастания  перепада  давления  на 
распределителе. 
 

 
 
Рис. 3.21. Зависимость установившегося значения давления  
перед гидрораспределителем от величины диаметра отверстий  
гидромоторного ряда при различных значениях рабочего объема  
гидромотора обратной связи 
 
 
Таким  образом,  целесообразно  применять  диаметры  отверстий 
меньше  чем  2,6  мм  для  гидромоторов  обратной  связи  с  рабочими 
объемами q
1
 = 80∙10
-6
 м
3
 и q
2
 = 125∙10
-6
 м
3
;  меньше  чем 2,67 мм для        
q
3
 = 160∙10
-6
 м
3
; меньше чем 2,8 мм для q
4
 = 200∙10
-6
 м
3
; меньше чем 
2,93 мм для q
5
 = 250∙10
-6
 м
3
. 
Имеет  смысл  дать  следующие  рекомендации  по  применению 
диаметров отверстий гидромоторного ряда гидрораспределителя: 
- 
для 
обеспечения 
устойчивости 
ГРУ 
при 
включении 
рекомендуется применять диаметры отверстий не более 3,6 мм; 
-  для  минимизации  перепада  давления  на  гидрораспределителе 
рекомендуется применять диаметры не менее чем 2,5 мм; 
-    обоснование  значений  диметров  отверстий  гидромоторного 
ряда  в  полученном  диапазоне,  с  целью  соответствия  выходных 
характеристик,  показателей  устойчивости  и  качества  критериям 
эффективности  и  путям  рационализации  рабочих  процессов  ГРУ  на 
этапе проектирования, является задачей синтеза ГРМ. 
Углы  зоны  нечувствительности  гидрораспределителя  влияют  на 
качество  переходного  процесса,  как  при  включении,  так  и  при 
отключении  гидропривода  рулевого  управления.  Поэтому  в  качестве 

входного  сигнала  был  принят  единичный  ступенчатый  сигнал 
скорости  вращения  рулевого  колеса  (см.  рис.  3.2).  Это  позволило 
оценить влияние на показатели качества исследуемого параметра при 
включении  ГРУ.  Для  исследования  системы  при  отключении  был 
принят  единичный  ступенчатый  сигнал  угла  поворота  рулевого 
колеса (см. рис. 3.3). 
На рис. 3.22 и 3.23 в качестве примера представлены переходные 
процессы  нарастания  расхода  в  ГРУ  при  включении  при  различных  
значениях  углов  зоны  нечувствительности:  γ
1
  =  0,02  рад;  γ
2
  =  0,035 
рад;  γ
3
  =  0,05  рад;  γ
4
  =  0,07  рад;  γ
5
  =  0,085  рад,  лежащих  в  области 
устойчивости  системы,  при  минимальном  и  максимальном  рабочих   
объемах      гидромотора        обратной    связи      q
1
  =  80∙10
-6
  м
3
    и  q
5
  = 
=250∙10
-6
 м
3
. 
 
 
 
Рис. 3.22. Переходные процессы при включении гидропривода при  
значениях углов зоны нечувствительности распределителя γ
1
… γ
5
                          
и рабочем объеме гидромотора обратной связи q
1
 = 80∙10
-6
 м
3
 
 

 
 
Рис. 3.23. Переходные процессы при включении гидропривода 
при значениях углов зона нечувствительности распределителя γ
1
…γ
5
  
и рабочем объеме гидромотора обратной связи q
5
 = 250∙10
-6
 м
3 
 
Анализ приведенных зависимостей (см. рис. 3.22 и 3.23) показал, 
что  зона  нечувствительности  влияет  на  величину  перерегулирования 
расхода  в  ГРУ  при  наименьшем  рабочем  объеме  гидромотора 
обратной  связи,  зона  нечувствительности  влияет  на  время  чистого 
запаздывания  системы,  независимо  от  рабочего  объема.  Для 
количественной  оценки  этих  показателей  качества  построены 
зависимости  величины  перерегулирования  и  времени  чистого 
запаздывания 
от 
величины 
угла 
зоны 
нечувствительности 
гидрораспределителя, которые представлены на рис. 3.24 и 3.25. 
На рис. 3.26 и 3.27 в качестве примера представлены переходные 
процессы  падения  расхода  в  ГРУ  при  отключении  при  различных 
значениях  углов   зоны   нечувствительности   гидрораспределителя  
γ
1
 = 0,02 рад; γ
2
 = 0,035 рад; γ
3
 = 0,05 рад; γ
4
 = 0,07 рад; γ
5
 = 0,085 рад, 
лежащих  в  области  устойчивости  системы,  при  минимальном  и 
максимальном    рабочих   объемах   гидромотора   обратной    связи 
q
1
 = =80∙10
-6
 м
3
 и q
5
 = 250∙10
-6
 м
3 
соответственно. 
 

 
 
Рис. 3.24. Зависимость величины перерегулирования расхода при 
включении от величины угла зона нечувствительности гидрораспределителя 
при различных рабочих объемах гидромотора обратной связи q
1
…q
5
  
 
 
 
Рис. 3.25. Зависимость времени чистого запаздывания 
нарастания расхода при включении привода от величины 
угла зоны нечувствительности гидрораспределителя 
 

 
Представленная  на  рис.  3.24  зависимость  показала,  что 
перерегулирование  расхода  в  системе  при  включении  снижается  с 
увеличением  значения  зоны  нечувствительности  до  0,05  –  0,06  рад 
при  использовании  гидромотора  обратной  связи  с  рабочими 
объемами  q
1
…q
3
,  при    рабочем  объеме  q
4
  величина  изменяется 
незначительно,  а  при        q
5
  –  перерегулирование  не  зависит  от 
величины угла зоны нечувствительности. Связано это с увеличением 
массы ротора гидромотора и, как следствие, меньшей податливостью 
всплескам расхода при открытии проходных каналов гидромоторного 
ряда  гидрораспределителя.  Необходимо  отметить,  что  значения 
перерегулирования  не  превышают  20%,  тем  не  менее,  можно  дать 
рекомендации  по  использованию  больших  значений  углов  зоны 
нечувствительности 
гидрораспределителя 
с 
целью 
снижения 
перерегулирования  расхода  на  выходе  из  системы  при  включении 
гидропривода. 
 
Представленная  на  рис.  3.25  зависимость  показала,  что  время 
чистого  запаздывания  прямо  пропорционально  зависит  от  величины 
угла  зоны  нечувствительности  гидрораспределителя,  независимо  от 
рабочего 
объема 
гидромотора 
обратной 
связи. 
Исходя 
из 
представленной  зависимости,  можно  рекомендовать  использовать 
меньшие  углы  зоны  нечувствительности  гидрораспределителя  с 
целью снижения времени чистого запаздывания. 
 
 
 
 
Рис. 3.26. Переходные процессы при отключении гидропривода 
при значениях угла перекрытия каналов гидрораспределителя γ
1
… γ
5
  

и рабочем объеме гидромотора обратной связи q
1
 = 80∙10
-6
 м
3
 
 
 
 
Рис. 3.27.  Переходные процессы при отключении гидропривода 
при значениях угла перекрытия каналов гидрораспределителя γ
1
… γ
5
  
и рабочем объеме гидромотора обратной связи q
5
 = 250∙10
-6
 м
3 
 
Из  анализа  полученных  переходных  процессов  (см.  рис.  3.26, 
3.27), видно, что зона нечувствительности гидрораспределителя ГРМ 
оказывает  существенное  влияние  на  качество  системы  при 
отключении.  Важнейшим  показателем  качества  в  данном  случае 
является  перерегулирование,  которое,  по  сути,  при  прекращении 
воздействия на рулевое колесо недопустимо.  Зависимость 
величины 
перерегулирования 
расхода 
от 
величины 
угла 
зоны 
нечувствительности распределителя при различных рабочих объемах 
гидромотора обратной связи представлена на рис. 3.28. 
Как  видно  из  графика  (см.  рис.  3.28),  перерегулирование 
возрастает при  уменьшении значения  угла  зоны нечувствительности, 
причем  при  меньших  рабочих  объемах  гидромотора  обратной  связи 
характеристика имеет большую крутизну, связано это с изменениями 
параметров  ротора  гидромотора  обратной  связи  при  увеличении 
рабочего объема. Таким образом, для рабочего объема q
1
 = 80∙10
-6
 м
3
 
величина  перерегулирования  достигает  допустимого  значения  при 
угле  зоны  нечувствительности  3,46  ∙  10
-2
  рад;  для  q
2
  =  125∙10
-6
  м
3
  – 
при    3,13∙ 10
-2
  рад;   для  q
3
 = 160∙10
-6
 м
3
 – при  2,75 ∙ 10
-2
 рад;   для             
q
4
  =  200∙10
-6
  м
3
  и  q
5
  =  250∙10
-6
  м
3
  перерегулирование  не  превышает 

допустимого значения. 
 
 
Рис. 3.28. Зависимость величины перерегулирования расхода  
при отключении от величины угла зоны нечувствительности  
распределителя при различных значениях рабочего объема  
гидромотора обратной связи q
1
…q
5
 
 
 
 
Для  соответствия  системы  данному  показателю  качества 
рекомендуется  применять  углы  положительного  перекрытия  каналов 
гидрораспределителя  не  менее  γ
2
  =  0,035  рад,  а  с  целью 
максимального  снижения  перерегулирования,  как  отрицательного 
явления, – не менее γ
3
 = 0,05 рад. 
 
Важное  значение имеет и  такой показатель  качества, как  время 
регулирования  падения  расхода  на  выходе  из  ГРМ  при  отключении. 
Зависимость времени регулирования расхода  от  величины  угла  зоны 
нечувствительности  гидрораспределителя  при  различных  рабочих 
объемах гидромотора обратной связи представлена на рис. 3.29. 
При  увеличении  зоны  нечувствительности  уменьшается  время 
регулирования  выходной  величины  при  различных  рабочих  объемах 
гидромотора  обратной  связи,  причем  при  меньших  значениях 
рабочего  объема  характеристика  имеет  большую  крутизну,  что 
объясняется  различной  степенью  чувствительности  ротора  при 
изменении  рабочих  объемов.  Для  увеличения  быстродействия 
системы  при  отключении  можно  дать  рекомендации  применять 

большие углы зоны нечувствительности гидрораспределителя. 
 
 
Рис. 3.29. Зависимость времени регулирования расхода при отключении  
от величины угла зоны нечувствительности гидрораспределителя при  
различных значениях рабочего объема гидромотора обратной связи q
1
…q
5
 
 
 
 
Таким образом, можно дать следующие рекомендации по углам 
зоны нечувствительности: 
-  для  обеспечения  устойчивости  ГРУ  при  отключении 
рекомендуется 
применять 
углы 
зоны 
нечувствительности 
распределителя не менее 0,02 рад; 
-  для  соответствия  допустимому  значению  перерегулирования 
при отключении рекомендуется применять углы не менее 0,035 рад; 
-  обоснование  значений  углов  зоны  нечувствительности  в 
полученном 
диапазоне 
с 
целью 
соответствия 
показателей 
устойчивости  и  качества  критерию  эффективности  и  путям 
рационализации  рабочих  процессов  ГРУ  на  этапе  проектирования 
является задачей синтеза ГРМ. 
Площадь  проходных  сечений  каналов  разгрузки,  несомненно, 
влияют  на  формирование  переходных  процессов  в  ГРУ  при 
включении,  поэтому  для  оценки  влияния  данного  параметра  на 
показатели  качества  системы  было  необходимо  построить  графики 
переходных процессов нарастания расхода на выходе из ГРМ. На рис. 
3.30  и  3.31  в  качестве  примера  представлены  переходные  процессы 
выходной  величины  при  различных  значениях  площадей  проходных 

сечений каналов разгрузки  f
SL1
 = 0,5∙10
-4
 м
2
; f
SL2
 = 0,75∙10
-4
 м
2
; f
SL3
 = 10
-4
 м
2
; 
f
SL4
 = =1,25∙10
-4
 м
2
; f
SL5
 = 1,5∙10
-4
 м
2
 при минимальном и максимальном 
рабочих  объемах  гидромотора  обратной  связи  q
1
  =  80∙10
-6
  м
3
  и  q
5
  = 
=250∙10
-6
 м
3
. 
 
Представленные зависимости (см. рис. 3.30, 3.31) показали, что 
площади  проходных  сечений  каналов  разгрузки  влияют  на  качество 
переходных  процессов,  возникающих  в  ГРУ.  Для  оценки  влияния 
анализируемого  параметра  на  качество  протекающих  в  системе 
процессов 
необходимо 
построить 
зависимость 
величины 
перерегулирования  расхода  на  выходе  от  величины  площади 
проходных  сечений  каналов  разгрузки  при  различных  значениях 
рабочего объема гидромотора обратной связи (рис. 3.32). 
Исходя  из  анализа  представленной  зависимости  (см.  рис.  3.32), 
можно  сделать  вывод,  что  при  уменьшении  величины  площади 
проходных 
сечений 
каналов 
разгрузки 
резко 
возрастает 
перерегулирование при меньших рабочих объемах гидромотора, а при 
увеличении  –  постепенно  уменьшается  при  всех  значениях  рабочего 
объема,  что  объясняется  снижением  чувствительности  ротора 
гидромотора  вследствие  увеличения  массы  ротора  и  сил  трения  в 
героторной паре. 
 
 
 
Рис. 3.30. Переходные процессы в ГРУ при включении привода при  
значениях площади проходных сечений каналов разгрузки f
SL1
… f
SL5
  
и рабочем объеме гидромотора обратной связи q
1
 = 80∙10
-6
 м
3 

 
 
Рис. 3.31. Переходные процессы при включении привода при  
значениях площади проходных сечений каналов разгрузки f
SL1
… f
SL5 
 и рабочем объеме гидромотора обратной связи q
5
 = 250∙10
-6
 м
3 
 
 
 
Рис. 3.32. Зависимость величины перерегулирования расхода  
от величины площади проходных сечений каналов разгрузки  
при различных значениях рабочего объема  
гидромотора обратной связи q
1
…q
5
 
 

На  рис.  3.33  представлена  зависимость  времени  регулирования 
выходной  величины  от  варьируемого  параметра  при  различных 
значениях  рабочего  объема  гидромотора  обратной  связи.  Время 
переходного  процесса  уменьшается  при  увеличении  площади 
проходных  сечений  каналов  разгрузки  гидрораспределителя  при 
любых значениях рабочего объема гидромотора обратной связи. 
 
 
 
Рис. 3.33. Зависимость времени регулирования расхода от величины  
площади проходных сечений каналов разгрузки при различных  
значениях рабочего объема гидромотора обратной связи q
1
…q
5 
 
 
Таким  образом,  можно  дать  следующие  рекомендации  по 
выбору 
значений 
площадей 
сечений 
сливных 
каналов 
гидрораспределителя: 
 
-  для  снижения  величины  перерегулирования  в  системе 
рекомендуется  применять  большие  площади  проходных  сечений 
каналов разгрузки; 
 
- для  уменьшения времени регулирования рекомендуется также 
увеличивать площади проходных сечений каналов разгрузки; 
-  обоснование  значений  площадей  проходных  сечений  каналов 
разгрузки в полученном диапазоне с целью соответствия показателей 
устойчивости  и  качества  критериям  эффективности  и  путям 
рационализации  рабочих  процессов  ГРУ  на  этапе  проектирования 
является задачей синтеза ГРМ. 

жүктеу/скачать 46,93 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: