CC BY
21
ИРКУТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ
Секисов А.Г., Резник Ю.Н., Шумилова Л.В., Зыков Н.В., Лавров А.Ю., Королев В.С., Кона-рева Т.Г.
2. Патент № 2350665 Российской Федерации, МПК С22В 3/18 (2006.01), С22В 11/08 (2006.01), Способ кюветного выщелачивания металлов из минеральной массы. Секисов А.Г., Резник Ю.Н., Зыков Н.В., Шумилова Л.В., Лавров А.Ю., Манзырев Д.В., Климов С.С.,
3.
Королев В.С., Конарева Т.Г., Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Забайкальский горный колледж, № 2007118333, заяв. 16.05.2007; опубл. 27.03.2009, Бюл. № 9. - 4 с. Секисов А.Г. Дисперсное золото. Геологические и технологические аспекты. / А.Г. Секисов. Н.В. Зыков. В.С. Королев. - Чита: ЧитГУ, 2007.-С. 269.
Логунов А. С.
УДК 629.118.74
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПНЕВМАТИЧЕСКОЙ ВИБРОЗАЩИТНОЙ СИСТЕМЫ
Забайкальский край обладает значительными запасами рудного и россыпного золота, природные и техногенные источники которого характеризуются рядом минералого-
Введение управляемых пневматических устройств или пневматических приводов в исходную (пассивную) систему изменяет ее свойства и требует построения математических моделей для оценки возможностей, привносимых тем или иным законом управления динамическим состоянием. В общем случае дополнительная связь, реализующая закон управления, представляет собой последовательное соединение звеньев, составляющих цепь. В первую очередь речь идет об измерительных устройствах, преобразователях, усилителях, корректирующих звеньях, исполнитель-
ных механизмов. В [1, 2] были рассмотрены новные положения создания пневматической виброзащитной системы (ВЗС) такие как: структурное моделирование пневматических систем, линеаризация математических моделей пневматических виброзащитных систем (ПВЗС), особенности переходных процессов. С целью их практической проверки на базе Иркутского государственного технического университета (ИрГТУ) была собрана экспериментальная ПВЗС, схема работы которой полностью отвечает унифицированной схеме, приведенной на рис. 1.
Объект защиты и источник внешних возмущений связаны между собой посредством пружины и исполнительного механизма активной цепи системы. Исполнительный механизм в экспери-
СИСТЕМНЫМ АНАЛИЗ И ЕГО ПРИЛОЖЕНИЯ
катушка
Т"Т 4дльфои обратной гая.у/
выходное давление 0,2-1 кг/см2
питание воздух 1,4 кз/ см2
вторичное пневмореле
сброс в постоянного
атмосферу перепада
Рис. 2. Принципиальная схема преобразования
сигналов
Структурная схема, представленная на рис.3 отражает работу распределительного устройства передаточной функцией
(p) =
К
рег
Трег Р +1
(1)
©
ментальной установке представляет собой бранную камеру с односторонним подводом воздуха. Управление активной цепью системы производится по абсолютному отклонению объекта защиты в соответствии с сигналом, поступающим от тензодатчика. Закон управления пневматической ВЗС формируется в блоках аналоговой ЭВ-МРеализация рассмотренных в [1] видов закона управления осуществлялась в соответствии со схемами набора решающих усилителей. Обработанный в ЭВМ электрический непрерывный сигнал преобразовывался в пневматический в диапазоне от 19,6-98,1 кПа в электропневмопре-образователе ЭПП-180. Действие прибора основано на пропорциональном преобразовании тока в усилие при помощи пневматического усилителя. ЭПП-180 включает электромеханический преобразователь, состоящий из совокупности магнитоэлектрического механизма, рычажной системы и пневматического усилителя. Связывающими звеньями блоков является переменный дроссель «сопло-заслонка», задающий определенное давление на входе усилителя в зависимости от положения расчетной системы и сильфон отрицательной обратной связи, компенсирующей усилия, приложенные к рычажной системе и препятствующие ее перемещению (рис. 2).
дена в виде, показанном на рис. 4. Передаточная функция магнитоэлектрического привода при учете того, что предельная рабочая частота преобразователя не превышает нескольких герц, с достаточной точностью может быть представлена звеном нулевого порядка. Рычажная система преобразователя описывается передаточной функцией W2(p) = к2.
Как указано выше, сигнал перед выходом из ЭПП усиливается в пнев-моусилителе, имеющем = к4. В качестве силового элемента обратной связи в ЭПП установлен сильфон, имеющий при небольших перемещениях линейную зависимость выхода в функции входного сигнала W5(p) = К5.
Непосредственно чувствительным органом в преобразователе является пара «сопло-заслонка», изменение сопротивления в которой в результате внешнего воздействия, обусловливает изменение давления в междроссельной проточной камере. Передаточная функция проточного элемента, регулируемого «сопло - заслонкой» имеет вид [3]
К„
Щ( р) =
Тр +1
(2)
V'
где К - коэффициент усиления, Т = ■
у Яв{а1 +а2)
- постоянная времени, Vn - объем проточной камеры, Я - газовая постоянная, 0 - абсолютная температура, а1, а2 - коэффициенты расхода дросселей.
Таким образом, в выражении (2) коэффициент усиления ЭПП равен
К1К 2 К3 К 4
Крег К 2 К3 К„ +1
а постоянная времени
у
Т
Трег КК2 К„ +1
(3)
(4)
у
С помощью ударного и вибрационного стендов, с рабочими частотами - 0,05 ^ 10 Гц, проводились исследования экспериментальной ПВЗС в установившемся и переходном режимах. Амплитудно-частотные характеристики, представленные на рис. 5, сняты с экрана двухлучево-го осциллографа ЭП-8. Переходной процесс записан с помощью шлейфового осциллографа и приведен на рис. 6
Структурная схема ЭПП-180 может быть приве-
ИРКУТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ
Спр+Кп
( X - х,)
<\зР(Р + аи
а ,( р + ап Н а ( Р + С,,4
II
1
тр~
а,:
а,:( Р +а ,) + а1! р+ а, )
Рис. 3. Структурная схема ПВЗС, соответствующая управлению по относительному (II) и абсолютному
(I) отклонениям
Л,
Рис. 4 Структурная схема ЭПП-180
Рис. 5 Амплитудно-частотные характеристики ПВЗС:а) пропорциональное управление - кривая 1 -К = 1, 2 - К = 10 ;б) интегральное управление - кривая 1 - Т = 50, 2 - Т = 0,5 ;в) дифференциальное управление - кривая 1 - Т = 0,1, 2 - Т = 10 ;г) апериодическое управление - кривая 1 - К = 1, Т = 0,1, 2 - К = 10, Т = 0,1 ;д) управление общего вида - кривая 1 - К = 1, Т = 0,5 , 2 - К = 10, Т = 0,5 .
СИСТЕМНЫМ АНАЛИЗ И ЕГО ПРИЛОЖЕНИЯ
©
А-
Д)
Рис. 6 Экспериментальные кривые переходных процессов: а) пассивная система; б) пропорциональное управление = 10 , е0 = 1;
в) дифференциальное управление е0 = 0,1,
= 1; г) апериодическое управление
й0 = 10 , е1 = 0,5 ; д) дифференциальное
управление общего вида = 10, е1 = 0,5 .
Анализ амплитудно-частотных характеристик и переходных процессов показывает, что данная экспериментальная ПВЗС имеет небольшое быстродействие, определяемое свойствами рабочей среды активной части системы -воздуха, динамикой преобразователя, запаздыванием, обусловленным небольшим диаметром трубопроводов коммуникационной связи, инерционностью мембранного ИМ.
При исследовании системы в установившемся режиме эффективной для ПВЗС области частот оказывается, что
- интегральный закон дает выигрыш по сравнению с пассивной системой в очень узком диапазоне частот - до 0,08 -1 Гц;
- пропорциональный закон обеспечивает преимущество в коэффициенте передачи - до 0,5-0,6Гц - наблюдается практически полная стабилизация;
- дифференциальное управление не дает ощутимых преимуществ в сравнении с пассивной системой;
- управление апериодическое оказывается более выгодным по сравнению с пассивной системой до частот 0,4-0,7 Гц;
- дифференциальный закон общего вида позволяет получить в области низких частот наилучшие результаты, так до частоты 0,4 Гц возможна полная стабилизация объекта и до частот 0,5-0,9 Гц АЧХ активной системы имеет меньшие значения, чем в пассивной.
В целом, в указанной области частот экспериментальные исследования подтвердили теоретические выводы относительно влияния законов управления на изменение коэффициента передачи и величину зоны эффективности.
При одиночном импульсном воздействии исследуемая ПВЗС характеризуется переходным процессом, показатели качества которого приведены в таблице 1.
Таблица 1
Система виброзащиты Перерегулирование в % Вр. затухания г А max Декр. затухания
пассивная 70 1 1 0,73
Управление
Пропорциональное К = 1 70 0,7 0,95 0,54
активная Дифференциальное Т = 0,1 55 0,55 0,65 0,54
Апериодическое К = 10, Т = 0, 5 40 0,36 0,62 0,50
Дифференциальное общего вида К = 10, Т = 0,5 40 0,4 0,6 0,40
АЧХ разомкнутой системы снималось при разорванной обратной связи; внешнее воздейст-
ИРКУТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ
вие вводилось в систему от генератора синусоидальных колебаний.
Собственная частота разомкнутой системы составляет величину порядка 0,2 Гц, а замкнутой при пропорциональном управлении 0,75 Гц.
БИБЛИОГРАФИЯ
1. Логунов, А.С. Структурное моделирование пневматических систем в задачах вибрационной защиты объектов. Обобщенные подходы/ А.С. Логунов// Современные технологии. Сис-
темный анализ. Моделирование. - 2008. - Вып. № 4(20). - С.82-89
2. Елисеев, С.В. Особенности переходных процессов в пневматических виброзащитных системах/ С.В. Елисеев, А.С. Логунов// Современные технологии. Системный анализ. Моделирование. - 2009. - Вып. № 1(21). - С.8-15
3. Елисеев, С.В. К динамике элементов активной пневматической виброзащитной системы/ С.В. Елисеев, П.А. Лонцих// Вибрационная защита и надежность приборов и механизмов: сб. ст. -Иркутск: ИрГТУ, 1998. - С.42-51
Дамбаев Ж. Г., Егодуров Г. С., Гришко Д. В. УДК 624.042:539.4
К ОПТИМАЛЬНОМУ ПРОЕКТИРОВАНИЮ СИСТЕМ ПОДРЕССОРИВАНИЯ ТРАНСПОРТНОЙ СИСТЕМЫ
Одним из важнейших элементов любой транспортной системы, определяющим её динамические качества, является система подрессори-вания - подвеска; от того, как она спроектирована, существенным образом зависят проходимость, устойчивость, надежность работы и скорость транспортной машины, а также сохранность перевозимых грузов и самочувствие находящихся в ней людей. Поэтому вопрос создания рациональной подвески относится к числу важнейших проблем транспортного машиностроения.
Проведенный анализ литературы позволил сделать вывод, что возможности создания надежной системы подрессоривания не исчерпаны. При помощи направленного использования нелинейных эффектов может быть значительно улучшено качество защиты транспортной системы от внешних воздействий. Однако возможности существенно нелинейных систем подрессори-вания, процессы, протекающие в таких системах, изучены еще недостаточно
детально.
Рассмотрим математическую модель движения гусеничного транспортного средства (рис.1), подверженного внешнему случайному кинематическому воздействию.
На рис.1 обозначены: М - подрессоренная масса; с - приведенные жесткости рессор; [ - коэффициент вязкого сопротивления мортизаторов; ик - вертикальное перемещение катка относительно корпуса машины; ¡1 - расстояния от центра колеса до поперечной плоскости, проходящей через ц.т. машины; V - скорость движения .
Для решения задачи примем следующие значения:
