Модель гідравлічного приводу мехатронної системи

Abstract

UK: робота присвячена дослідженню динамічних характеристик мехатронних систем з гідравлічним приводом активних робочих органів самохідної техніки. Запропоновані модель і розрахункова схема дозволяють описати процеси, що відбуваються в елементах гідравлічного приводу мехатронної системи. Елементи гідравлічного приводу: насос, гідромотор, запобіжний клапан і робоча рідина розглянуті у взаємозв'язку, як єдине ціле. Модель враховує особливості функціонування і взаємний вплив всіх елементів гідравлічного приводу мехатронної системи, а також особливості робочої рідини і може бути застосована до будь–яких гідромашин і агрегатів об'ємного дії. Дослідження динаміки зміни функціональних параметрів даної мехатронної системи здійснювалося при моделюванні перехідного процесу в момент розгону гідравлічного приводу який складається з шестеренного насоса, планетарного гідромотора і запобіжного клапана прямої дії. Моделювання проводилося для гідроприводів мехатронних систем різних типів обумовлених величиною навантаження в діапазоні 365...1430 Н·м, що відповідає робочим обсягами планетарного гідромотора – 160...630 см3. Встановлено, що при розгоні гідроприводу коливання навантаження і пульсація робочої рідини (умови експлуатації) не роблять практичного впливу на зміну вихідних характеристик мехатронної системи в цілому. При сталому режимі роботи зміни умов експлуатації спостерігаються пульсації, викликані нерівномірністю подачі насоса і коливаннями навантаження. Також встановлено, що динамічні характеристики гідроприводу мехатронної системи поліпшуються зі збільшенням робочого об'єму гідромотора. RU: работа посвящена исследованию динамических характеристик мехатронных систем с гидравлическим приводом активных рабочих органов самоходной техники. Предложенные модель и расчетная схема позволяют описать процессы, происходящие в элементах гидравлического привода мехатронной системы. Элементы гидравлического привода: насос, гидромотор, предохранительный клапан и рабочая жидкость рассмотрены во взаимосвязи, как единое целое. Модель учитывает особенности функционирования и взаимное влияние всех элементов гидравлического привода мехатронной системы, а также особенности рабочей жидкости и применима к любыми гидромашинами и агрегатам объемного действия. Исследование динамики изменения функциональных параметров рассматриваемой мехатронной системы осуществлялось при моделировании переходного процесса в момент разгона гидравлического привода состоящего из шестеренного насоса, планетарного гидромотора и предохранительного клапана прямого действия. Моделирование проводилось для гидроприводов мехатронных систем различных типов обусловленных величиной нагрузки в диапазоне 365…1430 Н·м, что соответствует рабочим объемам планетарного гидромотора – 160…630 см3. Установлено, что при разгоне гидропривода колебания нагрузки и пульсация рабочей жидкости (условия эксплуатации) не оказывают практического влияния на изменение выходных характеристик мехатронной системы в целом. При установившемся режиме работы изменения условий эксплуатации наблюдаются пульсации, вызванные неравномерностью подачи насоса и колебаниями нагрузки. Также установлено, что динамические характеристики гидропривода мехатронной системы улучшаются с увеличением рабочего объема гидромотора. EN: The work is devoted to the study of the dynamic characteristics of mechatronic systems with a hydraulic drive of active working elements of self–propelled machinery. The proposed model and design scheme allow us to describe the processes occurring in the elements of the hydraulic drive of the mechatronic system. The elements of a hydraulic drive: pump, hydraulic motor, safety valve and working fluid are considered in conjunction as a single unit. The model takes into account the features of functioning and the mutual influence of all elements of the mechatronic system's hydraulic drive, as well as the characteristics of the working fluid and is applicable to any hydraulic machines and units of volumetric action. The study of the dynamics of changes in the functional parameters of the mechatronic system under consideration was carried out when simulating a transient process at the time of acceleration of a hydraulic drive consisting of a gear pump, an orbital hydraulic motor and a safety valve of direct action. The simulation was carried out for hydraulic actuators of mechatronic systems of various types, caused by the load in the range of 365...1430N·m, which corresponds to the working volume of the orbital hydraulic motor – 160...630 cm3. It has been established that during acceleration of the hydraulic drive, fluctuations in the load and pulsation of the working fluid (operating conditions) do not have a practical effect on changing the output characteristics of the mechatronic system as a whole. At steady state operation, changes in operating conditions are observed pulsations, caused by uneven pump flow and load fluctuations. It was also found that the dynamic characteristics of the hydraulic drive of the mechatronic system are improved with an increase in the working volume of the hydraulic motor.