DOI: 10.14489/hb.supp.2022.04.pp.002-019

Труханов К. А.
ДИНАМИКА ПНЕВМОПРИВОДА. ЦИКЛ ЛЕКЦИЙ ВЛИЯНИЕ ПРИНЯТОЙ МОДЕЛИ ТРЕНИЯ НА УСТОЙЧИВОСТЬ ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ СЛЕДЯЩЕГО ПНЕВМОПРИВОДА
(c. 2-19)

Аннотация. Рассмотрены основные особенности следящего пневмопривода с дроссельным управлением, приведены конструктивные особенности привода и элемента для его управления. Описываются и даются две конструктивные схемы пневмопривода: интегрированная и разнесенная. Определяются достоинства и недостатки каждой из схем. Рассматривается принцип работы каждого элемента следящего пневмопривода, состоящего из пневмоцилиндра с обратной связью, датчика обратной связи (положения), пропорционального распределителя. Дается характеристика переходному процессу и критериям оценки переходного процесса, а также приводится статическая характеристика следящего пневмопривода с дроссельным управлением, полученная экспериментальным путем. Приводится математическая модель следящего пневматического привода. Описываются уравнения, позволяющие однозначно установить связь между искомыми физическими величинами: давлением в полостях пневмоцилиндра и развиваемой силой пневматического следящего привода. В статье формируется классификация моделей трения, спользуемых в настоящее время для изучения динамических характеристик разрабатываемых приводов. Даются уравнения каждой из рассматриваемых моделей трения. Выполняется пример построения модели трения с помощью метода блок-схем, где связь между блоками в схеме представляет собой реальные физические величины. Приводятся полученные в результате математического моделирования графики переходных процессов и показателей их качества для следящего пневмопривода с применением рассмотренных моделей трения. Делается оценка качества полученных переходных процессов, их анализ и влияние рассматриваемых моделей трения на устойчивость работы привода. К научной новизне работы относится постановка задачи по исследованию устойчивости работы следящего пневмопривода при разных моделях трения, а также предоставление практических рекомендаций специалистам, занимающимся разработкой конструкций следящих пневмоприводов и их эксплуатацией. Данная статья основана и внедрена в качестве учебного материала курса «Динамика пневмопривода», чиаемого автором в МГТУ им. Н. Э. Баумана на кафедре «Гидромеханика, Гидромашины и Гидропневмоавтоматика» (Э10), в рамках подготовки магистров по специальности 05.04.13 – Гидравлические машины и гидропневмоагрегаты.

Ключевые слова: динамика пневмопривода; модели трения; пневмопривод следящий; устойчивость привода; процесс переходный; конструкция следящего привода; пневмоцилиндр с обратной связью; распределитель пропорциональный.

Trukhanov K. A.
DYNAMICS OF PNEUMATIC DRIVE. LECTURE CYCLE. THE INFLUENCE OF THE ADOPTED FRICTION MODEL ON THE STABILITY OF THE TRANSIENT PROCESSES OF THE SERVO PNEUMATIC DRIVE
(pp. 2-19)

Abstract. The paper considers the main features of the servo pneumatic actuator with throttle control, the design features of the drive and the element for its control are given. Two design schemes of the pneumatic drive are described and are given: an “integrated” scheme and a “spaced” scheme. The advantages and disadvantages of each of the schemes are determined. The principle of operation of each element of a servo pneumatic drive consisting of a pneumatic cylinder with feedback, a feedback sensor (position), pro-portional to the distributor is considered. The characteristic of the transition process and the criteria for estimating the transition process is given, and the static characteristic of the throttle control pneumatic actuator obtained by experimentally is given. A mathematical model of the servo pneumatic drive is given. The equations describe to unambiguously establish the connection between the desired physical quantities: the pressure level in the pneumatic cylinder cavities and the developed force of te pneumatic servo drive. The paper generates the classification of the friction models currently used to study the dynamic characteristics of the developed drives. The equations of each of the considered friction models are given. An example of constructing a friction model using a flowchart method, where connection between blocks in the diagram is real physical quantities. The charts obtained as a result of mathematical modeling of transient processes and their quality indicators for the servo pneumatic actuator, applying different contemplated friction models. An assessment of the quality of transient processes received, their analysis and the effect of the considered friction models on the stability of the drive operation. The scientific novelty of the work includes the formulation of the task of studying the sustainability of the work of the servo pneumatic actuator under different types of friction models, as well as the provision of practical recommendations to specialists engaged in the development of esign of servo pneumatic actuators and their operation. In addition, this work is based and is implemented as a course of lectures of the “Dynamics of the Pneumatic Drive”, is red by the author in MSTU named after N. E. Bauman at the department “Hydromechanics, hydromachins and hydropneumoautomatics” (E10), as part of the training of masters in the specialty 05.04.13 – hydraulic machines and hydropneumatic drives.

Keywords: Dynamics of the pneumatic actuator; Friction models; Pneumatic servo drive; Stability of the drive; Transient process; Design of the servo pneumatic drive; Pneumatic cylinder with feedback; Proportional distributor (proportional valve).