Методика выполнения работы

1. Выделить однородные (механические, гидравлические, пневматические и т.д.) подсистемы разнородной физической системы.

2. Для каждой подсистемы построить свою эквивалентную схему (порядок построения рассмотрен в лабораторных работах № 1 ‑ 4).

3. Учесть взаимное влияние подсистем, включая в общую эквивалентную схему, составленную из эквивалентных схем подсистем, зависимые источники.

Пример составления структурной и эквивалентной схем
разнородной физической системы

Рассмотрим систему с силовым гидравлическим цилиндром, схема которой представлена на рис. 9, а. Гидравлический насос качает жидкость в цилиндр и заставляет перемещаться поршень, нагруженный внешней силой. Давление жидкости на выходе из насоса и закон изменения силы на штоке поршня известны.

1. Можно выделить две подсистемы: гидравлическую и механическую поступательную.

2. Для каждой из них строится своя эквивалентная схема. В эквивалентной схеме гидравлической подсистемы насос отображается ветвью внешнего источника давления р, потери в трубопроводе учитываются ветвями L₁ и R₁, а влияние внутренней полости гидроцилиндра ‑ емкостной ветвью С₁. В схеме механической подсистемы учитываются инерционные свойства поршня (ветвь m₁), трение поршня о стенки цилиндра (ветвь R₂), трение штока в контакте с уплотнением (ветвь R₁), податливость штока (ветвь L₂) и внешняя нагрузка (ветвь F₂).

3. Взаимодействие подсистем заключается в том, что давление р в цилиндре (узел 3) создает силу F₁, действующую на поршень. Под ее воздействием поршень перемещается со скоростью (узел 4), изменяя поток Q_m в цилиндре. На рис. 9, б связь подсистем учитывается включением в схему зависимых источников типа потока ‑ ветви Q_m и F₁, компонентные уравнения которых имеют вид:

F₁,= р · S; Q_m и

где — площадь поршня; — плотность рабочей жидкости.

Взаимодействие подсистем можно учесть и другим образом. Поток жидкости в полости цилиндра вызывает перемещение пор­шня со скоростью . При этом давление жидкости в цилиндре зависит от силы, действующей со стороны поршня. Тогда связь между подсистемами может быть учтена включением зависимых источников типа потока — ветви p_F и (рис. 9, в), компонент­ные уравнения которых имеют вид

Рис 9. Схема силового гидравлического цилиндра:

а – общая; б, в – эквивалентная.

Контрольные вопросы

1. Какие уравнения называют топологическими?

2. В чём отличие эквивалентной схемы от графа?

3. Что такое обобщенные координаты системы?

4. Что понимается под внешними параметрами системы?

5. Как отражается в эквивалентных схемах взаимовлияние подсистем?

6. Особенности составления эквивалентных схем разнородных физических систем.

Варианты индивидуальных заданий

1. Вентилятор.

2. Масляный насос шестеренчатого типа.

3. Водяной насос.

4. Трёхвинтовой насос.

5. Регулятор давления в пневматической тормозной системе.

6. Тормозная камера привода тормозных механизмов колес грузового автомобиля.

7. Простейший гидротрансформатор.

8. Гидромуфта привода вентилятора.

9. Аксиально-поршневой насос.

10. Радиально-поршневой насос.

11. Гидроцилиндр со штоком двухстороннего действия.

12. Гидроусилитель рулевого управления с золотниковым распределителем с закрытым центром.

13. Телескопический амортизатор.

14. Рулевая трапеция с гидроцилиндром двухстороннего действия.

15. Турбокомпрессор.

16. Задний навесной трёхточечный механизм.

17. Механизм с гидравлическим натяжением гусеницы и пружинным амортизирующим устройством.

18. Фрикционное сцепление с гидравлическим нажимным устройством.