气动马达动态运行稳定性分析
下表给出了在五种不同气源压力下,叶片式气动马达通过仿真获得的速度响应曲线的动态特性参数。
我们知道,系统的瞬态响应特性可用下面两个因素描述:
1)响应的快速性,由上升时间和峰值时间来表示;
2)对所期望响应的逼真性,由超调量和调整时间来表示；
由于系统的固有特性,这些性能指标要求常常彼此矛盾,必须加以折中处理。
由表可以看出:在这五种工况下的马达仿真转速和实际转速比较接近,表明了叶片式气动马达运动学模型性的正确性，综合考虑叶片式气动马达的各动态特性指标,可以得出如下结果。
表 5.3 不同工况条件下气动马达的动态特性指标表
1)考查最大超调量 M p
在 Ps = 0.3MPa至 Ps = 0.7MPa的五个工况中,其马达输出转速曲线的最大超调量分别为 9.71, 9.384, 2.128, 3.74 和 0.47,从中可以看出,当 Ps = 0.3MPa和 Ps =0.4MPa时,对应的 M p比其它压力下的要大得多"比较可知:P s = 0.3MPa、0 . 4MPa、0 . 5MPa、0. 6MPa时对应的 M p分别是 Ps = 0.7MPa时的 20.66 倍!19.97 倍!4.53 倍及 7.97 倍 。
因此,单从速度曲线的最大超调量 M p来看,在工况 Ps = 0.3MPa和 Ps =0.4MPa时,此马达的运行稳定性要比其它三种工况时要差得多，即压力越低稳定性越差。
2)考查调整时间 t s
在 Ps = 0.3MPa至 Ps = 0.7MPa的五个工况中,其马达输出转速曲线的调整时间分别为 1.746, 0.98, 0.27, 0.235 和 0.2783,从中可以看出,当 Ps = 0.3MPa和 Ps =0.4MPa时,对应的调整时间比其它压力下的要多得多"比较可知: Ps = 0.3MPa! 0. 4MPa时对应的 t s分别是 Ps = 0.7MPa时的 6.27 倍和 3.52 倍"而 Ps = 0.5MPa!P s =0.6MPa和Ps = 0.7MPa时马达转速曲线的调整时间比较接近。
因此,单从速度曲线的调整时间 ts 来看,在工况 Ps = 0.3MPa和 Ps = 0.4MPa时此马达的运行稳定性要比其它三种工况时要差得多"即压力越低马达稳定性越差。
3)考查振荡次数 N
在 Ps = 0.3MPa至 Ps = 0.7MPa的五个工况中,其马达输出转速曲线的振荡次数分别为 13.683, 8.766, 2.265, 2.1095 和 2.14,从中可以看出,在气源压力 Ps = 0.3MPa和Ps = 0.4MPa时对应的 N 比其它压力下的要大得多"比较可知:P s = 0.3MPa!0 .4MPa时对应的N 分别是 Ps = 0.7MPa时的 6.39 倍和 4.1 倍。而 Ps = 0.5MPa、 Ps =0.6MPa和 Ps = 0.7MPa时马达转速曲线的振荡次数比较接近。
因此,单从速度曲线的振荡次数N 来看,在工况 Ps = 0.3MPa和 Ps = 0.4MPa时,此马达的运行稳定性要比其它三种工况时要差得多"即压力越低马达稳定性越差。
综上所述,我们可以得出结论如下:用于环链气动葫芦的叶片式气动马达在气源压力 Ps = 0.3MPa和 Ps = 0.4MPa时的速度曲线的动态特性比其它三个工况的动态特性要差得多,亦即在气源压力 Ps = 0.3MPa和 Ps = 0.4MPa时马达的运行稳定性要比其它三个工况的运行稳定性要差得多。由于在工况 Ps = 0.3MPa和 Ps = 0.4MPa时的马达的 转 速 分 别 为X =163.59rads( n = 1562. 17rmin) 和X =193.08rads
( n = 1843. 78rmin),据此我们可以得出以下结论:在马达转速 n < 1843rmin时气动马达输出速度的动态特性较差,相对稳定性较差。
额定载荷下马达转速 n =2600 r /min,气动葫芦吊钩上升速度为 30. 6m /min"当 n =1843 r /min时,气动葫芦吊钩上升速度为v=(1 843@ 30.6)2600 55 = 21. 69m/min"故在额定载荷下,气动葫芦吊钩上升速度在 v < 21. 69m/min时,气动葫芦稳定性较差。
