Dynamika maszyn roboczych i pojazdów

Sprawozdanie

Laboratorium 4

Temat: Badanie układu skrętu ładowarki

Autorzy: Krystian Małecki194645

Piątek TN 7:30

Piotr Komosa 187922

Grzegorz Skibiński 194535

Damian Prukacz 194696

Piotr Naumowicz 194694

Środa TP 18:55

Prowadzący: Dr inż. Andrzej Kosiara

1. Cel ćwiczenia

Celem ćwiczenia było porównanie metody klasycznej mechanicznej sterowania, za pomocą kierownicy oraz metody elektronicznego sterowania, za pomocą joystick’a, układem skrętu ładowarki ze zmiennym wzmocnieniem.

1. Przebieg ćwiczenia

   1. Badanie kąta skręcenia pojazdu wywołanego skręceniem kierownicy.

W pierwszej kolejności wykonano pomiary kąta skręcenia pojazdu poprzez zastosowanie klasycznego sterowania. Jest to mechaniczny układ skrętu wolny od elektroniki. Pomiar ten wykonano poprzez ruch obrotowy kierownicy. Dla zwiększenia dokładności pomiaru oraz uśrednienia wyników, operator ładowarki kilkukrotnie obracał kierownicę, a następnie powracał do pozycji wyjściowej.

1. Badanie kąta skręcenia pojazdu wywołanego poprzez joystick.

Drugi pomiar wykonano przy pomocy zmodyfikowanego układu skrętu, w którym zastosowano rozdzielacz proporcjonalny PVED-CL z mikrokontrolerem.W tym przypadku skręt pojazdu był realizowany poprzez układ elektroniczno-mechaniczny sterowany analogowym joystickiem. Poprzez taki układ bezpośrednio nastawiano prędkość skręcania a nie jego kąt.

1. Badanie kąta skręcenia pojazdu wywołanego poprzez joystick ze zmienionym wzmocnieniem.

Trzeci pomiar wykonano także dla sterowania za pomocą joysticka, jednak przy zmienionym wzmocnieniu układu sterownia.

1. Wyniki

   1. Pomiar 1- sterowanie kierownicą

Do obliczenia wzmocnienia w przypadku sterowania kierownicą korzystamy z poniższego wzoru:

$$k = \frac{\alpha_{\text{poj}}}{\alpha_{\text{kier}}}$$

gdzie:

- α_poj – kąt skręcenia pojazdu

- α_kier – kąt skręcenia kierownicy

Ze względu na to, że pojazd wychylał się w prawo i w lewo wartości wzmocnienia będą się od siebie różniły

Dla skrętu w prawo wartość wzmocnienia wyniosła

k = 0, 125

Natomiast dla skrętu w lewo wartość wzmocnienia wyniosła

k = 0, 16

1. Pomiar 2- sterowanie joystick’em

W przypadku sterowania joystickiem przy jego pomocy regulujemy prędkość skręcania. Zatem w tym przypadku wzmocnienie musimy zdefiniować, jako stosunek prędkości kątowej skręcanych ram pojazdu do wychylenia joysticka.

$$k = \frac{\omega_{\text{ramy}}}{d}$$

gdzie:

- ω_ramy – prędkość kątowa ram pojazdu,

- d – wychylenie joysticka,

Zmiana kąta skręcenia ramy jest liniowa w czasie, stąd prędkość kątową ω_ramy określimy, jako:

$$\omega_{\text{ramy}} = \left| \frac{\propto_{\text{pocz}} - \propto_{kon}}{t_{skre}} \right|$$

Gdzie:

∝_pocz- kąt początkowy skrętu ramy przed rozpoczęciem skręcania,

∝_kon- kąt końcowy skrętu ramy po zakończeniu skręcania,

t_skre – czas trwania skręcania ramy pojazdu,

Po obliczeniu ω_ramy dla każdego z wykresów średnia prędkość kątowa skrętu wynosi:

$$\omega_{srednie\ ramy} = 30,22\ \left\lbrack \frac{}{s} \right\rbrack$$

Dla tego przypadku wartość wzmocnienia wyniosła

k = 1, 01 

1. Pomiar 3- sterowanie joystick’em ze zmienionym wzmocnieniem

Wykonano także drugi pomiar dla sterowania joystick’em dla zmienionego wzmocnienia. Obliczenia wykonano jak w poprzednim przypadku. Uzyskano następujące wyniki:

$$\omega_{srednie\ ramy} = 25,2\ \left\lbrack \frac{}{s} \right\rbrack$$

k = 0, 84 

1. Wnioski

Na podstawie powyższych wyników można łatwo zauważyć, że w przypadku skrętu w lewo występuje zdecydowanie większe wzmocnienie. Jest to spowodowane zapewne tym, że skręt pojazdu dokonywany jest przy pomocy wysuwu jednego siłownika, a co za tym idzie podczas skrętu w jedną ze stron siłownik jest wysuwany i wtedy występuje większe ciśnienie, natomiast podczas wsuwu, ciśnienie jest mniejsze. Wynika to z innego rozkładu ciśnień podczas pracy tłoka.

Można również zauważyć duży wzrost wartości współczynnika k podczas skrętu joystickiem w porównaniu z kierownicą(k=0.125 i k=0.16 w porównaniu do k= 0,84 i k=1,01) Widać duży wzrost szybkości skręcania, jest to spowodowane szybszym przekazywaniem sygnału do elementu wykonawczego w układzie elektronicznym, niż w klasycznym hydraulicznym.