機(jī)械控制課程教學(xué)研究

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一、杠桿故障分析與故障仿真

反饋杠桿不靈活、卡塞或變形會導(dǎo)致反饋裝置的遲緩率過大，反饋時間常數(shù)增大，造成轉(zhuǎn)速波動，調(diào)節(jié)時間變長。中線1為杠桿故障導(dǎo)致反饋延遲的仿真曲線。故障狀態(tài)下，系統(tǒng)超調(diào)量增加，轉(zhuǎn)速波動嚴(yán)重。

二、調(diào)節(jié)彈簧故障分析與故障仿真

彈簧疲勞失效是透平機(jī)械轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)的常見故障，彈性減弱甚至完全失去。在彈簧彈性減弱時反饋裝置的反饋時間常數(shù)會增大。2線2為調(diào)節(jié)彈簧彈性減弱的曲線，調(diào)節(jié)時間加長，達(dá)不到所要求的設(shè)定轉(zhuǎn)速。

三、錯油門滑閥卡死故障分析與故障仿真

透平機(jī)械的工作條件比較復(fù)雜，易導(dǎo)致液壓油路的污染，使錯油門中摻雜大量的污染顆粒，這些顆粒會導(dǎo)致錯油門滑閥卡死。卡死以后就會使轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)的液壓放大與反饋環(huán)節(jié)失去作用。線3為錯油門滑閥卡死工況（液壓放大與反饋環(huán)節(jié)失效）的仿真曲線。錯油門滑閥卡死時轉(zhuǎn)速穩(wěn)定在某一轉(zhuǎn)速狀態(tài)，達(dá)不到設(shè)定轉(zhuǎn)速值。

四、錯油門滑閥節(jié)流口堵塞故障分析與故障仿真

由于長時間工作，錯油門中的油可能會被外界的雜質(zhì)或部件間的磨損掉下鐵屑污染，而這些雜質(zhì)與鐵屑可能會堆積在錯油門滑閥節(jié)流口處，使節(jié)流口的周向?qū)挾茸冃　９?jié)流口的周向?qū)挾茸冃?dǎo)致液壓放大器的增益系數(shù)減小，這種故障會造成液壓放大器對輸入信號的放大程度減小，使油動機(jī)的反應(yīng)變緩，整個調(diào)節(jié)系統(tǒng)調(diào)節(jié)時間加長。線4為錯油門滑閥節(jié)流口堵塞的曲線。故障曲線15秒仍未達(dá)到設(shè)定轉(zhuǎn)速，并且出現(xiàn)了小頻率的轉(zhuǎn)速波動。

五、錯油門出液壓油泄漏故障分析與故障仿真

錯油門處液壓油泄漏后，會導(dǎo)致進(jìn)入錯油門的油壓力降低，進(jìn)而使通過錯油門滑閥節(jié)流口的液壓油流速降低，流速降低以后，液壓放大器的增益系數(shù)變小，故障現(xiàn)象與錯油門滑閥節(jié)流口堵塞相似。如果油壓繼續(xù)降低，直到無法推動油動機(jī)動作，則會使之后的放大反饋環(huán)節(jié)失效，故障現(xiàn)象與錯油門滑閥卡死相似。通過透平機(jī)械控制系統(tǒng)各元件故障分析，構(gòu)建故障模型，融合Matlab軟件中Simulink仿真工具，可以非常直觀地使學(xué)生了解透平機(jī)械控制系統(tǒng)建模、仿真的過程。將Simulink仿真軟件應(yīng)用于透平機(jī)械控制的本科生教學(xué)過程中,有助于學(xué)生理解，必將有利于取得較好的教學(xué)效果。

作者：謝春玲 單位：煙臺大學(xué)海洋學(xué)院