Материал: 61-77

габаритные размеры:

толщина диска, h............................................................................................20мм;

диаметр, D .................................................................................................... 300мм;

Pc = Pm/, (5.10)

где Pc – мощность на валу электродвигателя;

Pm – мощность на валу исполнительного механизма, платформы;

 - коэффициент полезного действия передачи от электродвигателя к платформе.

Pc = Mc*, (5.11)

где Mc – статический момент сопротивления, приведенный к валу двигателя;

 - угловая скорость вращения двигателя

Pm = Mm*_m, (5.12)

где Mm – момент сопротивления платформы;

_m – угловая скорость вращения платформы имитатора.

Mc = Mm/*i, (5.13)

где i = /_m – передаточное отношение системы передач.

i = (15/сек)/360= 0,04 (1/с).

Для передачи вращения от двигателя на платформу используем 2-х ступенчатый планетарный редуктор, т.к. он наиболее полно удовлетворяет массо-габаритным требованиям при наибольшем коэффициенте передачи.

Передаточное число для 2-х степенной передачи рассчитывается:

i₂ = ((z₁+z₃)/z₁)*((z₄+z₆)/z₄

Рисунок 28 - Кинематическая схема редуктора

z₁ = z₄ =10,

z₃ = z₆ = 40,

i₂ = 25.

КПД 2-х ступенчатого редуктора составляет  = 0,95.

Обороты двигателя рассчитываются по формуле:

 = i*_m,

 = 15*0,04 = 0,6(1/сек) или  = 36 (1/мин).

Т.к. на платформе нагрузка распределена равномерно, то момент:

Mm = m*D/4,

Mm = (4*0,3)/4 = 0,3 (кг*м) или 3 Н*м.

Статический момент сопротивления, приведенный к валу двигателя:

Mc = Mm/*i,

Mc = 3/(0,95*25) = 0,12 H*м.

Мощность требуемого двигателя рассчитывается:

Pc = Mc*,

Pc = 0,12*36 = 4,32 Вт.

Исходя из расчетов, выбираем гибридный шаговый двигатель FL86STH65-2808A.

Гибридный шаговый двигатель FL86STH65-2808A:

Технические характеристики двигателя:

рабочий ток/ фаза.................................................................................2,8А;

сопротивление/ фаза..........................................................................1,4Ом;

индуктивность/ фаза.........................................................................3,9мГн;

крутящий момент............................................................................34кг/см;

момент инерции ротора..............................................................1000г*см²;

длина.....................................................................................................65мм;

вес..........................................................................................................1,7кг;

величина полного шага..........................................................................1,8º;

погрешность углового шага................................................................0,09º;

погрешность сопротивления обмоток двигателя...............................10%;

погрешность индуктивности обмоток двигателя..................................20;

максимальное радиальное биение вала двигателя........................0,02мм;

максимальное осевое биение вала двигателя................................0,08мм;

максимальная допустимая осевая нагрузка на валу..........................60Н;

максимальная допустимая радиальная нагрузка на валу................220Н;

температурный диапазон эксплуатации......................от -20ºС до +50ºС.

Рисунок 29 - Гибридный шаговый двигатель FL86STH65-2808A

5.1.8 Выбор двигателей для имитации механического воздействия органов управления летчика

Для обеспечения управления компенсационными датчиками крена и тангажа, мною принято решение использовать шаговые двигатели с редуктором. Использование шагового двигателя позволит CPU точно управлять углом поворота ротора дифференциального сельсина КД. Из представленных на рынке шаговых двигателей, по своим техническим характеристикам подходит FL57STH56-2804AG.

Технические характеристики шагового двигателя с редуктором серии FL57STH56-2804AG:

Величина полного шага (двигатель без редуктора).....................1,8град;

погрешность углового шага, град......................................................±0,09;

погрешность сопротивления обмоток двигателя...............................10%;

погрешность индуктивности обмоток двигателя..............................20%;

максимальное радиальное биение вала двигателя........................0,02мм;

максимальное осевое биение вала двигателя................................0,08мм;

максимальная допустимая осевая нагрузка на валу..........................15Н;

максимальная допустимая радиальная нагрузка на валу..................75Н;

температурный диапазон эксплуатации от......................-20ºС до +50ºС.

Рисунок 30 - шаговый двигатель с редуктором серии FL57STH56-2804AG

Технические характеристики редуктора:

Передаточное отношение..........................................................................30;

количество ступеней...................................................................................3;

длина......................................................................................................32мм;

максимально допустимый момент...............................................15кг*см.

5.1.9 Выбор эвм и программного обеспечения

Для управления КПА АП-34Б необходим ЭВМ, удовлетворяющий используемому программному обеспечению. В качестве программного обеспечения мною принято решение использовать среду проектирования виртуальных приборов LabVIEW 8.20.

Таблица 12 – Требуемые характеристики ЭВМ

5.2 Описание принципа действия схемы принципиальной электрической кпа ап-34б

Управление ядром КПА – АП-34Б микроконтроллером AT Mega 128 (DD1 чертеж ДП 2010.363.001.004 Э3) осуществляется с помощью ЭВМ через шину XP12 - USB протокол. В управляющей ЭВМ производится программа автоматической проверки и задание параметров проверяемых агрегатов в ручном режиме проверки.

Микроконтроллер DD1 по сигналам ЭВМ с порта PA0-PA7 (контакторы 44-51) последовательно управляет регистрами DD60 – DD75, формирование импульса стробирования «с» регистров DD60 – DD75 осуществляется тремя, последовательно соединенными, дешифраторами DD16 – DD18. Дешифраторы DD16 – DD18 управляются микроконтроллером (с контакторов 11-15). Производится запись в первый регистр управляющего двоичного кода, через дешифраторы подается команда на вход стробирования «с» регистра, далее записывается на следующий и т. д. Каждая пара регистров управляет соответствующим 20-разрядным цифроаналоговым преобразователем. После записи на все регистры, и осуществления подачи цифрового сигнала на вход (контакторы 10-25) всех ЦАП, микроконтроллер с контактора 10 дает одновременно для всех ЦАП команду на контактор 5- Latch (запись), после чего цифроаналоговые преобразователи осуществляют преобразование цифрового сигнала в соответствующий аналоговый. Аналоговые сигналы (с контакторов 27-28) всех ЦАП поступают на тороидные трансформаторы Тр1 – Тр8, выводы 2-1. Трансформаторы повышают напряжение до необходимого уровня. С выводов 3-4 трансформаторов Тр1 – Тр8 напряжения поступают на шину XP8. Таким образом, генерируются сигналы ДОС четырех каналов, сигналы угловых скоростей крена, тангажа и рысканья, сигнал высоты.

Генерация сигналов углов крена, тангажа и рысканья осуществляется, управляемым через COM-порт протокол RS-232 ЭВМ, источником трехфазного переменного напряжения AMX (чертеж ДП 2010.263.001.005 Э4).

Шаговый двигатель, жестко связанный с редуктором поворотной платформы (проверка датчиков угловой скорости крена тангажа и рысканья) и шаговые двигатели, жестко связанные с роторами компенсационных датчиков крена и тангажа (имитация механического воздействия летчика на органы управления), управляются с помощью, соединенных по типовой схеме (рис. 26), микросхем L287, L298N и L6210 DD19 – DD24. С контакторов 16, 17, 25-26 микроконтроллера DD1 цифровое код, сформированный по сигналам ЭВМ, соответствующий направлению вращения и углу поворота, поступает на контакторы 3, 18 трех L287, соответствующих трем шаговым двигателям. С трех L6210 на шину XP9 поступает аналоговое напряжение, управляющее двигателями.

Управление насосом, блока проверки корректора высоты, осуществляется включением и выключением, по сигналам ЭВМ, через твердотельное реле Р1, постоянного напряжения питания 12В в шину насоса XP12. Реле Р1 запитано напряжением +5В, управляется, подачей «0» с контактора 42 микроконтроллера .

Для управления игольчатым клапанном используется последовательный 8-разрядный ЦАП DD10 c регистром DD76. Вход стробирования «с» регистра DD76 управляется дешифратором DD16 с контактора 6. Цифровой код, сформированный по сигналам ЭВМ, микроконтроллером, преобразуется в аналоговое напряжение, соответствующее «ходу» клапана, в той же последовательности, как в случаи с сигналами угловых скоростей, с того же порта микроконтроллера, и подеется на шину XP11. Направление перемещения штока клапана, определяется подачей «0» или «1», на шину ХР11 контактор 1, с микроконтроллера контактор 25.

Контролируемые сигналы поступают:

-шина ХР2 – сигналы ДОС четырех каналов, δ автопилота четырех каналов (с агрегата управления автопилота);

-шина ХР4 – сигналы угловых скоростей ДУСов крена, тангажа, рысканья, установленных на поворотной платформе;

-шина ХР5 – сигнал высоты с КВ, установленного в блоке проверки корректора высоты;

-шина ХР3 – сигналы углов крена, тангажа, рысканья и сигнала на блок усилителей пульта управления автопилота;

79