ارایه مدل ریاضی و تحلیل تجربی حسگر بار هیدرولیک در سامانه ی انتقال توان هیدرواستاتیک

در این پژوهش، با توجه به اهمیت موضوع، پس از طراحی و ساخت سامانه ی انتقال توان هیدرواستاتیک، مدل ریاضی حسگر بار هیدرولیک و جبران کننده ی فشار به صورت مجزا و ترکیبی ارایه می گردد. نزدیکی مناسب نتایج تجربی با نتایج حاصل از روابط ریاضی در وضعیت های مختلف حسگر بار، درستی مدل ریاضی سامانه ی انتقال توان هیدرواستاتیک دارای حسگر بار با هم پوشانی منفی را تایید کرد. پس از بازنویسی روابط ریاضی حاکم در حوزه ی بسامد، توابع تبدیل سامانه ی دارای حسگر بار، در وضعیت های مختلف تعیین شدند. رسته ی توابع تبدیل این سامانه در سه وضعیت حسگر بار: i (ارتباط هم زمان محفظه ی کنترل با مجاری پمپ و مخزن در حسگر بار)، ii (انسداد مجرای مخزن و ارتباط مجرای پمپ با محفظه ی کنترل) و iii (ارتباط مجرای مخزن با محفظه ی کنترل پمپ) به ترتیب 7، 5 و 3 تعیین گردید. انطباق مناسب پاسخ بسامدی حاصل از نتایج تجربی با نتایج حاصل از مدل ریاضی، به ویژه در بسامدهای پایین، درستی توابع تبدیل سامانه را اثبات کرد. پس از حصول اطمینان از درستی مدل ریاضی، تحلیل پایداری سامانه ی دارای حسگر بار انجام شد. بررسی ها نشان داد که این سامانه در تمامی نقاط وضعیت های iii و ii، و در بخشی از وضعیت i حسگر بار، به صورت پایدار عمل می کند. در این شرایط، افزایش سطح مقطع عبور جریان، موجب کاهش پایداری نسبی و زمان لازم برای واکنش سامانه به تغییرات ورودی گردید. در مرحله ی بعد، تاثیر برخی کمیت های قابل تغییر بر عملکرد این سامانه بررسی شد. متغیرهای حالت سامانه در وضعیت های ii و iii، بر خلاف وضعیت i، مستقل از اختلاف فشار روغن در محفظه های فرمان حسگر بار، می باشند. در وضعیت i حسگر بار، افزایش اختلاف فشار روغن شدت ناپایداری سامانه را افزایش می دهد. این در حالی است که اختلاف فشار روغن در وضعیت های ii و iii، تاثیری بر پایداری سامانه ی انتقال توان ندارد. همچنین بررسی ها نشان داد که در هر سه وضعیت کاری حسگر بار، همه ی متغیرهای حالت سامانه ، تحت تاثیر بار وارد بر عضو متحرک موتور هیدرولیک قرار می گیرند. در وضعیت i حسگر بار، افزایش بار مقاوم و کاهش بار کششی وارد بر موتور هیدرولیک، موجب کاهش شدت ناپایداری سامانه می گردد. ضمناً، در وضعیت iii حسگر بار، پاسخ های زمانی و بسامدی سامانه ی انتقال توان، تحت تاثیر بار وارد بر موتور هیدرولیک قرار نمی گیرند. بررسی ها نشان داد که متغیرهای حالت سامانه ی دارای حسگر بار همواره مستقل از ثابت زمانی خط حسگر عمل می کنند. از سوی دیگر، در وضعیت i، افزایش ثابت زمانی خط حسگر بار، موجب کاهش پایداری نسبی و افزایش سرعت واکنش سامانه ی انتقال توان گردید. در ضمن، ثابت زمانی خط حسگر در وضعیت های ii و iii، تاثیری بر پاسخ زمانی و بسامدی سامانه ی انتقال توان ندارد. پس از حصول اطمینان از نزدیکی مناسب نتایج تجربی با نتایج حاصل از روابط ریاضی حاکم بر سامانه ی ترکیبی، تاثیر به کارگیری سوپاپ کنترل جریان با جبران کننده ی فشار در سامانه ی دارای حسگر بار، در حوزه ی زمان و بسامد، مورد بررسی قرار گرفت. بررسی موقعیت قطب های توابع تبدیل سامانه ی ترکیبی تحت تاثیر بارهای مختلف نشان داد که وضعیت پایداری آن با به کارگیری حسگر بار به همراه سوپاپ کنترل جریان دارای جبران کننده ی فشار در مدار هیدرولیک، تغییر نمی کند. از سوی دیگر استفاده هم زمان از آنها در سامانه ی انتقال توان هیدرواستاتیک موجب کاهش پایداری نسبی و واکنش سریع تر به تغییرات در ورودی می گردد.