Проблемы описания динамики гидрофицированных строительных машин

Тип работы:
Реферат
Предмет:
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ


Узнать стоимость

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

ПРОБЛЕМЫ ОПИСАНИЯ ДИНАМИКИ ГИДРОФИЦИРОВАННЫХ СТРОИТЕЛЬНЫХ МАШИН
PROBLEMS OF DESCRIPTION OF DYNAMIC HYDRAULIC BUILDING MACHINES
Д.Ю. Густов
D. Yu. Gustov
МГСУ
В статье рассмотрено представление гидроцилиндра посредством нескольких пружин с ограничением их хода, что позволяет учесть неравномерность столбов жидкости в полостях и повысить точность расчётов динамики строительных машин.
In current article hydraulic cylinder is represented by several springs with their motion
limit. It provides the opportunity to take into account also unevenness of liquid columns in
hollows and increase precision of hydraulic machines dynamic estimations.
При описании динамики гидрофицированных машин существует несколько проблем, среди которых следует выделить следующие:
— наличие участков гидросистемы с рабочей жидкостью разной температуры (вязкости, модуля упругости и т. д.), оказывающих взаимное влияние друг на друга-
— отсутствие адекватного описания динамики элементов гидропривода, позволяющего создать полную единообразную динамическую схему, включающую элементы как гидропривода, так и механического привода и металлоконструкции.
Решение первой проблемы требует не столько создания модели, учитывающей все физико-механические свойства жидкости, сколько понимания того, как влияют друг на друга и на работу элементов привода объединяющиеся разно-температурные и разно-объёмные потоки рабочей жидкости, которые могут двигаться как во встречном, так и в противоположном направлении.
Вторая проблема наиболее ярко прослеживается на примере описания гидроцилиндра с помощью пружины, имитирующей жёсткость гидроцилиндра (рис. 1), для определения которой применяется зависимость, учитывающая как податливость столбов жидкости в гидроцилиндре и трубопроводах, так и податливость стенок указанных элементов (далее жёсткость гидроцилиндра) [1]:
ВЕСТНИК МГСУ
4/2010
С =
Ь т
Ь тр 2Атр
л-1
Р 4А2
(1)
Б1 2А
где с- жёсткость гидроцилиндра- Ьгц и Ь^ - длины столбов жидкости в гидроцилиндре и трубопроводе соответственно- Ац и А^ - площади поперечного сечения столбов жидкости в гидроцилиндре и трубопроводе соответственно- Бжц и БЖ1р — приведённые модули упругости столбов жидкости в гидроцилиндре и трубопроводе с учётом податливости их стенок, определяемые по идентичным формулам:
Е_ =
пр
/
1 —
Р «А
ДЕСТ
л
(2)
V '-& quot-^СТ у
где Епр — приведённый модуль упругости — Еж и Ест — модуль упругости жидкости и стенок трубопровода или гидроцилиндра соответственно- Рвн — внутренний диаметр трубопровода или гидроцилиндра- 5 — толщина стенки трубопровода или гидроцилиндра.
В первом приближении указанное не вызывает сомнений. Однако, детальный анализ показывает неверность данного представления, а, точнее говоря, всего лишь возможный частный случай, когда жёсткости гидроцилиндра в поршневой и штоковой полостях равны.
а б
Рис 1. Представление гидроцилиндра с помощью одной пружины, а — фактическая схема- б — теоретическая схема
В общем же случае представление жёсткости гидроцилиндра с помощью одной пружиной является неверным.
Дело в том, что, в отличии от пружины, жидкость не проявляет своего действия при растяжении. То есть жёсткость штоковой полости гидроцилиндра проявляется только тогда, когда сжимается именно штоковая полость. При этом жёсткость от поршневой полости на данной стадии не проявляется. Так как при сжатии штоковой полости происходит & quot-растяжение"- поршневой.
Аналогичное верно и для жёсткости гидроцилиндра со стороны его поршневой полости.
Вакуумный эффект, который могла бы дать жидкость & quot-растягивающейся"- полости гидроцилиндра, не проявляется в силу того, что смещения от & quot-нулевого"- положения незначительны и уменьшения давления до & quot-отрицательных"- величин не наступает [2].
Даже если мы допустим возможность столь значительного смещения штока гидроцилиндра, то снижение давления до & quot-отрицательных"- величин опять таки скорее всего не произойдёт. Это связано с тем, что во многих системах рассчитанных на динамическое смещение выходного звена гидродвигателя установлены подпиточные клапаны, соединённые со сливной гидролинией. В этом случае при понижении давления в гидроцилиндре ниже давления сливной гидролинии в & quot-растянутой"- полости гидроцилиндра (гидролинии, подсоединённой к ней) произойдёт увеличение количества рабочей жидкости за счёт её поступившей из сливной гидролинии через подпиточные клапаны. В этом случае давление в & quot-растягиваемой"- полости вообще не опустится ниже давления в сливной гидролинии.
То есть, фактическая схема замены гидроцилиндра пружинами должна включать в себя комбинацию пружин с ограничением их хода, таким образом, что каждая их пружин действует только до & quot-нулевого"- положения равновесия поршня гидроцилиндра (рис. 2. а).
Следует отметить, что и этот вариант не может быть рассмотрен как максимально приближенный к фактической схеме. С учётом того, что жидкость в гидросистеме находится под давлением (то есть в сжатом состоянии), окончательное & quot-расжатие"- жидкости в поршневой полости гидроцилиндра произойдёт не в & quot-нулевом"- положении, а после незначительного смещения в сторону штоковой полости, когда давление в поршневой полости дойдёт до уровня сливной гидролинии и не зафиксируется на постоянном уровне. Указанное и будет означать прекращение действия упруго сжатого элемента со стороны поршневой полости гидроцилиндра.
Аналогичное верно и для жёсткости гидроцилиндра со стороны его штоковой полости. Расчётная схема представлена на рис. 2.6.
Рис 2. Представление гидроцилиндра с помощью комбинации пружин
с ограничением их хода, а — схема с ограничением хода по & quot-нулевому"- положению поршня- б — схема с ограничением хода по стадии & quot-расжатия"- жидкости
Однако более сложная схема с ограничением хода по стадии & quot-расжатия"- жидкости (рис. 2. 6) может быть заменена схемой с ограничением хода по & quot-нулевому"- положению поршня (рис. 2. а) в том случае, если при расчёте деформаций мы будем оперировать не собственно силой Бщ, действующей на шток гидроцилиндра, а силой, вызывающей деформацию жидкости в гидроцилиндре Бдеф. щ с учётом действия силы от
ВЕСТНИК 4/2010
давления в & quot-растянутой"- полости Рсл. гц • Последняя для одной из полостей, совпадая с действием Рдеф. гц, будет увеличивать деформацию, а для другой, действуя навстречу Рдеф. гц, — уменьшать сжатие. То есть сила, вызывающая деформацию жидкости в гидроцилиндре, может быть определена по зависимости [3]:
РДеф. ГЦ = РГЦ ± РСл. ГЦ. (3)
Указанная выше замена представляется нам более удобной в сравнении с использованием схемы с ограничением хода по стадии & quot-расжатия"- жидкости, когда требуется определение моментов прекращения & quot-растяжения"- жидкости.
Литература:
1. М. А. Степанов, Д.Ю. Густов- Проектирование объемного гидропривода строительных машин и механического оборудования: Учебное пособие — М.: МГСУ, 2009. -72 с.
2. Малиновский Е. Ю. и др. Автоматизация проектирования строительных и дорожных машин. — Труды ВНИСАМ, М. 1988, 116 с.
3. Навроцкий К. Л. Теория и проектирование гидро- и пневмоприводов: Учебник для студентов вузов по специальности & quot-Гидравлические машины, гидроприводы и гидропневмоавтоматика& quot-. М.: Машиностроение, 1991. 384 с.
Literatura:
1. M.A. Stepanov, D. Yu. Gustov- Proektirovanie obemnogo gidroprivoda stroitelnih mashin i mehanicheskogo oborudovania: Uchebnoe posobie — M.: MGSU, 2009. -72 s.
2. Malinovskii E. Yu. i dr. Avtomatizacia proektirovania stroitelnih i dorognih mashin — Trudi VNISAM, M. 1988, 116 s.
3. Navrozkii K.L., Teoria i proektirovanie gidro- i pnevmoprivodov: Uchebnik dla studentov vyzov po specialnosti & quot-Gidravlicheskie mashini, gidroprivodi i gidropnovmoavtomatika& quot-. — M.: Mashi-nostroenie, 1991, 384 s.
Рецензент: к.т.н., профессор Степанов М. А.

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой