ВВЕДЕНИЕ 8
1 ПРИНЦИП РАБОТЫ СТЕНДА ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ ПУЛЬСИРУЮЩЕГО
ДАВЛЕНИЯ 10
1.1 Обзор методов и устройств формирования давления 10
1.1.1 Устройство для задания переменного/пульсирующего давления в
рабочем объеме 10
1.1.2 Формирование пульсирующего давления на базе пропорционального
регулятора давления Gamozzi 11
1.1.3 Способ задания давления в контролируемом объеме 13
1.1.4 Устройства для создания пульсирующих давлений 15
1.1.5 Устройство для создания пульсаций давлений в газовой среде 16
1.1.6 Пульсатор быстропеременного давления 19
1.2 Анализ/классификация приведенных методов 22
1.3 Параметры распределителя 23
2 РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ 32
2.1 Анализ исходных данных 32
2.2 Расчет теоретической пропускной способности 35
2.3 Расчет теоретической площади отверстий, по предполагаемому перепаду
давления 37
2.4 Расчет площади пересечения окружностей 43
2.5 Расчет теоретической площади отверстий, по предполагаемым пульсациям,
заданным в форме синусоиды 60
3 МОДЕЛИРОВАНИЕ, ИССЛЕДОВАНИЕ ФОРМИРОВАТЕЛЯ 68
3.1 Анализ исходной модели из Solidworks: обоснование и выбор направления
проектирования 68
3.2 Построение 3Д-модели пневмораспределителя 72
3.3 Анимация по 3Д-модели пневмораспределителя 77
3.4 Программирование с помощью интерфейса прикладного
программирования (API) в Inventor 78
3.5 Анализ потока газа через формирователь в Solidworks с дополнением
Flow Simulation 83
3.6 Зависимость характера изменения площади канала от формы
отверстий 92
4 ПРОЕКТИРОВАНИЕ ФОРМИРОВАТЕЛЯ 98
4.1 Общая компоновка формирователя и разработка эскизов деталей и сборок.
98
4.1.1. Устранение консоли/люфта корпуса золотника 98
4.1.2. Расчет размеров золотника (диска), корректировка размеров смежных
деталей 99
4.1.3. Разработка /корректировка конструкции уплотнения 104
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 108
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 109
ПРИЛОЖЕНИЯ 114
ПРИЛОЖЕНИЕ А 114
ПРИЛОЖЕНИЕ Б 116
У созданных датчиков давления есть множество характеристик, в том числе - это динамические характеристики, или же характеристики инерционных свойств, зависимость выходного сигнала от меняющихся во времени параметров входных сигналов, реакция на внешние воздействия.
С целью исследования динамических характеристик датчиков давления, был создан стенд.
В стенде есть несколько частей предназначенных для этой задачи. Одна из них содержит в себе формирователь давления на базе пропорционального пневмораспределителя. Для исследования датчиков давления необходимо формировать требуемое пульсирующее давление.
До данной работы был создан формирователь давления, который создает пульсации частотой от 30 до 150 Гц, амплитуду пульсации до 250 кПа при входном давлении 400 кПа.
Актуальность: запрос кафедры на разработку стенда, согласно заданию на выпускную работу необходимо увеличить диапазон частот пульсаций, исследовать на возможность улучшения формирователя давления.
Новизна заключается в методике оценки параметров пропорционального пневмораспределителя и пульсатора давления на его основе.
Практическая ценность: при успешной разработке стенд может быть применен для определения динамических характеристик датчиков давления, такую процедуру выполняют в процессе разработки датчиков, при серийном изготовлении и при контроле параметров датчиков в период его эксплуатации. Оборудование для измерения динамических характеристик датчиков давления серийно не выпускается, поэтому заинтересованные предприятия разрабатывают и изготавливают такое оборудование сами.
Цель: Создание пропорционального распределителя с целью улучшения динамических характеристик стенда (или предельных параметров стенда).
Задачи работы:
• обзор аналогов и патентов, принципа работы распределителя;
• расчет теоретических характеристик распределителя потока;
моделирование и оценка параметров формирователя пульсирующего
• проектирование пропорционального пневмораспределителя
В данной выпускной квалификационной работе в первой главе был произведен аналитический обзор установок для создания пульсирующего давления, приведены плюсы и минусы, выбран формирователь пульсирующего давления на основе пропорционального распределителя с односторонним, с дисковым золотником механического управления посредством серводвигателя.
Далее во второй главе было проанализировано техническое задание, согласно условиям технического задания был произведен расчет теоретических характеристик распределителя потока, пропускная способность по трем разработанным методикам рассчитана теоретическая пропускная способность и дана оценка для требуемого отверстия. Была построена математическая модель площади сечения в зависимости от угла поворота золотника. Корректность расчета проверена по экспериментальным данным. При проверки по экспериментальным данным, третья методика расчета оказалась наиболее точной.
В третьей главе на основе предварительно созданной сборки в Autodesk Inventor, после экспортирования производилось моделирование с применением программ Solidworks Premium c дополнением Flow Simulation. В результате моделировался поток с шагом поворота 5 градусов для роста и падения давления по изначальным расчетам и габаритам (5мм), а также для теоретически вычисленных (7мм). По модели следует вывод, что пропускная способность выше, чем при теоретическом расчете.
Также была создана расчетная модель, для проектируемого пропорционального распределителя. При создании модели были вычислены критические коэффициенты, которые менялись в зависимости от поворота, вычислены пропускные способности формирователя в зависимости от поворота золотника. Также были оценены параметры пульсаций.
В четвертой главе произвелось заключительный этап проектирования формирователя, создание сборки с измененными деталями, подобраны материалы для уменьшения трения, доработана конструкция для предотвращения люфта.
