Целью магистерской диссертации является систематизация и закрепление
теоретических знаний, полученных за весь курс обучения, а также, произвести
патентный обзор и рассчитать необходимые параметры для исследование гидродинамических характеристик пресса усилием 1000 кH.
На экспериментальной установке с механическим управлением исследовано воздействие нестационарности на частоту колебаний выходного звена течением рабочей жидкости. В магистерской диссертации описано сравнение результатов вычисленных экспериментальных методом и
результатов,полученных в ходе математического моделирования. Во время выполнения численных экспериментов описанная не стационарность в
структурной схеме гидропривода определена с помощью звена запаздывания. Данные запаздывания рассчитываетсяиз условия понижения частоты колебаний выходного звенав √2 раз. Вычисленные данные имеют
научную новизну, поскольку в них описано воздействие нестационарности течения рабочей жидкости на динамику гидропривода экспериментальной установки с дроссельным регулированием.
Гидравлический привод-совокупность устройств, предназначенных для
приведения в движение машин и механизмов посредством гидравлической
энергии.
Гидропривод представляет собой своего рода «гидравлическую вставку»
между приводным двигателем и нагрузкой (машиной или механизмом) и выполняет те же функции, что и механическая передача и т.д.).
Основная функция гидропривода, как и механической передачи, т.е. преобразование механическойхарактеристики приводного двигателя в соответствии с требованиями нагрузки (преобразование вида движения выходного звена двигателя, его параметров, а также регулирование, защита от перегрузок и
др.). Другая функция гидропривода –это передача мощности от приводного двигателя к рабочим органам машины (например, в одноковшовом экскаваторе
—передача мощности от двигателя внутреннего сгорания к ковшу или к гидро-6
двигателям привода стрелы к гидродвигателям поворота башни и т.д.).
К основным преимуществам гидропривода относятся:
- возможность универсального преобразования механической характеристики приводного двигателя в соответствии с требованиями нагрузки;
- простота управления и автоматизации;
- простота предохранения приводного двигателя и исполнительных
органов машин от перегрузок; например, если усилие на штоке гидроцилиндра
становится слишком большим (такое возможно, в частности, когда шток, соединённый с рабочим органом, встречает препятствие на своём пути), то давление в гидросистеме достигает больших значений —
тогдасрабатываетпредохранительныйклапанвгидросистеме, и после этого жидкость идёт на слив в бак, и давление уменьшается;
- надёжность эксплуатации;
- широкий диапазон бесступенчатого регулирования скорости выходного звена;
- большая передаваемая мощность на единицу массы привода; в
частности, масса гидравлических машин примерно в 10-15 раз меньше массы
электрических машин такой же мощности;
- самосмазываемость трущихся поверхностей при применении минеральных и синтетических масел в качестве рабочих жидкостей; нужно отметить, что при техническом обслуживании, например, мобильных строительно-дорожных машин на смазку уходит до 50% всего времени обслуживания машины, поэтому самосмазываемость гидропривода является серьёзным преимуществом;
- возможность получения больших сил и мощностей при малых размерах и весе передаточного механизма;
- простота осуществления различных видов движения — поступательного, вращательного, поворотного;
- возможность частых и быстрых переключений при возвратно-поступательных и вращательных прямых и реверсивных движениях;7
- возможность равномерного распределения усилий при одновременной передаче на несколько приводов;
- упрощённость компоновки основных узлов гидропривода внутри
машин и агрегатов, в сравнении с другими видами приводов.
К недостаткам гидропривода относятся:
- утечки рабочей жидкости через уплотнения и зазоры, особенно при
высоких значениях давления в гидросистеме, что требует высокой точности изготовления деталей гидрооборудования;
- нагрев рабочей жидкости при работе, что приводит к уменьшению
вязкости рабочей жидкости и увеличению утечек, поэтому в ряде случаев необходимо применение специальных охладительных устройств и средств тепловой
защиты;
- более низкий КПД, чем у сопоставимых механических передач;
- необходимость обеспечения в процессе эксплуатации чистоты рабочей жидкости, поскольку наличие большого количества абразивных частиц в
рабочей жидкости приводит к быстрому износу деталей гидрооборудования,
увеличению зазоров и утечек через них, и, как следствие, к снижению объёмного КПД;
- необходимость защиты гидросистемы от проникновения в неё воздуха, наличие которого приводит к нестабильной работе гидропривода, большим гидравлическим потерям и нагреву рабочей жидкости;
- пожароопасность в случае применения горючих рабочих жидкостей, что налагает ограничения, например, на применение гидропривода в горячих цехах;
- зависимость вязкости рабочей жидкости, а значит и рабочих параметров гидропривода, от температуры окружающей среды;
- в сравнении с пневмо- и электроприводом — невозможность эффективной передачи гидравлической энергии на большие расстояния вследствие
больших потерь напора в гидролиниях на единицу длины.8
Современные электрогидравлические следящие приводы (ЭГСП) имеют
широкое применение во многих различных отраслях управления разнообразными объектами, таких как самолеты, автоматизированные комплексы, энергетические высокопроизводительные установки, роботы, подъемно–
транспортные машины и другие технические устройства [1]. С развитием новых технологии необходимо повышать требования к характеристикам и
устройству ЭГСП. Например, с повышением требований к авиационным гидроприводам во многом связано с появлением высокоманевренных неустойчивых
и малоустойчивых самолетов.
Изменения связаны с необходимостью исполнения процессов управления
с малыми амплитудами сигналов, составляющих десятые и сотые доли процента номинальных значений сигнала [2]. При таких низких по амплитуде сигналах
регулирование скорости выходного звена (штока гидроцилиндра) ЭГСП происходит в окрестности близких к нулю смещениях золотника. По многочисленным расчетам и экспериментальным исследованиям можно предположить, что
в этих участках происходит неустойчивость ЭГСП. Несмотря на это, с возрастанием смещения золотника от исходного положения ЭГСП может быть устойчивым, об этом мы можем сделать выводы благодаря проведенным расчетам,
которые были произведены нелинейным, также и по линейным математическим моделям.
На отличие результатов экспериментов, проведенных с реальными ЭГСП,
от теоретических исследований влияет вид и параметры характеристик, описывающих диссипативные процессы в гидроприводе с нагруженным выходным
звеном. Следует заметить, что математические модели гидроприводов с дроссельным регулированием обычно рассматривают в сосредоточенных параметрах, принимая квазистационарные значения коэффициентов в уравнениях, описывающих течение жидкости в окнах и каналах золотникового распределителя.
Вычисленная с помощью таких моделей собственная частота выходного звена
гидропривода получается приблизительно в 1,5 раза больше экспериментальных
значений. Указанное отличие расчетных и экспериментальных значений собственных частот гидроприводов с дроссельным регулированием неоднократно
отмечалось в ряде литературных источников, рассмотренных в [3].
Неопределенность причин не соответствия вычисляемых и наблюдаемых
при экспериментах собственных частот гидропривода препятствует решению
задачи о скрытых в нем колебаниях [4]. Эти причины существенно препятствуют более точному объяснению подбора критерия, характеризующего динамику гидропривода. Подобранный критерий необходимо использовать при разработке и выполнении алгоритма многокритериальной оптимизации структуры
и необходимых параметров предназначенного для проектируемого гидропривода.
Для выполнения поставленных задач по магистерской диссертации по иследование гидродинамических характеристик пресса усилием 1000 кН. были выполнены следующие пункты:
1. Произведен обзор патентной литературы. В данном разделе представлены новые конструкции приспособлений;
2. Описание работы гидрсистемы;
3. Энергетический расчет. Подобраны геометрические размеры гидродвигателей и были предварительно определены потери в гидроаппаратах, т.е. гидравлические КПД;
4. Гидравлический расчет. Рассчитаны гидравлические к.п.д. участков гидросистемы. Расчет показал, что система спроектирована правильно;
5. В спецчасти был сделан расчет прочности штока, расчет устойчивости выдвинутога штока, расчет минимальной толщины стенки гильзы цилиндра и расчет винтового соединения для крепления крышек. Все заданные условоя выполнены.
6. Представленные в данной магистерской диссертационной работе по исследованию гидродинамических характеристик пресса усилием 1000kH материалы имеют научную новизну, так как в них рассматриваются влияние нестационарного течения рабочей жидкости в золотниковом распределителе на параметры автоколебаний, происходящих в гидроприводе с дроссельным регулированием. Кроме того, была найдена вероятность происхождения странного аттрактора и перехода от автоколебаний к расходящемуся процессу.
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
