DisCollection.ru

Авторефераты и темы диссертаций


Модели пневмогидравлического ударного узла с учетом свойств формирователя импульса и нагрузки

Дерюшева Валентина Николаевна, 23.09.2009

 

1) момент переключения распределителей сливной и напорной магистралей;

2) величину хода поршня-бойка, на максимальную скорость поршня-бойка, а значит на энергию удара;

И это влияние не превышает 13%. При наличии деформации (разрушения) нагрузки цикл работы поршня-бойка пневмогидравлического ударного узла становится несимметричным, за счет потраченной энергии на деформацию (разрушения) нагрузки и время возвращения поршня-бойка в начальное положение увеличивается, что уменьшает амплитуду колебаний корпуса.

Рис. 8. График: скорости поршня-бойка (1); скорости корпуса (2); силы ударного импульса (3); перемещения поршня-бойка (4); перемещения корпуса (5); изменения линейного размера полости формирователя (6); деформации (разрушения) нагрузки (7) по времени с учетом колебаний корпуса, при нагрузке с координатным сопротивлением и:

а) упругой характеристикой формирователя;

б) вязкоупругой характеристикой формирователя.

Приведены результаты математического моделирования пневмогидравлического ударного узла с учетом колебаний корпуса и деформацией (разрушения) нагрузки (см. рис. 8), из которых видно, что влияние колебаний корпуса на работу ПГУУ оказывает несущественное.

Предложена уточненная инженерная методика последовательности разработки опытного образца ПГУУ оснащенных формирователем ударного импульса (рис. 9).

На основании идеи (Идея) составляется предварительная конструкция (П.К.) ПГУУ, для которой производится подробный анализ основных параметров конструктивной схемы (А.П.К.). Значение ранее известных параметров (Изв.) определяются из литературы (Лит.), а для определения неизвестных параметров (Неизв.) проводится эксперимент (Эксп.).

Следующим шагом для предварительной конструктции с полученными параметрами разрабатывается математическая модель (М.М.), которая учитывает все особенности работы ПГУУ. После этого производится исследование полученной математической модели (И. М. М.), результаты которой (Р.М.М.) сравниваются (Срав.) с поставленными техническими требованиями в идеи. Если полученные результаты математического моделирования не удовлетворяют требованиям (Нет), то уточняются параметры предварительной конструкции (У.П.П.К.), если же удовлетворяют (Да) – тогда на основе полученных конструктивных параметров разрабатывается документация опытного образца (Р.Д.О.О.).

После этого изготавливают опытный образец (О.О.) и проводят физические исследования (И.О.О.), результаты так же сравниваются с с поставленными техническими требованиями в идеи (Срав.), если физического исследования не соответствует требованиям (Нет), необходимо произвести корректировку конструкции опытного образца (К.К.О.О.), вернувшись на шаг разработки предварительной конструкции (П.К.). В противоположном случае (Да) производят дальнейшие необходимые исследования опытного образца (Д.И.О.О.) и отправляют новую продукцию в производство (Пр.).

Данная методика позволяет сократить сроки создания новой машины, трудовые и временные ресурсы, так как до разработки и создания опытного образца, исследования проводятся на математической модели.

На основе исследований математической модели предложена конструкция

Проведен эксперимент, с помощью которого было определено, что жесткость жидкостной среды в формирователе увеличивается нелинейно, что легко реализуется на математической модели, изменением функции, описывающей силу в формирователе, представив ее в зависимости от координаты изменения линейного размера полости формирователя.

Так же с помощью эксперимента было доказано, что у пластичных образцов присутствует упругая характеристика, и, наоборот, у упругих — пластичная.

Заключение

Среди существующих ударных узлов наиболее эффективными являются те, которые содержат промежуточный элемент между бойком и наголовником. В зависимости от области применения и вида нагрузки используются упругие и вязкоупругие промежуточные элементы.

Подробно рассмотрена новая конструктивная схема ПГУУ с формирователем ударного импульса. Определены основные параметры и их зависимости от конструктивного исполнения элементов ударного узла: газовой полости, потерь, возникающих при движении поршня-бойка и промежуточного бойка, формирователя ударного импульса, буферной полости, корпуса и амортизатора.

Показано, что при моделировании необходимо учитывать координату и скорость деформации нагрузки (обрабатываемой среды), которая характеризуется тремя силами сопротивления: постоянной, координатной и

Установлено, что на форму и длительность ударного импульса оказывают влияние свойства формирователя и нагрузки. Предложено три варианта формирователя: с упругим элементом, встроенным клапаном и дросселем.

Исследована математическая модель, учитывающая влияния колебаний корпуса и деформации (разрушения) нагрузки. Получены четыре формы ударного импульса при отсутствии деформации (разрушения) нагрузки. Определено влияние колебаний корпуса на работу ПГУУ и на неподвижное основание.

Определено, что на процесс формирования ударного импульса накладываются два ограничения: сила, образованная в формирователе, и сила сопротивления нагрузки. Если сила в формирователе постоянно больше силы сопротивления нагрузки, то формирователь не работает, а деформация (разрушение) нагрузки происходит как при бойке без формирователя. Если сила сопротивления нагрузки постоянно больше силы в формирователе, то деформация (разрушение) нагрузки не происходит, импульс образуется в формирователе как при отсутствии деформации (разрушения) нагрузки.

Предложена уточненная инженерная методика проектирования ПГУУ, включающая в себя математическое моделирование с последующей оптимизацией основных параметров ПГУУ и проведения экспериментов для ранее неизученных элементов до создания опытного образца.

В результате выполнения экспериментальных исследований показано, что при проектировании формирователя необходимо учитывать нелинейность изменения приведенной жесткости жидкости в формирователе с увеличением давления, а так же тот факт, что каждая нагрузка характеризуется упругой и пластической деформацией.

На основании выполненных исследований были сделаны следующие выводы:

Отсутствие формирователя приводит к получению ударного импульса, зависящего только от свойств нагрузки. Если нагрузка не деформируется (разрушается), амплитуда импульса будет стремиться к бесконечности.

Используя формирователь можно изменять форму и длительность импульса для одной и той же нагрузки, повышая эффективность удара.

Определено, что жидкость в формирователе имеет переменный модуль упругости. Наблюдается высокая скорость ее истечения при большом перепаде давления между полостью формирователя и газовой полостью. Предложена конструкция дросселя, которая понижает скорость истечения

Выяснено, что для любой нагрузки характерно упругая и пластическая деформация.

Установлено, что колебания корпуса оказывает не значительное влияние на подвижные элементы и энергию удара.

Основные результаты диссертационной работы изложены в следующих публикациях:

Дерюшева В. Н., Крауиньш П. Я. Модель первого каскада пневмогидравлического ударного механизма // Современные техника и технологии: Труды XII Международной научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых. – Томск: Изд. ТПУ, 2006  – т. 1.–С. 219–221.

Дерюшева В. Н., Крауиньш П. Я. Модель первого каскада пневмогидравлического ударного механизма // Проблемы механики современных машин: Материалы третьей международной конференции.  – Улан-Удэ: Изд-во ВСГТУ, 2006 – т. 1.– С. 182–184.

Дерюшева В. Н., Крауиньш П. Я., Сотников Н. Н. Влияние потерь на формирование энергии удара // Современные проблемы машиностроения: Труды III Международной научно-технической конференции. – Томск: Изд. ТПУ, 2006.–С.160–162

Дерюшева В. Н., Крауиньш П. Я., Яненко А. А. Исследование влияния отклонения корпуса на цикл работы пневмогидравлического ударного механизма // Современные техника и технологии: ХIII Международная научно-практическая конференция студентов, аспирантов и молодых ученых. – Томск: Изд. ТПУ, 2007 – т. 1.–С. 220–222.

Дерюшева В. Н., Крауиньш П. Я. Влияние потерь на формирование скорости в первом каскаде пневмогидравлическом ударном механизме. // Молодые ученые Сибири: Материалы Всероссийской молодежной научно-практической конференции. – Улан-Удэ: Изд-во ВСГТУ, 2007. – С. 145–147.

Дерюшева В. Н., Крауиньш П. Я. Моделирование пневмогидравлического ударного узла // Современные техника и технологии: Сборник трудов XIV Международной научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых. – Томск: Изд. ТПУ. – 2008 – Т. III.–С.273–275.

Дерюшева В. Н., Крауиньш П. Я. Влияние изменения массы корпуса на цикл работы пневмогидравлического ударного узла // Известие вузов. Горный журнал 2008 – №7 – С. 80–84.

Дерюшева В. Н., Крауиньш П. Я. Формирование ударного импульса в зависимости от исполнения промежуточной полости пневмогидравлического ударного узла. // Современные проблемы машиностроения: труды IV Международной научно-технической конференции. — Томск: Изд. ТПУ, 2008. — С. 455–459.

Свидетельство на регистрацию программы на ЭВМ 2008614693. Моделирование пневмогидравлического ударного узла/ Крауиньш П. Я., Дерюшева В. Н.; заявитель и правообладатель Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Томский политехнический университет.  – N 2008613544; заявл. 30.07.2008.; зарегистр. 30.09.2008.