Проведення числового експерименту з гідроагрегату, який містить пасивні гасителі пульсацій різних типів, установлення впливу конструктивних параметрів апаратів і робочих параметрів на характеристики. Перевірення адекватності їх математичних моделей.
При низкой оригинальности работы "Поліпшення характеристик гідравлічних пасивних гасителів пульсацій у гідроагрегатах шляхом визначення їх раціональних параметрів", Вы можете повысить уникальность этой работы до 80-100%
Поліпшення характеристик гідравлічних пасивних гасителів пульсацій у гідроагрегатах шляхом визначення їх раціональних параметрівАналіз виконаних раніше робіт, повязаних з методикою проектування ПГП, показав, що в основі її лежать емпіричні залежності, одержання яких повязане з проведенням дорогих експериментів. У дисертаційній роботі використовуються результати, одержані за участю здобувача в ході виконання держбюджетної теми «Удосконалення гідравлічних і пневматичних силових систем і систем керування промислового призначення» (№ДР 0186001283, 1998-2003 р.). Дисертаційна робота базується на фундаментальних положеннях механіки рідини та газу, які дозволяють ураховувати хвильові процеси, вязкість та двохфазність РР; у роботі використані методи математичного і фізичного моделювання робочих процесів, що відбуваються в гідравлічних ПГП; теорія оптимізації систем, на підставі якої були визначені раціональні параметри ПГП. Уперше створено математичні моделі ГА з гідравлічними ПГП камерного й інтерференційного типу на підставі розробленої методики гідродинамічного розрахунку гідравлічної системи (ГС), в основі якої лежать декомпозиція ГС (розєднання її на узагальнені структурні елементи - гідравлічні вузли) і розрахунок несталих гідродинамічних (періодичних) процесів за допомогою методу Фурє; Результати проведених досліджень одержано здобувачем самостійно, серед них: на підставі розробленої методики гідродинамічного розрахунку ГС створено уточнені математичні моделі ГА з гідравлічними ПГП; уточнено класифікацію гідравлічних ПГП; досліджено вплив конструктивних параметрів гідравлічних ПГП, параметрів РР і робочих параметрів ГА на характеристики гасителів, визначено частотні діапазони їх ефективного застосування; розроблено і запропоновано практичні рекомендації щодо вибору типу, конструктивної схеми та геометричної форми проточної частини гідравлічних ПГП; розроблено методику, проведено експериментальні дослідження ГА з ПГП та оброблено їхні результати з науковим керівником; доповнено і удосконалено інженерну методику проектування гідравлічних ПГП.За критерій ефективності ПГП було прийнято коефіцієнт гасіння пульсацій тиску РР, що враховує ступінь зменшення амплітуди вхідних пульсацій тиску РР: , де , - відповідно, амплітуда пульсацій тиску РР на вході і виході ПГП. Було введено наступне позначення ПГП цих типів: - тип Ia - однокамерний ПГП зі звуженим патрубком на вході; Для кожної порожнини було складено рівняння обємного балансу витрат: , де - час, - коефіцієнт стискання РР, і - відповідно, обєм і-ї порожнини і тиск РР в ній, - кількість трубопроводів, що виходять із і-ї порожнини, - площі поперечних перерізів трубопроводів, які виходять з і-ї порожнини, - середні швидкості руху РР у трубопроводах, які виходять з і-ї порожнини, - ефективні площі каналів, які зєднує дану порожнину з іншими внутрішніми порожнинами вузла, - кількість каналів, що зєднує дану порожнину з іншими внутрішніми порожнинами вузла, - середня швидкість руху РР у каналах між порожнинами, - щільність РР. Розрахунком визначено частотні діапазони ефективного застосування розглянутих типів ПГП: для типу Іа - від 150Гц і вище; типу Іб - до 250Гц і нижче; типу ІІ - до 80Гц і вище 190Гц; типу ІІІ і IV - до 200Гц. У ході експерименту встановлено, що на величину коефіцієнта гасіння пульсацій тиску РР ПГП типів Іа і ІІ істотно впливає діаметр камери ПГП і діаметр умовного проходу трубопроводу (рис.Розроблено методику гідродинамічного розрахунку ГС, в основі якої лежать декомпозиція ГС (розєднання її на узагальнені структурні елементи схеми - гідравлічні вузли) і розрахунок несталих гідромеханічних (періодичних) процесів за допомогою методу Фурє. Розрахунком і експериментально встановлено, що застосування в ГА гідравлічних ПГП за умови змінювання тиску у широкому діапазоні дозволяє зменшити рівень його пульсацій в ГА від 1,5 до 15 разів. Установлено, що поза залежністю від типу гідравлічних ПГП, для ефективного гасіння пульсацій РР в ГА вони повинні встановлюватися близько до джерела коливань, тобто безпосередньо за насосом. Розрахунком установлено частотні діапазони ефективного застосування гідравлічних ПГП: однокамерний зі звуженим патрубком на вході - від 150Гц і вище, однокамерний зі звуженим патрубком на виході - до 250Гц і нижче, двокамерний з двома звуженими патрубками - до 80Гц і вище 190Гц, інтерференційні - до 200Гц. Найбільший вплив на коефіцієнт гасіння пульсацій тиску РР однокамерного ПГП зі звуженим патрубком на вході та двокамерного ПГП з двома звуженими патрубками мають діаметр їхньої камери та діаметр умовного проходу трубопроводу.
План
Основний зміст роботи
Вывод
Дисертаційна робота присвячена розвязанню науково - практичного завдання поліпшення характеристик гідравлічних ПГП шляхом удосконалення їхньої методики проектування, на основі розроблення їхніх уточнених математичних моделей із застосуванням методів оптимізації.
Проведені в дисертаційній роботі теоретичні й експериментальні дослідження дозволяють зробити наступні висновки.
1. Розроблено методику гідродинамічного розрахунку ГС, в основі якої лежать декомпозиція ГС (розєднання її на узагальнені структурні елементи схеми - гідравлічні вузли) і розрахунок несталих гідромеханічних (періодичних) процесів за допомогою методу Фурє. Цю методику використано при розробці математичних моделей ГА з гідравлічними ПГП різних типів. Адекватність математичних моделей установлено на основі порівняння результатів розрахунку з даними фізичного експерименту.
2. Розрахунком і експериментально встановлено, що застосування в ГА гідравлічних ПГП за умови змінювання тиску у широкому діапазоні дозволяє зменшити рівень його пульсацій в ГА від 1,5 до 15 разів.
3. Установлено, що поза залежністю від типу гідравлічних ПГП, для ефективного гасіння пульсацій РР в ГА вони повинні встановлюватися близько до джерела коливань, тобто безпосередньо за насосом.
4. Розрахунком установлено частотні діапазони ефективного застосування гідравлічних ПГП: однокамерний зі звуженим патрубком на вході - від 150Гц і вище, однокамерний зі звуженим патрубком на виході - до 250Гц і нижче, двокамерний з двома звуженими патрубками - до 80Гц і вище 190Гц, інтерференційні - до 200Гц. За цих умов коефіцієнт гасіння пульсацій тиску РР однокамерного ПГП зі звуженим патрубком на виході та двокамерного ПГП з двома звуженими патрубками у розглянутому частотному діапазоні значно нижче, ніж у однокамерного ПГП зі звуженим патрубком на вході. Найбільший вплив на коефіцієнт гасіння пульсацій тиску РР однокамерного ПГП зі звуженим патрубком на вході та двокамерного ПГП з двома звуженими патрубками мають діаметр їхньої камери та діаметр умовного проходу трубопроводу. Значення коефіцієнта гасіння пульсацій тиску РР інтерференційних ПГП, як і рекомендований частотний діапазон, здебільшого залежить від їх конструктивних параметрів і робочих параметрів ГА.
За умови дотримання стандартних зєднувальних розмірів маса ПГП всіх типів не перевищує середню масу серійного гідроапарату, який має аналогічний діаметр умовного проходу.
5. Теоретично й експериментально встановлено, що частота пульсацій РР на виході гідравлічних ПГП дорівнює частоті на їхньому вході, а амплітуда пульсацій залежить не тільки від схеми ПГП і його конструктивних параметрів, а також від робочих параметрів ГА: тиску, витрати і навантаження.
6. Розрахунковим шляхом визначено, що істотний вплив на характеристики гідравлічних ПГП мають параметри РР. При газовмісті РР від 0,5% і вище найбільш ефективне гасіння пульсацій РР відбувається в ПГП камерного типу, а при газовмісті РР до 1% - у ПГП інтерференційного типу.
7. Установлено, що застосування ПГП у ГА практично не знижує його надійність, але експлуатаційні характеристики ГА поліпшуються.
8. Розроблено комплекс програм і удосконалено інженерну методику проектування гідравлічних ПГП розглянутих типів, які дозволяють у залежності від умов роботи ГА зробити вибір типу гасителя, одержати його раціональні конструктивні параметри та забезпечити ефективне гасіння пульсацій РР у широкому діапазоні змінювання тиску і витрати в ГА. На базі цієї методики розроблено нову конструкцію ПГП інтерференційного типу, захищену патентом України.
9. Подальше поліпшення характеристик гідравлічних ПГП можливо за рахунок удосконалення проточної частини та послідовного установлення ПГП двох різних типів.
10. Результати роботи впроваджено у виробництво СП ЗАТ «ХЕМЗ - IPEC» (м. Харків), а також і у навчальний процес НТУ «ХПІ» за дисциплінами: «Гідропневмоавтоматика», «Надійність та експлуатація гідромашин і гідроприводів».
Список литературы
1. Андренко П.Н., Дмитриенко О.В., Асатрян Р.Я. Использование пульсаций давления рабочей жидкости в системах гидроприводов // Вестник Харьковского государственного политехнического университета. - Харьков: ХГПУ, 1997. - Вып. 7. - Ч. 2. - С. 35-37.
Здобувачем проведено аналіз причин виникнення пульсацій тиску РР в ГС.
2. Андренко П.Н., Дмитриенко О.В. Учет упругости рабочей жидкости при проектировании преобразователей пульсаций // Високі технології в машинобудуванні. - Харків: ХДПУ, 1999. - С. 15-17.
Здобувачем обґрунтовано межі змінювання вмісту нерозчиненого повітря в РР і запропоновано враховувати газовміст РР в математичних моделях ГА з гідравлічними ПГП.
3. Андренко П.Н., Клитной В.В., Дмитриенко О.В. Расчет пульсаций давления на выходе однокамерного преобразователя пульсаций // Вестник Национального технического университета Украины «Киевский политехнический институт». Машиностроение. - К., 1999. - Т. 1, вып. 36. - С. 87-93.
Здобувачем розроблено математичну модель ПГП однокамерного типу з звуженим патрубком на виході за допомогою графоаналітичного методу характеристик.
4. Дмитриенко О.В. Использование преобразователей пульсаций в системах гидроприводов // Резание и инструмент в технологических системах. - Харьков: ХГПУ, 1999. - Вып. 53. - С. 39-41.
5. Андренко П.Н., Дмитриенко О.В., Белоусов Э.В. Экспериментальное исследование преобразователей пульсаций // Вестник Харьковского государственного политехнического университета. - Харьков: ХГПУ, 2000. - Вып. 79. - С. 32-33.
Здобувач брав участь у розробленні методики, проведенні експериментальних досліджень ГА з ПГП інтерференційного типу та обробленні їхніх результатів.
6. Дмитриенко О.В. Определение параметров пульсаций рабочей жидкости на выходе объемной гидромашины // Вестник Харьковского государственного политехнического университета. - Харьков: ХГПУ, 2000. - Вып. 100. - С. 53 -55.
7. Дмитриенко О.В. Надежность преобразователей пульсаций // Вестник Национального технического университета Украины «Киевский политехнический институт». Машиностроение. - К., 2000. - Т. 1, вып. 38. - С. 154-157.
8. Андренко П.Н., Дмитриенко О.В. Блочное проектирование преобразователей пульсаций давления // Вісник Національного технічного університету «Харківський політехнічний інститут» - Харків: НТУ «ХПІ», 2001. - Вип. 129. - Ч. 2. - С. 200-208.
Здобувачем виконано декомпозицію гідравлічних ПГП на окремі конструктивні блоки та запропоновано використати блоковий принцип в інженерній методиці проектування ПГП.
9. Андренко П.Н., Дмитриенко О.В. Оптимизация математических моделей гидравлических пассивных гасителей пульсаций // Вестник Национального технического университета Украины «Киевский политехнический институт». Машиностроение. - К., 2002. - Т. 2, вып. 42. - С. 50-53.
10. Андренко П.М., Дмитрієнко О.В., Свинаренко М.С. Шляхи зменшення пульсацій тиску у системах гідроприводів, побудованих з використанням гідравлічного вібраційного контуру // Високі технології в машинобудуванні. - Харків: НТУ «ХПІ», 2004. - Вип. 2 (9). - С. 13-16.
Здобувачем запропоновано способи зменшення пульсацій тиску РР в ГА, обґрунтовано вибір типу ПГП для конкретного ГА.
11. Андренко П.М., Дмитрієнко О.В., Свинаренко М.С. Визначення параметрів гідроприводів, у яких доцільно використовувати пасивні гасники пульсацій і гідроапарати з вібраційною лінеаризацією // Механіка та машинобудування. - Харків, 2004. - №2. - С. 13-21.
Здобувачем виконано аналіз параметрів серійних ГА, в яких доцільно використовувати ПГП і визначені межі змінювання цих параметрів.
12. Андренко П.М., Дмитрієнко О.В. Математичні моделі і розрахункові дослідження гідравлічних гасителів і підсилювачів пульсацій тиску // Східно - Європейський журнал передових технологій. - Харків, 2004. - №5 (11). - С. 88-93.
Здобувачем розроблено математичні моделі ГА з різними гідравлічними ПГП на підставі нової методики гідродинамічного розрахунку ГС; проведено розрахункове дослідження впливу параметрів РР, робочих параметрів ГА і конструктивних параметрів ПГП на коефіцієнт гасіння пульсацій тиску РР.
