авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ

Pages:   || 2 | 3 | 4 |

Методы расчёта и проектирования аксиально-поршневых гидромашин силовых регулируемых гидроприводов

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи


ВОРОНОВ Сергей Андреевич

МЕТОДЫ РАСЧЁТА И ПРОЕКТИРОВАНИЯ

АКСИАЛЬНО-ПОРШНЕВЫХ ГИДРОМАШИН

СИЛОВЫХ РЕГУЛИРУЕМЫХ ГИДРОПРИВОДОВ






Специальность 05.02.02 – Машиноведение, системы приводов

и детали машин

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

доктора технических наук

Ковров - 2008



Работа выполнена на кафедре Гидропневмоавтоматики и гидропривода государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Ковровская государственная технологическая академия имени В.А.Дегтярёва».

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор Спиридонов Е. К.
доктор технических наук, профессор Панюхин В. В.
доктор технических наук, профессор Кобзев А. А.

Ведущая организация – ОАО «Завод имени В.А. Дегтярёва»

Защита состоится 25 марта 2009г. в 15 часов на заседании диссертационного совета Д 212.090.01 в ГОУ ВПО «Ковровская государственная технологическая академия им. В.А.Дегтярёва» по адресу:

601910, Владимирская область, г. Ковров, ул. Маяковского, 19.

С диссертацией можно ознакомиться в научно-технической библиотеке ГОУ ВПО «КГТА им. В.А.Дегтярёва».

Отзывы на автореферат диссертации в двух экземплярах, заверенных печатью, просим направлять по вышеуказанному адресу ученому секретарю диссертационного совета.

Автореферат разослан __ ___________ 2009г.

Учёный секретарь

диссертационного совета,

кандидат технических наук, доцент Е.Ю. Пантелеев




ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ


Актуальность проблемы. Конкурентоспособность, техническое совершенство и функциональные возможности современных гидрофицированных рабочих машин и оборудования в значительной мере определяются техническими характеристиками используемых в них аксиально–поршневых силовых регулируемых гидравлических приводов. Постоянно растущие требования к рабочим нагрузкам, точности позиционирования, скоростям и ускорениям движения рабочих органов этих машин вызывают необходимость дальнейшего инновационного развития гидропривода, связанного с повышением удельной мощности, К.П.Д., надёжности и других показателей качества их основных элементов - аксиально–поршневых гидромашин (АПГМ). Реализация этих тенденций путём использования, в частности, высокого рабочего давления жидкости в настоящее время приводит к повышению объёмных и механических потерь, нагрузок и износа пар трения АПГМ и, тем самым, снижению К.П.Д., уменьшению диапазона и точности функционирования, ухудшению надёжности их работы и, в целом, снижению качества гидроприводов. Следует отметить, что при существующей тенденции дальнейшего повышения давления жидкости отрицательное влияние данных факторов на показатели качества работы АПГМ и силовых регулируемых гидроприводов будут возрастать.





Таким образом, сформировалась актуальная научно – техническая проблема повышения качества силовых регулируемых гидравлических приводов с АПГМ. Решение данной проблемы, в настоящее время, прежде всего связано с повышением эффективности существующего процесса проектирования этих гидроприводов и их элементов.

В этих условиях известные методы расчёта и проектирования АПГМ, базирующиеся, как правило, на упрощённых и полуэмпирических зависимостях и моделях, отражающие в большинстве случаев установившиеся режимы работы, не позволяют обеспечивать при проектировании необходимое качество гидромашин и гидроприводов в целом, в связи с чем увеличивается время на доводку опытных образцов и освоение серийного производства.

Поэтому перспективным направлением решения проблемы повышения качества силовых регулируемых гидроприводов является разработка и совершенствование методов расчёта и проектирования АПГМ, входящих в их состав.

Существующее противоречие между практической потребностью в повышении удельной мощности, К.П.Д. и надёжности АПГМ и силовых регулируемых гидроприводов, с одной стороны, и ограниченными возможностями известных методов их расчёта и проектирования, с другой, определяют актуальность исследований в этом направлении.

Данная работа, посвящённая решению проблемы повышения качества создаваемых силовых регулируемых аксиально-поршневых гидроприводов и реализующая указанное направление, содержит научно обоснованные технические решения, внедрение которых вносит значительный вклад в развитие отечественного гидроприводостроения, играющего важную роль в экономике и обеспечении обороноспособности страны.

Цель работы. Повышение качества силовых регулируемых гидроприводов за счёт совершенствования методов расчёта и проектирования АПГМ на основе формализации функционирования гидромашин как кинематически сложных механизмов с элементами различной физической природы.

Задачи исследований.

  1. Разработка логических схем и методик проектирования силовых регулируемых гидроприводов и АПГМ.
  2. Построение системы математических моделей АПГМ как кинематически сложных механизмов с элементами различной физической природы и различным уровнем идеализации протекающих в них процессов.
  3. Разработка методов расчёта и методики определения оптимальных параметров АПГМ.
  4. Создание программного обеспечения методов расчёта АПГМ.
  5. Проверка адекватности методов расчёта и проектирования АПГМ.
  6. Разработка методик экспериментальной оценки технических показателей работоспособности АПГМ.
  7. Разработка на основе результатов расчётно-экспериментальных исследований новых конструктивных решений АПГМ.

Методы исследований. При разработке и исследованиях в диссертационной работе использованы основные положения механики жидкости и газа, теоретической механики, теории машин и механизмов, деталей машин, теории объёмных гидромашин и гидроприводов, теории обыкновенных дифференциальных уравнений, методов математического моделирования, оптимизации, экспериментальных исследований. Достоверность и обоснованность полученных научных результатов подтверждаются корректностью использования известных научных положений математики, механики, гидравлики, результатами расчётных и экспериментальных исследований, практикой проектирования АПГМ и создания силовых регулируемых гидроприводов.

Научная новизна работы заключается в следующем.

1. Разработаны логические схемы проектирования силовых регулируемых гидроприводов и АПГМ, включающие:

  • алгоритм проектирования силовых регулируемых гидроприводов с АПГМ, обеспечивающий возможность корректировки параметров и структуры АПГМ и гидропривода на каждом этапе проектирования;
  • алгоритм проектирования АПГМ, отражающий возможность максимального использования существующей номенклатуры АПГМ с учётом условий и режимов работы гидромашин в гидроприводе.

2. Реализован системный подход к описанию функционирования АПГМ как кинематически сложных механизмов с элементами различной физической природы, заключающийся в совместном использовании математических аппаратов механики и гидравлики.

3. Разработана система математических моделей различного уровня идеализации, отражающих особенности конструкции и функционирования АПГМ и соответствующих решаемым задачам на отдельных этапах процесса проектирования.

4. Предложена методика определения оптимальных параметров АПГМ на основе исследования протекающих в них процессов.

5. Разработаны методы расчёта элементов АПГМ и полученные на этой основе средства коррекции их технических характеристик.

6. Разработаны методики и программное обеспечение для реализации проектных процедур в рамках предложенной логической схемы проектирования АПГМ.

Практическая ценность работы. Разработаны основы методического обеспечения расчётов и проектирования АПГМ, позволяющие:

  • повысить качество АПГМ и гидроприводов, а также снизить затраты времени и средств на их разработку за счёт автоматизации расчётов и учёта на стадии проектирования гидромашин динамического взаимодействия их элементов;
  • осуществить выбор конструктивных параметров АПГМ, обеспечивающих требуемые выходные характеристики гидромашины и гидропривода;
  • улучшить существующие, разработать и исследовать новые конструкции АПГМ, отвечающие современным требованиям к силовым регулируемым гидроприводам.


Реализация и внедрение результатов работы. Основные положения и результаты исследований, полученные в диссертационной работе, использованы при проведении научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ по проектированию, модернизации и доводке аксиально-поршневых гидромашин с наклонным блоком цилиндров и наклонным диском, а также при разработке и освоении серийного производства аксиально-поршневых гидроприводов различного назначения, на ряде предприятий, среди которых ОАО «Ковровский электромеханический завод», ФГУП «ВНИИ «Сигнал», Кирово-Чепецкий химический комбинат, ООО «Экскаваторный завод «Ковровец», КБ «Арматура» – филиала ГКНПЦ им. М.В. Хруничева и другие.

Предложенные и научно обоснованные методы расчёта АПГМ, математические модели ходовой части АПГМ и критериальные уравнения распределительного узла, результаты расчётов оптимальных размеров блока цилиндров, поршней и распределительных дисков, алгоритмы проектирования АПГМ и гидроприводов, методы выбора АПГМ и их испытаний нашли применение в разной степени в следующих промышленных образцах и новых разработках:

  • аксиально - поршневых гидромашинах с наклонным блоком цилиндров и наклонным диском с рабочими объёмами соответственно 3, 9, 16, 32, 140 см3/оборот и 9, 15, 33, 89, 112, 300 см3/оборот;
  • партии аксиально - поршневых гидромашин с рабочим объёмом 16 см3/оборот для испытательных стендов;
  • аксиально - поршневых гидроприводах поворота платформы и стрелоподъёмных механизмов экскаваторов ЭО – 4225А-06, ЭО – 4225А - 07, ЕТ–26;
  • аксиально-поршневом насосе гидростанции насоса крови;
  • электрогидравлических системах установок формообразования бесшовных соединительных деталей для трубопроводов космических объектов и наземных систем;
  • аксиально - поршневых силовых регулируемых гидроприводах новых образцов систем наведения и валочно – пакетирующей машины EF – 26, находящихся в разработке;
  • учебном процессе специальностей 121100 «Гидравлические машины, гидроприводы и гидропневмоавтоматика» и 071800 «Мехатроника» ГОУ ВПО «КГТА им. В.А. Дегтярёва».

Основные защищаемые положения диссертации:

  • логические схемы проектирования, включающие алгоритмы проектирования АПГМ и силовых регулируемых гидроприводов с АПГМ;
  • системный подход к описанию функционирования АПГМ как кинематически сложных механизмов с элементами различной физической природы;
  • система математических моделей различного уровня идеализации, отражающих особенности конструкции и функционирования АПГМ;
  • методика определения оптимальных параметров АПГМ, разработанная на основе исследования протекающих в них процессов;
  • методы расчёта элементов АПГМ и полученные на этой основе средства коррекции их технических характеристик;
  • методики и программное обеспечение для реализации проектных процедур в рамках предложенной логической схемы проектирования АПГМ;
  • результаты расчётных и экспериментальных исследований АПГМ и гидроприводов, полученные рекомендации и конструктивные решения узлов и деталей, результаты внедрения выполненных исследований в промышленные образцы и новые разработки.

Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на следующих научно-технических конференциях: всесоюзной научно-технической конференции «Новое в проектировании и эксплуатации гидроприводов и систем гидропневмоавтоматики (Ленинград, 1981 г.), научно-технических конференциях Владимирского политехнического института «Учёные института – народному хозяйству» (Владимир, 1984, 1985.), XXV научно-технической конференции Владимирского политехнического института «Научные исследования института – техническому и культурному прогрессу» (Владимир, 1990г.), всесоюзной научно-технической конференции Ассоциации специалистов промышленной гидравлики и пневматики «Проектирование, производство и эксплуатация систем гидропневмопривода, гидропневмоавтоматики, гидропневмомашин и их компонентов» (Киев, 1991г.), XIV, XV, XVI, XVII научно-технических конференциях Ковровского технологического института (Ковров, 1992, 1993, 1994, 1995г.), международной научно-технической конференции «Гидропневмоавтоматика и гидропривод» (Ковров, 1995г.), всероссийской научно-технической конференции «Системы управления – конверсия – проблемы» (Ковров, 1996г.), международных научно-технических конференциях «Гидромеханика, гидромашины, гидроприводы и гидропневмоавтоматика» (Москва, 1996, 2000г.), международной научно-технической конференции «Гидравлика и пневматика – 98» (Брно, Чехия, 1998 г.), всероссийской научно-технической конференции «Пневмоавтоматика – 99» (Москва, 1999 г.), III международной научно-технической конференции «Управление в технических системах – XXI век» (Ковров, 2000 г.), международной научно-технической конференции «Проблемы транспортных и технологических комплексов» (Нижний Новгород, ГТУ, 2002 г.), международных научно-технических конференциях «Системные проблемы качества, математического моделирования и информационных технологий» (Ковров – 1999, 2000 г., Сочи – 2004 г.).

Публикации. По результатам выполненных исследований опубликовано самостоятельно или в соавторстве более 60 работ, в том числе одна монография, 9 работ в ведущих рецензируемых научных журналах и изданиях, 11 патентов и авторских свидетельств на изобретения и полезные модели, 15 тезисов докладов на всесоюзных, международных и всероссийских научно-технических конференциях.

Структура и объём диссертации. Диссертация состоит из введения, шести глав, заключения, списка литературы и приложений, изложенных на 272 страницах машинописного текста, включая 77 рисунков, 4 таблицы и списка литературы из 186 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность исследуемой проблемы, сформулированы цель и методы исследований, научная новизна и практическая ценность полученных результатов, основные защищаемые положения диссертации, приведены сведения о внедрении и апробации результатов, структуре и объёме диссертации, дано краткое содержание глав диссертации.

В первой главе на основе работ, выполненных учёными и инженерами МГТУ им. Н.Э.Баумана, ФГУП «ЦНИИАГ», МАДИ (ТУ), БГТУ «Военмех» им. Д.Ф.Устинова, ФГУП «ВНИИ «Сигнал», ОАО «Ковровский электромеханический завод» и других организаций, в том числе работ Б.К.Чемоданова, В.Н.Прокофьева, А.В.Кулагина, Т.М.Башта, К.В.Фролова, С.А.Ермакова, А.М.Потапова, Ю.М.Орлова, Р.М.Пасынкова и других авторов, проведён анализ состояния, перспектив и проблем применения и развития конструкций, условий работы, методов расчёта и проектирования современных АПГМ силовых регулируемых гидроприводов.

Одним из наиболее перспективных направлений развития современного гидроприводостроения считается создание объёмных силовых регулируемых гидроприводов с роторными аксиально–поршневыми гидромашинами. Они получили широкое применение в электрогидромеханических системах станков, строительных и дорожных машин, в системах наведения различных видов вооружения и военной техники и других технических объектах (рис.1).

 Обобщённая структурная схема-0

Рис. 1. Обобщённая структурная схема электрогидромеханической системы

ГП – силовые регулируемые гидропривода; ГМi – аксиально - поршневой гидромотор; Н – аксиально-поршневой насосный агрегат; ИС – измерительная система; УС – управляющая система; ИЭ – источник энергии; МПi – механическая передача; ОРi - объект регулирования; - управляющий сигнал; qi - входной сигнал ГП, i- регулируемый сигнал; ДД и ДУ -датчики давления и регулируемого сигнала.

В соответствии с установившимися в настоящее время тенденциями развития этих отраслей очевидным направлением инновационного развития данных гидроприводов является повышение их удельной мощности, что реализуется за счёт применения высокого давления жидкости с использованием в качестве базовых элементов аксиально-поршневых насосов и гидромоторов повышенной удельной мощности. Такое техническое решение привело к ухудшению ряда показателей качества АПГМ: снижению объёмного и механического К.П.Д., увеличению минимально устойчивой частоты вращения вала и крутящего момента страгивания, повышению минимального времени изменения рабочего объема, характеризующего быстродействие АПГМ. Полученная тенденция изменения данных показателей является следствием повышенных потерь мощности в парах трения скольжения, особенно блок цилиндров – торцевой распределитель, поршни – стенки цилиндров, являющихся наиболее ответственными и типичными узлами данных гидромашин. Кроме того, в этих парах имеет место неравномерность локального износа сопряженных поверхностей, что приводит к снижению герметичности рабочих камер и распределительного узла, образованию сложной картины трения между ними, снижению устойчивости движения блока цилиндров, дополнительному загрязнению рабочей жидкости и другим нежелательным явлениям.

Приведены особенности и недостатки общепринятых методов проектирования, расчёта и математических моделей АПГМ. Известные методы расчёта и математические модели АПГМ, как правило, описывают установившиеся режимы работы и основываются на упрощенных физических моделях узлов и полуэмпирических зависимостях, что не позволяет с достаточной достоверностью рассчитать оптимальные соотношения между параметрами элементов гидромашины. Отмечено, что процесс проектирования АПГМ представляет собой итеративный процесс, позволяющий постепенным улучшением первоначального варианта гидромашины (чаще опытным путём) подойти к варианту, удовлетворяющему заданным требованиям.

На основании результатов анализа конструкций, особенностей работы, методов проектирования и расчёта АПГМ сформулированы цель работы и поставлены задачи исследований.

Вторая глава посвящена разработке методических основ проектирования силовых регулируемых гидроприводов с АПГМ.



Pages:   || 2 | 3 | 4 |
 

Похожие работы:







 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.