Низкая цена
Всего 249a за скачивание одной диссертации
Скидки
75 диссертаций за 4900a по акции. Подробнее
О проекте

Электронная библиотека диссертаций — нашли диссертацию, посмотрели оглавление или любые страницы за 3 рубля за страницу, пополнили баланс и скачали диссертацию.

Я впервые на сайте

Отзывы о нас

Разработка и исследование электрогидравлического следящего привода для испытаний арматуры железобетонных конструкций и их элементов : диссертация ... кандидата технических наук : 05.04.13

Год: 2006

Номер работы: 131608

Автор:

Стоимость работы: 249 e

Без учета скидки. Вы получаете файл формата pdf

Оглавление и несколько страниц
Бесплатно

Вы получаете первые страницы диссертации в формате txt

Читать онлайн
постранично
Платно

Просмотр 1 страницы = 3 руб



Оглавление диссертации:

4.6. Выводы Общие выводы Список литературы Приложения 151 152 154 161 УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ Cjf - жесткость каната, Н/м; й?др - диаметр дросселя, м; е - эксцентриситет, м; F - рабочая площадь поршня, м ; g - ускорение свободного падения, м/с ; Я - текущая величина зазора, м; Н^ - разность радиусов цапфы и штока в гидроопоре, м; h - потери напора в местных сопротивлениях, м; h - текущий зазор между соплом и заслонкой, м; h - текущая величина безразмерной напорной характеристики; i к ток управ

ВВЕДЕНИЕ В настоящее время, несмотря на значительные успехи в области методов расчета конструкций на прочность и определения механических свойств материалов, важной проблемой является проведения экспериментальных исследований, с помощью которых можно было бы определить несущую способность конструкций с учетом всего многообразия комплексного воздействия эксплутационных факторов. Основные данные о прочности материалов, полученные по результатам экспериментальных исследований в условиях, близк

1.1. Обзор схем гидроприводов испытательных машип Основной нричиной применения гидропривода в испытательных машинах является необходимость формирования больших нагрузок (до 1000

кН) при испытаниях образцов конструкций и их элементов. Это связано с нрименением, в настояш;ее время, в машиностроении все более современных высокопрочных материалов, характеристики которых значительно превосходят характеристики материалов, использовавшихся ранее. Первоначально ставилась достаточно простая за

1.2. Оценка необходимости применения гидростатических опор на штоке поршня гидроцилиндра В связи с особенностями режимов работы гидропривода испытательной машины к уплотнительным элементам ГЦ предъявляются противоречивые требования. С одной стороны, для обеспечения больших нагрузок на испытуемое изделие необходимо достаточно высокое давление в гидросистеме (20 МНа и выше). Вследствие этого, требуется применение контактных уплотнений, которые делают систему герметичной, но приводят к в

1.3. Выводы 1. В испытательных машинах для моделирования сложных динамических законов нагружения арматуры железобетонных конструкций целесообразно нрименять электрогидравлический следяш;ий нривод. 2. Гидроцилиндры иснытательных машин, обеспечивающие сложные динамические законы нагружения, целесообразно снабжать гидростатическими онорами, а не контактными уплотнениями.

ГЛАВА 2. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ И РАСЧЕТ ГИДРОСТАТИЧЕСКИХ ОИОР ДЛЯ ШТОКА ГИДРОЦИЛИНДРА Ири математичес

Перед составлением математической модели ГО целесообразно предварительно оценить допущения, при которых составляются исходные уравнения. Рассмотрим смазочного слоя: 1. Смазочное вещество рассматривается как сплошная среда. Границы применимости этой основной в гидромеханике гипотезы традиционные допущения, принимаемые в теории оцениваются с помощью критерия Кнудсена к= n - где / - средняя длина свободного нробега молекулы жидкости, Н^ толщина зазора, заполненного жидкостью. Среда счи

Рассмотрим гидроцилиндра схему расположения поперечного сечения штока относительно такого же сечения цапфы ГО в декартовой системе координат (рис.

2.2). При этом ось Оу на рис.

2.2 направлена перпендикулярна плоскости рисунка. Мгновенное состояние жидкости в каждой точке зазора определяют четыре переменных: давление р и три составляющих вектора скорости жидкости V , Д' V , V , которые связаны между )/ 2 собой уравнением неразрывности и уравнениями Навье-Стокса. Для устан

2.3. Толщина смазочного слоя в гидростатической опоре Толщина смазочного слоя зависит от взаимного расположения штока и корпуса ГО, показанного на рис.

2.2. Для этого случая получаем следующее уравнение (

2.10) C S (^)cos' O где е/ к эксцентриситет, в котором у^^ - координата точки поворота штока.

Под действием внешней нагрузки Р шток поворачивается на угол у (рис.

2.1). При этом зазор в гидростатических опорах изменяется, что приводит к возникновению сил Р i ^ -^ о' 'Стремящихся вернуть шток в исходное положение. Эти силы можно вычислить с помощью интеграла У In /=/^^, г = 1 2. , ОО Уравнение сил, действующих на шток, имеет вид Кроме уравнения сил, должен выполняться баланс расходов Q и Q жидкости, втекающей в ГО через все дроссели и вытекающей на границах щели ГО, т.е. О =0

2.5. Определение динамических характеристик гидростатической оноры Чтобы учесть влияние динамических режимов работы гидроцилиндра на клиновидность зазора в ГО, рассмотрим движение штока нри внешнем возмущающем радиальном воздействии. Учитывая уравнение баланса сил (

2.11), шток будет совершать вращательное движение вокруг некоторой точки О, которая будет расположена между двумя ГО (см. рис.

2.1). Тогда уравнение движения штока составим с помощью уравнения вращения твердого тела в

2.6. Составление унрощенной модели гидростатической опоры. Определение статических характеристик В связи со сложностью составления и расчета изменяющейся во времени конечно-элементной модели в снециализированных программных пакетах, получим характеристики гидроопоры при определенном положении 40 штока поршня в осевом направлении, а затем и при движуш;емся поршне. Также, характеристики ГО, полученные при предварительном расчете, будут являться начальными условиями для расчета задачи в прогр

2.7. Решение уравнений течения жидкости в гидростатической опоре в программном комплексе STAR CD Проведенные в п.

2.6 расчеты были сделаны для зазора в гидроопоре, образованного при параллельном смещении оси штока относительно оси цапфы. В действительности, при нагружении штока внешней радиальной силой, зазор будет принимать клиновидную форму вследствие перекоса штока. При этом характеристики гидроопоры могут существенно измениться. Для вычисления характеристик ГО, учитывающего клинови

2.7.1. Основные сведения о программном комплексе STAR CD Программный комплекс STAR-CD, является одним из ведущих мировых пакетов так называемого "тяжёлого класса" CFD (Computational Fluid Dynamics), предназначенный для анализа гидрогазодинамических процессов в промышленности, на транспорте, в окружающей среде и т.п. Комплекс содержит высокопроизводительный решатель для трёхмерных уравнений Навье-Стокса. Соответствующие разностные уравнения строятся методом конечных объёмов. При это

В структуру программного комплекса STAR CD входят решатель STAR, пре/постпроцессор ProSTAR и компилятор языка FORTRAN. ProSTAR представляет собой пре/постпроцессор STAR CD. Нрепроцессор представляет собой систему STAR GUIde, которая построена таким образом, чтобы последовательно вести пользователя пакета по всем этапам создания модели - от построения сетки до получения решения и обработки результатов. Средства обработки результатов (постпроцессинга) позволяют отображать векторные и скалярны

Для решения задачи предварительно создается геометрическая модель расчетной области. Ее размеры показаны на рис.

2.3 (размеры даны в мм). Из условия симметрии решаемой задачи относительно оси Оу и для сокраш;ения времени расчета строилась половина расчетной области ГО. В пакете STAR CD расчетная геометрия выглядит, как показано на рис.

2.4. Затем полученная область решения разбивается на большое число многогранных контрольных объемов или ячеек. Нри этом ячейки автоматически взаим

2.7.4. Выбор метода решения уравнений Навье-Стокса для гидростатической опоры Нрограммный комплекс STAR CD, как говорилось выше, позволяет решать задачи газогидродинамики на основе уравнений неразрывности и уравнений движения жидкости в полной постановке и применительно к трехмерной расчетной области. Запишем уравнение неразрывности, которое характеризует неразрывность движуш;ейся массы жидкости, в векторном виде: ^ + div^F)=O, (

2.28) Dp г где —г- - субстанционная производная, котор

Решение задачи о течении жидкости в зазоре ГО итерационными методами позволяет определить давление жидкости р. в каждой ячейке расчетной области и вектор скорости жидкости V. сквозь поверхности ячейки. Полученные поле давления и поле скоростей представляет собой распределенные в нространстве расчетной области характеристики гидрооиоры. Для оценки работоспособности ГО, а также ее влияния на динамику всего гидравлического привода в целом необходимо получить интегральные характеристики. К

Как говорилось выше, расчет задачи производился для нестационарного течения жидкости. В связи с этим перед началом расчета было необходимо задать начальные условия, которые определяют значения всех искомых переменных во всей области потока в начальный момент времени. По результатам предварительного расчета течения жидкости в ГО, описанного в пункте

2.6, задавались начальные условия для поля давления и расхода утечки жидкости, которые рассчитывались по формулам (

2.26) и (

Неред тем как провести анализ решения уравнений для течения жидкости в зазоре гидростатической опоры необходимо подтвердить правдоподобность характера течения и результатов решения в ее элементах. Для этого рассмотрим два характерных случая: течение жидкости через местное сопротивление (турбулентный дроссель) и начальный участок ламинарного течения в зазоре ГО. Для них проверим адекватность решения, полученного численными методами, с решением, при котором применяются общие гидродинамические

2.9. Выводы 1. Несущая способность и расход жидкости в гидроопоре при увеличении эксцентриситета растут. 2. Характер роста этих характеристик для случая с параллельным перемещение штока относительно оси цапфы гидроопоры и случая с перекосом штока различен. Расход жидкости, в случае перекошенного штока, меньше и разница составляет 50...55%, при этом несущей способности гидрооноры больше на 37.. .105%. 3. Существенная разница характеристик позволяет сделать вывод, что при расчетах гидростатиче

В разработанном гидроприводе применен двухкаскадный ЭГУ типа "С 100-20", изготовленный на ГЖ ЗАО "Завод Гидроавтоматики" г. СПетербурга. В первый каскад (рис.

3.1) входят электромеханический преобразователь (ЭМП) сухого типа и четыре элемента сонло-заслонка, управляюш;их золотником второго каскада. Отличительной особенностью ЭГУ является гидравлический мост с четырьмя регулируемыми сопротивлениями типа сопло-заслонка. Рабочая жидкость проходит через два нижних сопл

Исследования полученной линейной системы заключаются в определении параметров устойчивости выбора корректирующих элементов гидропривода, при необходимостью частотных определении характеристик разомкнутой и замкнутой систем. Эти задачи успешно решаются приближенным методом гармонической линеаризации [34], а также методом малых отклонений переменных величин от значений, определяющих равновесное состояние системы [31]. В дальнейшем будем применять метод малых отклонений. При составлени

Схема экспериментальной установки для испытания канатов показана на рис.

4.1. На рис.

4.2. представлена фотография установки. Насосная станция выполнена отдельно от гидропривода и соединена с ним рукавами низкого и высокого давления. Станция состоит (рис.

4.1) из насоса 14, вал которого соединен через муфту с валом электродвигателя 9, маслобака 13, тенлообменника 10, фильтра 11 и гидроблока 12. Фотография насосной станции представлена на рис,

4.3. Насосная станция обес

4.2. Гидросхема испытательной установки Гидравлическая схема испытательной установки представлена на рис.

4.7. Насос 3 подает рабочую жидкость через фильтр тонкой очистки 4, с тонкостью фильтрации 10 мкм, в систему питания гидропривода. Предохранительный клапан 2 настроен на максимальное рабочее давление (21 МПа), которое контролируется манометром 5. Гидропневматические аккумуляторы 7 и 16 выполняют функцию гасителя пульсаций давления жидкости. Рабочая жидкость поступает к ЭГУ 17 с н

Конструкция ГО, применяемой в испытательном гидроприводе, такова, что по ее зазору существует постоянная утечка рабочей жидкости в 11 Рис.

4.7. Гидравлическая схема атмосферу. Для отбора утечек рабочей жидкости поступающей из ГО в атмосферу в гидроприводе предусмотрен струйный насос [18, 28, 29, 30, 48]. Принцип работы струйного насоса основан на эжекционных свойствах струи, то есть способности увлекать за собой окружающую среду. Жидкость, образующая рабочий поток с расходом ft, подает

4.4. Экспериментальные исследования статических характеристик гидростатических онор Экспериментальное исследование ГО заключается в проверке опытным путем корректности, предложенной выше методики расчета интегральных характеристик ГО, таких как несуш;ая снособность, жесткость, расход жидкости. Для этого достаточно провести исследование только одной ГО. Схема испытательной установки, представлена на рис.

4.1. Пружина 2, через которую передается нагрузка, оттарирована на универсальной ис

Конструкция ГО в испытательном гидроприводе, и принцип работы описаны в главе 1. Рабочая жидкость, поступающая к ГО, протекает через постоянные дроссели (см. рис.

1.9), на которых возникает перепад давлений, действующий на шток поршня. В этом случае, при отсутствии внешней радиальной нагрузки, поршень будет находиться концентрично в ГО если перепады давлений на противоположных дросселях будут одинаковы. Уравнение, описывающее течение жидкости через дроссели, запишем в виде где и Др -

4.4.2. Порядок и методика проведепия экспериментальных исследований гидростатических опор В процессе экспериментального и Р -fiy) исследования были получены зависимости Q -f(j) для гидроопоры, в которых у - безразмерпый угол перекоса штока поршня гидроцилинтра от внешней радиальной силы. Песущая способность измерялась с помощью випта, нагружающего шток поршня ГЦ через пружину. При этом один индикатор часового типа измерял перемещение винта Zp, а другой, с нротивоположной стороны, из

4.4.3. Результаты и обработка экспериментальных исследований В результате испытаний гидростатических опор были получены данные (см. нриложение 2), которые обрабатывались по методике оценки результатов прямых измерений и погрешностей по результатам многократных наблюдений [63]. Точечная оценка истинного значения измеряемой величины является средним арифметическим из ряда п результатов наблюдений и онределяется но формуле: п где Оу..и - результаты отдельных наблюдений. результатов средст

4.5. Экспериментальное исследование динамической характеристики гидропривода Задачей экспериментального исследования всего гидропривода является проверка опытным нутем корректности, предложенной выше его математической модели путем получения логарифмической амплитудной характеристики. Испытапия проводились па предварительно нагруженном образце с последующим наложением динамической составляющей. 142 го' 540 -5 4,5-10 -5 4-10 -5 3,5-10 -5 3-10 -5 2,5-10 -5 2-10 -5 О Р ,Н го 0,1 0,2 0,3 0

4.5.1. Порядок и методика проведепия экспериментальных исследований гидропривода В процессе экспериментального исследования была получепа зависимость L = L{f), которая вычислялась по следующей формуле: Z = 201og где Ap{f) - амплитуда силы, приложепной к испытуемому образцу; Aj-r (/) - амплитуда напряжения электрического тока, подаваемого на вход в ЭМП ЭГУ с генератора сигналов; / =— 2л:

- частота периодических колебаний в Гц. Методика проведения эксперимента была следующей. Пре

4.5.2. Результаты и обработка экспериментальных исследований Обработка экспериментальных данных была проведепа по методике, описапной в пункте

4.4.3. При получении экспериментальной зависимости снималось девять точек, каждая из которых задавалась десять раз (см. приложение 2). Графики колебания сигнала, поступающего от датчиков давления и соответствующего перепаду давлений на поршне гидроцилиндра, в зависимости от частоты колебаний, представлены на рис.

4.15. Из представленны