Имитационная математическая модель рабочего процесса исполнительного гидро-цилиндра с механизмом фиксации
Разработка математической модели и методики расчета показателей процесса исполнительного гидроцилиндра с механизмом фиксации для гидравлического устройства автомобилей-самосвалов. Динамика рабочего процесса телескопического трехсекционного гидроцилиндра.
| Рубрика | Транспорт |
| Вид | статья |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 27.05.2018 |
| Размер файла | 287,8 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Имитационная математическая модель рабочего процесса исполнительного гидро-цилиндра с механизмом фиксации
Е.Н. Христофоров, Н.Е. Сакович, А.А. Кузнецов, Ю.В. Беззуб
Представлена математическая модель и реализующая ее методика расчета показателей рабочего процесса исполнительного гидроцилиндра с механизмом фиксации для гидравлического опрокидывающего устройства автомобилей-самосвалов. Разработана программа ее реализации на ПЭВМ.
Ключевые слова: гидроцилиндр, механизм фиксации, безопасность, оператор, рабочий процесс, имитационная математическая модель, грузовая платформа, гидропривод.
В настоящее время перед организациями, эксплуатирующими автомобили-самосвалы, стоит проблема безопасности операторов данного вида техники. Ежегодно, например, в строительной отрасли страны из-за самопроизвольного опускания (падения) грузовых самосвальных платформ с гидравлическим приводом погибает до 30 человек.
Авторами разработан и запатентован гидроцилиндр двустороннего действия с механизмом фиксации - механическим шариковым замком, который позволяет фиксировать платформу при нарушении герметичности гидропривода (рис.1).
Рис.1. Схема силового гидроцилиндра: 1 - корпус; 2 - поршень; 3 - шток; 4 - шарики; 5 - соединительные гайки; 6 - кольца замка; 7 - распорные цилиндры; 8 - пружины; 9 - запорные цилиндры; 10 - направляющие секции штока цилиндров; 11,14 - ушковые узлы;12 - контргайка; 13 - резиновые и фторопластовые кольца; 15 - резьбовая гайка; 16 - сферические кольца; 17, 18 - штуцеры
Для расчета основных проектных параметров гидроцилиндра авторами разработана имитационная математическая модель динамики рабочего процесса телескопического трехсекционного гидроцилиндра двустороннего действия с механизмом фиксации - механическим шариковым замком. Расчетная схема для имитационной модели представлена на рис. 2.
Уравнение равновесия сил, действующих при работе подвижных элементов исполнительного гидроцилиндра:
гидроцилиндр самосвал телескопический фиксация
FДВ - FИН - FЖ - FТР - FЗ - FГС = ±Fн
где FДВ - движущая сила, Н; FИН - сила инерции подвижных масс, Н; FЖ - сила гидравлических сопротивлений течению жидкости, Н; FТР - сила трения в направляющих скольжения и уплотнениях, Н; FЗ - сила, затраченная на открытие механического замка первой и второй секций, Н; FГС - сила гидравлических сопротивлений от дросселирования рабочей жидкости, Н; FH - сила от нагрузки, приложенной к креплению подвижного элемента исполнительного гидроцилиндра, Н.
Рис. 2. Расчетная схема имитационной математической модели исполнительного гидроцилиндра
Рассмотрим систему уравнений цикла работы исполнительного гидроцилиндра.
Полный цикл работы гидроцилиндра складывается из четырех основных этапов:
1) прямой ход, выдвижение первой секции:
FДВ1 - FИН1 - FТР1 - FТР2 - FЖ2 - FГС2 - FЗ - FН2 = 0
2) прямой ход, выдвижение второй секции:
FДВ2 - FИн2 - FТР3 - FТР4 - FЖ3 - FГС3 - FЗ = 0
3) обратный ход, втягивание второй секции:
FДВ2 - FИН2 - FТР3 - FТР4 - FЖ1 - FГС1 - FЗ = 0;
4) обратный ход, втягивание первой секции:
FДВ1 - FИН1 - FТР1 - FТР2 - FЖ1 - FГС1 - FЗ + FН2 = 0.
Движущая сила возникает вследствие подачи рабочей жидкости в соответствующую полость гидроцилиндра и определяется произведением давления Рi в данной полости на площадь поперечного сечения Si подвижных элементов, соприкасающихся с рабочей жидкостью:
FДВ = PiSi .
Сила инерции подвижных частей равна произведению массы mi на ускорение ai этих частей:
FИН = mi ai .
Сила инерции рабочей жидкости вычисляется с учетом переменной массы жидкости при изменении координаты перемещения xi и плотности рабочей жидкости ?ж:
FЖ = ?жSixiai.
Сила трения FТPi в i-м уплотнительном узле, приведенная к штоку гидроцилиндра:
FТРi = ?(Di li ni fi |?Pi|)
где Di - уплотняемый диаметр; li - ширина контакта уплотнителя; ni - количество уплотнителей в штоковом уплотнении; fi - коэффициент трения в уплотнении; ?Pi - перепад давления на уплотнителе.
Силу гидравлических сопротивлений от дросселирования рабочей жидкости при вытекании ее из противоположных полостей гидроцилиндра вычисляем по формуле
FГС1,2 = S1,2 PС1,2,
где S1,2 - площадь проходного сечения полостей (для поршневой полости , а для штоковой - ); РС1,2 - суммарные потери давления в магистралях, примыкающих к соответствующим полостям гидроцилиндра.
При сливе масла по этим магистралям потери давления определяются размерами магистралей и скоростью течения рабочей жидкости в них:
РС1,2 =
где ki - коэффициент потерь давления на i-м участке сливной магистрали; VЖi - скорость течения рабочей жидкости на i-м участке сливной магистрали.
Для трубопровода
где l и d - длина и внутренний диаметр трубопровода; ?ж - плотность рабочей жидкости; g - ускорение свободного падения; ? - коэффициент трения жидкости о стенки трубопровода, зависящий от режима течения жидкости.
При ламинарном режиме течения ?=75/Re, при турбулентном - ? = 0,3164Re-0'25. Здесь - критерий Рейнольдса, определяющий режим течения жидкости; v - коэффициент кинематической вязкости. При Re ? 2200…2300 режим течения ламинарный, при Re >2200…2300 режим течения турбулентный.
Для расчета потерь давления на гидравлических сопротивлениях (ответвления трубопровода, дроссели, распределители и т.д.) применяют формулу
где ? - безразмерный коэффициент местного сопротивления, определяемый экспериментально.
Усилия для открытия замка будем определять по формуле
где DРЦ 1,2 - диаметр распорного цилиндра замка первой и второй секций, м; dШ 1,2 - диаметры штоков первой и второй секций, м; с1,2 - жесткость пружины распорного цилиндра, Н/м.
Нагружающие усилия FHi, приложенные в местах крепления грузовой платформы опрокидывающего механизма, зависят от конструкции механизма и являются функциями массы и положения в пространстве, приведенного к координате перемещения соответствующей секции исполнительного гидроцилиндра:
Рассматриваемая методика построения алгоритма программной реализации «Hydraulic Cylinder» составлена для имитационной математической модели исполнительного трехсекционного телескопического гидроцилиндра двустороннего действия с механизмом фиксации - механическим шариковым замком.
Приведенная имитационная математическая модель может быть положена в основу математического обеспечения САПР. Уже на этапе проектирования она позволит, определить работоспособность и нагрузочный режим исполнительных гидроцилиндров опрокидывающих механизмов, повысить инвариантность и качество принимаемых проектных решений.
Список литературы
1. Ереско, А.С. Совершенствование гидропривода грузоподъемных механизмов подъемно-транспортных и строительно-дорожных машин: дис…. канд. техн. наук/А.С. Ереско. - Красноярск, 2004. - 196 с.
2. Лагерев, А.В. Прогнозирование кинетики показателей надежности гидроприводов подъемно-транспортной техники на основе имитационного моделирования потока отказов элементов/ А.В. Лагерев, В.И. Аверченков, Е.А. Лагерева //Вестн. Брян. гос. техн. ун-та. - 2012. - №2(34). - С. 8-16.
3. Строгалов, В.П. Имитационное моделирование /В.П. Строгалов, И.О. Толкачева. - М.: Изд-во МВТУ им. Н.Э. Баумана, 2008. - 280 с.
4. Пат. 130013 U1 РФ. ПМК F15В 15/26 / Христофоров Е.Н., Сакович Н.Е., Беззуб Ю.В., Кузнецов А.А., Ковалев А.Ф. - Опубл. 10.07.13, Бюл. №19.
Размещено на Allbest.ur
...Подобные документы
Рассмотрение конструкции кузовов автомобилей-самосвалов. Преимуществом самосвалов с трехсторонней и двусторонней разгрузкой. Описание коробки отбора мощности, насоса, телескопического гидроцилиндра, перепускного клапана, крана управления, бака и шланги.
презентация [1005,2 K], добавлен 24.05.2015Восстановление, сборка, разборка и дефектация опоры гидроцилиндра подъема кузова. Разработка технологического процесса восстановления или изготовления детали. Механические свойства материала детали и возможность обработки. Расчет режимов обработки.
курсовая работа [75,4 K], добавлен 08.10.2014Структурный анализ и синтез исполнительного механизма. Расчет основных параметров электромеханического привода железнодорожной машины с рычажно-ползунным исполнительным механизмом. Меры по повышению плавности машины и снижению ее виброактивности.
курсовая работа [7,0 M], добавлен 16.11.2012Проектирование стенда для демонтажа и монтажа шин. Расчет площади поперечного сечения штока, штока на сжатие, нагрузки на шток. Выбор гидроцилиндра и расчет параметров гидравлического насоса. Расчет сварного шва крепления корпуса гидроцилиндра с серьгой.
курсовая работа [604,8 K], добавлен 07.01.2011Выбор типа и расчёт основных параметров дизеля. Расчёт рабочего процесса дизеля и его технико-экономических показателей, сил, действующих в кривошипно-шатунном механизме дизеля. Общие указания по разработке чертежа поперечного разреза дизеля и узла.
методичка [147,1 K], добавлен 12.03.2009Выбор и расчет основных параметров рабочего процесса и технико-экономических показателей дизеля. Построение индикаторной диаграммы. Расчёт основных деталей и сил, действующих в кривошипно-шатунном механизме. Индивидуальная работа форсунки дизеля Д49.
курсовая работа [1014,2 K], добавлен 23.11.2015Оборудование бульдозерного типа. Назначение и рациональная область применения. Технологический процесс перестановки ножей отвала бульдозера ДЗ-110А. Расчёт пальца, соединяющего шток гидроцилиндра подъема отвала с шарниром рабочего органа бульдозера.
дипломная работа [2,1 M], добавлен 01.12.2014Рассмотрение типов корпусов плугов, области их применения и рабочего процесса. Технологический процесс оборота пласта корпусом плуга. Характеристика и особенности работы косилки-плющилки КПС-5Г и жатки ЖВР-10, схема рабочего процесса валковых жаток.
контрольная работа [1,4 M], добавлен 14.05.2011Классификация, устройство автомобильных двигателей. Требования, предъявляемые к двигателям. Техническая характеристика поршневого двигателя. Внешняя скоростная характеристика, механические потери. Характерные коэффициенты и особенности рабочего процесса.
курсовая работа [3,0 M], добавлен 21.03.2011Выбор и оценка конструктивных параметров двигателя. Оценка перспективности спроектированного тракторного дизеля. Выбор и обоснование головки цилиндра. Конструкции и системы двигателя. Методика расчёта рабочего процесса. Диаметр цилиндра и ход поршня.
курсовая работа [178,4 K], добавлен 09.10.2010Проект электротехнического отделения СТО грузовых автомобилей семейства ГАЗель. Анализ технологического процесса ремонта автомобилей, характеристики потерь работоспособности сборочных единиц. Расчет экономических показателей, затраты и рентабельность.
дипломная работа [731,1 K], добавлен 13.05.2014Разработка зоны технического обслуживания грузовых автомобилей в АТП. Анализ использования подвижного состава. Производственная программа и организация технологического процесса ТО автомобилей. Расчет числа постов и поточных линий, планирование участка.
дипломная работа [1,1 M], добавлен 22.04.2015Особенности определения основных размеров двигателя, расчет параметров его рабочего цикла, сущность индикаторных и эффективных показателей. Построение расчетной индикаторной диаграммы. Расчет внешнего теплового баланса и динамический расчет двигателя.
курсовая работа [184,3 K], добавлен 23.07.2013Тепловой расчет ДВС автомобиля КамАЗ-740, анализ основных параметров. Определение индикаторных показателей рабочего цикла; расчет процесса впуска, сжатия, сгорания, расширения. Оценка влияния продолжительности сгорания на эффективность рабочего цикла.
курсовая работа [799,1 K], добавлен 20.05.2011Режим работы цеха и фонды рабочего времени. Определение параметров производственного процесса, размеров цеха, численности рабочих, сетевого графика. Разработка технологического процесса ремонта вагонов и расчет его себестоимости, выбор оборудования.
курсовая работа [138,3 K], добавлен 12.01.2016Разработка граф-модели эксплуатационного состояния рулевого привода, связи его критерия качества с конструктивными факторами граф-модели. Исследование процесса изменения эксплуатационного состояния рулевого привода и эксплуатационных свойств автомобилей.
дипломная работа [4,4 M], добавлен 20.03.2011Разработка проекта автоматизации технологического процесса технического обслуживания автомобилей дилерского центра "Рольф-Авто". Сравнение и выбор систем диагностики, оборудования для шиномонтажа и покрасочного оборудования. Расчет сметной стоимости.
дипломная работа [294,5 K], добавлен 10.12.2012Маркетинговый анализ спроса на услуги предприятия. Разработка технологического процесса установки углов управляемых колес. Подбор оборудования. Описание компьютерного стенда регулировки углов. Расчет площади помещения для поста обслуживания автомобилей.
курсовая работа [143,0 K], добавлен 20.03.2015Дефектация и ремонт основных деталей рулевого устройства. Сетевая модель управления ремонтом рулевых устройств, определение параметров сетевого графика. Проектирование стационарного рабочего места с разработкой карты организации рабочего места.
курсовая работа [1,5 M], добавлен 19.05.2011Характеристика производственного участка автосервиса. Корреляция задач подразделения с функцией автотранспортного предприятия. Описание процессных методов диагностирования тормозов на стенде. Построение имитационной модели реализации функции АТП.
курсовая работа [2,2 M], добавлен 14.04.2019
