РОЗРАХУНОК ГІДРОДИНАМІЧНОЇ СИЛИ НА ЗОЛОТНИКУ ВРІВНОВАЖУВАЛЬНОГО КЛАПАНА НА ОСНОВІ ІМІТАЦІЙНОГО МОДЕЛЮВАННЯ ТЕЧІЇ РОБОЧОЇ РІДИНИ В ЙОГО КАНАЛАХ
Ключові слова:
врівноважувальний клапан, імітаційне моделювання, втрати тиску, гідродинамічна силаАнотація
Удосконалення гідроапаратури мобільних робочих машин забезпечує конкурентоспроможність продукції, ефективність робочих характеристик, вирішення проблем, які виникають під час експлуатації обладнання. Процес удосконалення гідроапаратури включає складні етапи проєктування. Сучасні підходи до проєктування гідроапаратури передбачають розробку математичних моделей, дослідження теоретичних робочих характеристик, проведення імітаційного моделювання, виготовлення дослідного зразка та перевірка його реальних робочих характеристик з подальшим вдосконаленням. Водночас сучасний інженер-конструктор, використовуючи пакети програмного забезпечення MATLAB, Autodesk Inventor та Simulation CFD, послідовно виконує етапи проєктування, що дозволяє досягти успішних результатів.
Детально розглянуто імітаційне моделювання течій робочої рідини в каналах врівноважувального клапана. Основна функція врівноважувального клапана ― забезпечення пропорційності керування швидкістю руху вантажу. У дослідженні розглянуто особливості течії робочої рідини по каналах врівноважувального клапана для врахування цього процесу в математичній моделі. Авторами статті проаналізовано тривимірну модель врівноважувального клапана та процес імітації течії робочої рідини по його каналах. Зафіксовано нерівномірний розподіл тиску в пазах основного золотника врівноважувального клапана. Розраховано значення розподілу тиску в поздовжньому перерізі потоку робочої рідини, що проходить через робоче вікно основного золотника та враховано розподіл тиску і по іншим поверхням цього золотника. Аналіз розподілу тиску по поверхні основного золотника дозволяє трансформувати отримані значення в сумарну гідродинамічну силу на основному золотнику. Аналіз розподілу тиску за різних початкових умов дозволив отримати апроксимовану залежність гідродинамічної сили. Цю залежність запропоновано використовувати в математичних моделях для удосконалення врівноважувального клапана, що забезпечить підвищення точності результатів моделювання.
Посилання
Д. О. Лозінський, Л. Г. Козлов, О. В. Піонткевич, і О. І. Кавецький, «Оптимізація електрогідравлічного розподільника з незалежним керуванням потоків,» Вісник машинобудування та транспорту, № 1, с. 87-91, 2023. https://doi.org/10.31649/2413-4503-2023-17-1-87-91 .
В. І. Перепелиця, і Л. Г. Козлов, «Система управління на базі контролера для керування швидкістю руху каретки установки для формування заготовок цегли,» Сучасні технології, матеріали і конструкції в будівництві, № 1, с. 190-196, 2023. https://doi.org/10.31649/2311-1429-2023-1-190-196 .
О. М. Яхно, та ін. «Прикладна гідроаеромеханіка і механотроніка,» підруч., О. М. Яхно. Ред. Вінниця, Україна: ВНТУ, 2017, 711 с.
Yu. A. Burennikov, L. G. Kozlov, and O.V. Petrov, “Determination of hydrodynamic force and improvement of the design of directional control valve for the mechatronic drive based on computer simulation of hydrodynamic processes,” Buletinul institutului politehnic din Iasi, Tomul LX (LXIV), fasc. 3-4, pp. 89-97, 2014.
P. S. Naragund, and V. B. Nasi, “CFD Method of Prediction and Validation of Operating Torque for Butterfly Valves with Various Disc Profiles,” Journal of Innovation in Mechanical Engineering, № 2(1), pp. 1-5, 2019.
H. Qi, H. Kwak, G. Park, B. Kim, and C. Kim, “Design of quadruple offset butterfly valve used in power plants,” Applied Sciences, no. 13(6), pp. 3656, 2023. https://doi.org/10.3390/app13063656 .
В. С. Лисенко, В. К. Буслов, і Є. Г. Муращенко, «Конструкція та математична модель гідропідсилювача крутного моменту,» Journal of Mechanical Engineering, NTUU" Kyiv Polytechnic Institute", no. 2 (61), pp. 160-163, 2011.
A. М. Murashchenko, A. P. Gubarev, O. M. Yakhno, and O. V. Tyzhnov, “Calculation of hydraulic channels of drives with taking in to account temperature and viscosity changes,” Mech. Adv. Technol, no. 2 (83), pp. 5-10, 2018. https://doi.org/10.20535/2521-1943.2018.83.118414 .
Г. В. Солдаткін, і О. П. Губарев, «Вплив температури рідини на витратну характеристику трьох-лінійного пропорційного регулятора витрати,» Mech. Adv. Technol., vol. 8, no. 2, рр. 210-218, 2024. https://doi.org/10.20535/2521-1943.2024.8.2(101).302386 .
О. В. Петров, Л. Г. Козлов, Н. С. Семічаснова, і Д. А. Солецький, «Експериментальне визначення сили тертя спокою та гідродинамічної сили на золотнику переливного клапана мультирежимного гідророзподільника,» Вісник машинобудування та транспорту, № 2, с. 59-67, 2016.
L. G. Kozlov, et al., “Experimental research characteristics of counterbalance valve for hydraulic drive control system of mobile machine,” Przegląd elektrotechniczny, vol. 95, № 4, pp. 104-109, 2019. https://doi.org/10.15199/48.2019.04.18 .
О. В. Ратушний, і Н. В. Семенова, «Методика дослідження напруженого стану золотника гідророзподільника,» Наукові нотатки, Луцьк, № 67, с. 121-127, 2019. https://doi.org/10.36910/6775.24153966.2019.67.19 .
Є.Ф. Чекулаєв, «Виконавчі механізми і регулюючі органи», навч. посіб., 3-є вид., Краматорськ, Україна: ДДМА, 2018, 196 с.
O. Petrov, L. Kozlov, D. Lozinskiy, and O. Piontkevych, “Improvement of the hydraulic units design based on CFD modeling,” in Design, Simulation, Manufacturing: The Innovation Exchange, Cham: Springer International Publishing, 2020, pp. 653-660. https://doi.org/10.1007/978-3-030-22365-6_65 .
E. Krupa, and V. Nedovesov, “Сучасний стан програмних комплексів CFD для чисельного дослідження просторового потоку в гідромашинах,” Вісник Національного технічного університету"ХПІ", серія: Гідравлічні машини та гідроагрегати, №1, с. 98-103, 2019. https://doi.org/10.20998/2411-3441.2019.1.14 .
О. В. Баранюк, М. В. Воробйов, і А. Ю. Рачинський, CFD-моделювання процесів теплообміну і гідродинаміки засобами програмного комплексу, моногр., Київ, Україна : вид-во «Політехніка», 2023, 164 с.
Ф. Д. Матіко, В. І. Роман, і О. Я. Масняк, «Особливості налаштування CFD-програм для підвищення ефективності моделювання витратомірів,» Automation of technological and business processes, № 9(4), с. 97-104, 2017. https://doi.org/10.15673/atbp.v10i4.827 .
О. В. Піонткевич, «Підвищення ефективності багаторежимного гідроприводу фронтального навантажувача.» дис. канд. техн. наук : 05.02.02, Київ, НТТУ «КПІ», 2019, 249 c.
О. В. Піонткевич, «Вплив параметрів системи керування гідроприводом мобільної робочої машини на динамічні характеристики,» Вісник машинобудування та транспорту, № 2, с. 68-76, 2016.
L. Kozlov, et al., “Optimization of design parameters of a counterbalance valve for a hydraulic drive invariant to reversal loads,” Mechatronic Systems 1. Applications in Transport, Logistics, Diagnostics and Control. Routledge, 2021, pp. 137-148. https://doi.org/10.1201/9781003224136-12 .
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Автори, які публікуються у цьому журналі, згодні з такими умовами:
- Автори зберігають авторське право і надають журналу право першої публікації.
- Автори можуть укладати окремі, додаткові договірні угоди з неексклюзивного поширення опублікованої журналом версії статті (наприклад, розмістити її в інститутському репозиторії або опублікувати її в книзі), з визнанням її первісної публікації в цьому журналі.
- Авторам дозволяється і рекомендується розміщувати їхню роботу в Інтернеті (наприклад, в інституційних сховищах або на їхньому сайті) до і під час процесу подачі, оскільки це сприяє продуктивним обмінам, а також швидшому і ширшому цитуванню опублікованих робіт (див. вплив відкритого доступу).
