CC BY
33
УДК 62-82
ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНЕ ДОСЛІДЖЕННЯ НОВОГО ГІДРАВЛІЧНОГО ВІБРАЦІЙНОГО КОНТУРУ
І.П. Гречка, аспірант, НТУ «ХПІ», М.Д. Довгополий, зав. лабораторією, НДІГідропривод в формі ТОВ, І.М. Федоренко, науковий співробітник, НТУ «ХПІ»
Анотація. Описано експериментальну установку для дослідження динамічних характеристик нового гідравлічного вібраційного контуру. Наведені осцилограми пульсацій тиску на вході і виході цього контуру, коефіцієнт його передачі.
Ключові слова: гідравлічний вібраційний контур, пульсації тиску, гідророз-подільник, амплітуда, осциляція, коефіцієнт передачі, осцилограми.
Вступ
Одним із ефективних методів покращення динамічних характеристик гідроапаратів є використання в них вібраційної лінеаризації (надання їх запірно-регулюючим елементам осциляційного руху з великою частотою і малою амплітудою), виключаючи із розгляду таким чином силу тертя спокою. Вібраційна лінеаризація може здійснюватися за допомогою електричних, гідравлічних і механічних вібраційних контурів. Для покращення динамічних характеристик гідророзподільника (ГР) з гідравлічним керуванням нами був розроблений ГР з новим гідравлічним вібраційним контуром (НГВК) [1]. Робота НГВК основана на використанні пульсацій тиску, що виникають на виході з насоса, внаслідок нерівномірності подачі насоса та опору, створеного гідравлічною системою, які підсилюються в НГВК та надають золотнику ГР зворотно-поступального осцилюючого руху. Це дозволяє підвищити чутливість ГР до зовнішніх керуючих сигналів і покращити його статичні та динамічні характеристики.
Аналіз публікацій
У літературних джерелах є відомості, присвячені дослідженню подібних пристроїв. Так, в статті [2] наведені результати експериментальних досліджень подібних пристроїв (гасителів пульсацій). Однак, в ній розглядаються пристрої проточного типу, а в розробленому
нами НГВК витрата через нього обумовлюється тільки витоками через зазори в камері ГР, тобто практично дорівнює нулю.
При розгляді літературних джерел нами не виявлено відомостей щодо експериментального дослідження НГВК і гідроапаратів, збудованих з його використанням.
Експериментальне дослідження НГВК дозволяє усунути цю прогалину.
Мета та постановка задачі
Метою даної статті є експериментальні дослідження НГВК, обґрунтування ефективності його використання для підсилення пульсацій тиску, що надходить з виходу насоса, внаслідок нерівномірності його подачі, та використовуються для надання золотнику ГР зворотно-поступального осцилюючого руху.
Експериментальна установка
Схема експериментальної установки показана на рис. 1 і 2. Тиск в гідросистемі встановлювався за допомогою запобіжного клапана
3, який працює в переливному режимі, і контролювався за допомогою зразкового манометра 5. Пульсуючий потік робочої рідини (РР) в гідросистемі створювався за допомогою дроселюючого гідророзподільника типу УЭ85-6, частота пульсацій на виході із якого змінювалась в діапазоні від 50 до 120 Гц за допомогою електричного генератора.
Рис. 1 . Схема експериментальної установки для дослідження НГВК: 1 - бак; 2 - насос типу НАР-125/32; 3 - запобіжний клапан типу МКП; 4 - фільтр; 5, 8 - зразкові манометри; 6 - дроселюючий гід-ророзподільник типу УЭ85; 7 - кран перемикання манометрів; 9, 11 -
перетворювачі тиску типу ПД2.0/2; 10 -багатоканальний вимірюючий комплект (створений на базі ноут-бука); 12 -НГВК; 13 - регулюючий дросель; 14 -термометр
Рис. 2. Експериментальна установка
Величина тиску, що подається на вхід НГВК, змінювалась в діапазоні від 4,0 до 10,0 МПа за допомогою регулюючого дроселя 13, контролювалась за допомогою зразкового манометра 8, ввімкненого в гідросистему через перемикач манометра 7. На вході і виході НГВК були вмонтовані перетворювачі тиску ПД2.0/2, похибка вимірювання тисків яких складала ±0,5%, а частота пропускання яких становила 1200 Гц (за паспортом перетворю-
вачів тиску). Перетворювачі тиску були попередньо протаровані. Сигнал від перетворювачів тиску надходив на вхід і реєструвався за допомогою багатоканального вимірюючого комплекту (рис. 2).
Результати експериментальних досліджень
Експериментальні дослідження проводились в лабораторії НІІГідропривод у формі ТОВ. В якості робочої рідини використовувалось мінеральне масло ИГП-30 (р = 885 кг/м3, v^ = = 30 сСт). До початку експерименту температура масла доводилась до 50 - 55 °С пропусканням через запобіжний клапан 3. Температура РР контролювалась термометром 14.
Тиск зливу в усіх серіях експериментів був постійним і дорівнював атмосферному.
Реєстрували пульсації тиску перед і за НГВК.
За отриманими експериментальними осцилограмами визначали коефіцієнт передачі (підсилення) НГВК за формулою
к =^~
П АРвих ’
де Д/;,,х і А/;,,ІІХ - відповідно амплітуди пульсацій тиску на вході і виході НГВК.
Результати вимірювань наведені в табл. 1.
Таблиця 1 Результати експериментального визначення коефіцієнту передачі НГВК
№ п/п Тиск в системі Рсис , МПа Частота пульсацій тиску /, Гц Коефіцієнт передачі НГВК К Примітка
1 2 3 4 5
1 40 50 1,56
2 40 60 2,29 Резонансна зона
3 40 100 4,6
4 50 50 1,53
5 50 60 1,92
6 50 100 4,71 Резонансна зона
1 2 3 4 5
7 60 50 0,83
8 60 60 0,94
9 60 100 2,3 Резонансна зона
Закінчення табл. 1
1 2 3 4 5
10 70 50 0,85
11 70 100 1,57
12 70 120 1,85
13 80 50 0,825
14 80 60 0,79
15 80 100 1,14
16 100 50 0,87
17 100 100 0,75
Як видно із результатів експериментальних досліджень (табл. 1 и рис. 3) при постійних геометричних розмірах НГВК його коефіцієнт передачі суттєвим чином залежить від тиску в гідросистемі і частоти його пульсацій. При цьому частота пульсацій тиску на вході НГВК практично дорівнює частоті вхідних пульсацій, а при певних значеннях тиску та частоти вхідних пульсацій в НГВК може виникнути резонанс, при якому вхідні
коливання тиску різко зростають за ампулі-тудою.
кп
Рис. 3. Залежність коефіцієнта передачі НГВК від частоти вхідних пульсацій тиску при постійному рівні тиску в гідросистемі: 1 - рсис = 40 МПа; 2 - рсис = 50 МПа; 3 - рсис = 60 МПа; 4 - рсис = = 70 МПа; 5 - рсис = 80 МПа
На рис. 4 показані осцилограми зміни тиску на вході і виході з НГВК.
2.12
2,08
2,04
.Я 2.0
^ 1,96 • 1 92
си
= 1,88
5 1.84
Д 1,8
^1,76
1,72
1,68
1,64
1,6
3,147 3,160 3,183 3,198 3,210 3,224 3,238 3,252 3,266 3,280 3,294 3,308
Время, с
,63 3,64 3,65
3,66 3,67 3,68 3,69
Время, с
3,70 3,71 3,72 3,73
а
б
Рис. 4. Осцилограми пульсацій тиску на вході (нижня крива) і виході (верхня крива) НГВК: а -рсис = 5,0 МПа;/ = 50 Гц; б - рсис =7,0 МПа; / = 120 Гц
- Результати експериментального визначення коефіцієнта передач НГВК порівнювались з теоретичними, розрахованими за його математичною моделлю, наведеною в статті [3]. При порівнянні використовували оцінку адекватності, наведену в статті [4]. Розходження експериментально отриманого коефіцієнта передачі НГВК від його теоретичного значення з імовірністю 0,95 не перевищувало 3,5%. Таким чином, можна зробити висновок про адекватність розробленої математичної моделі НГВК.
Висновки
Проведені експериментальні дослідження коефіцієнта передачі НГВК дозволили встановити, що при фіксованих параметрах, при відповідному виборі величини тиску в гідросистемі і частоті пульсацій, він працює як підсилювач амплітуди пульсацій тиску.
Для ефективного використання НГВК в ГР, вибір його конструктивних і робочих параметрів необхідно проводити з урахуванням рівня тиску в гідросистемі, частоти пульсацій витрати РР на виході із насоса з обов’язковим використанням методів багатокритері-альної оптимізації.
Порівняння експериментальних даних з теоретичними, розрахованими за розробленою математичною моделлю [3], показало її адекватність.
Література
1. Гречка І. П. Гідророзподільник з гідравлі-
чним вібраційним контуром і експериментальний стенд для його дослідження // Вісник Національного технічного університету «Харківський політехнічний інститут». - Харків: НТУ «ХПІ». Машинобудування. - 2003. - №16. - С. 29 -34.
2. Андренко П. Н., Дмитриенко О.В., Стеце-
нко Ю. Н., Миронов К. А. Экспериментальное исследование многокамерных преобразователей пульсаций Інтегровані технології та енергозбереження // Щоквартальний науково-практичний журнал. - Харків: ХДПУ. 2000. - № 4. -С. 72-77.
3. Андренко П. М., Гречка І. П. Математична
модель нового гідравлічного вібраційного контуру // Вісник Сумського державного університету. - Суми: СумДУ. -2005. - № 12(84). - С. 78 - 86.
4. Тумарин М. М. К оценке адекватності ди-
намической модели гидропривода // Известия ВУЗов. Машиностроение. - 1990. -№5. - С. 65 - 68.
Рецензент: В.В. Нічке, професор, д.т.н.,
ХНАДУ
Стаття надійшла до редакції 9 липня 2007 р.
