CC BY
5UDK: 21474
GIDRAVLIK ZARBA SO'NDIRGICH
Kaniyev Djamshid
Kimyo Xalqaro Universiteti prorektori, texnika fanlari falsafa doktori (PhD), dotsent.
Akmal Rustamov
Kimyo Xalqaro Universiteti "Mashinasozlik texnalogiyasi" kafedrasi mudiri, texnika fanlari falsafa doktori (PhD),
dotsent
Muhammad Maftun
Kimyo Xalqaro Universiteti "Energetika va amaliy fanlar" kafedrasi katta o'qituvchisi.
maftunmuhammad93@gmail. com
Annotatsiya. Robototexnika, qishloq xo'jaligi texnikasi va avtomatlashtirish kabi aniqlik talab etiladigan gidravlik tizimlar, bugungi kunda juda tez rivojlanmoqda. Bosim, oqim va aniqlik kabi parametrlarni nazorat qilish eng muhim maqsaddir. Bunday parametrlarni yaxshilashga qaratilgan barcha urinishlar ham kamchiliklarni keltirib chiqaradi. Gidravlik zarba yuqori quvvat va aniqlikka ega tizimlar uchun eng muhim va dolzarb muammolardan biridir. Ushbu maqolada gidravlik zarba va uning ta'siriga nazariy va amaliy ta'rif berilgan bo'lib, gidravlik zarbani so'ndirish uchun yangi loyiha ishlanmasi taqdim qilingan. Yangi model uchun prototip va matematik model ishlab chiqilgan.
Абстракт. Гидравлические системы, требующие точности, такие как робототехника, сельскохозяйственная техника и автоматизация, сегодня развиваются очень быстро. Управление такими параметрами, как давление, расход и точность, является наиболее важной задачей. Все попытки улучшить такие параметры также приводят к недостаткам. Гидравлический удар является одной из наиболее важных и актуальных проблем для систем высокой мощности и точности. В данной статье дано теоретическое и практическое определение гидравлического удара и его эффекта, а также представлена разработка нового проекта гашения гидравлического удара. Для новой модели разработаны прототип и математическая модель.
Abstract. Hydraulic systems that require precision, namely, agricultural machinery, automation, and mechatronics systems are developing very quickly today. Establishing and maintaining control over factors including flow, pressure, and accuracy is crucial. Every effort to raise these criteria has drawbacks as well. One of the most significant and urgent issues for high power and precision systems is water hammer. This article describes water hammer and its effects both theoretically and practically. It also describes how a novel damping water hammer device was developed. For the new model, a mathematical model and a prototype have been created.
Kalit so'zlar: gidravlik zarba, gidravlik zarba so'ndirgich,gidravlika, bosimning ko'tarilishi.
Ключевые слова: гидравлический удар, гидроамортизатор, гидравлика, подъем давления.
Key words: water hammer, hydraulic hammer prevention, hydraulics, pressure rise.
KIRISH. Bugungi kunda ishlab chiqarish liniyalarida, qishloq xo'jaligi mashinalarida yoki avtomobil sanoatida gidravlika tizimlaridan foydalanish juda muhimdir. Ushbu tizimlar boshqa turdagi tizimlarga nisbatan quvvat jihatidan juda ko'p afzalliklarga ega. Zamonaviy texnologiyalar rivojlanmoqda va tezlik, bosim va aniqlik kabi barcha jismoniy parametrlar
miqdoriy jihatdan ortib bormoqda. Bugungi kunda gidravlik manipulyatorlar ancha tez harakatlanmoqda va ularning ish bosimi juda katta qiymatlarga egadir. Ular, hajmi jihatidan ham ixcham va yuqori aniqlikka ega. Boshqa tomondan, bu afzalliklar ba'zi hal qilinmagan kamchiliklarni keltirib chiqaradi. Ulardan biri gidravlik zarbadir.
Gidravlik zarba - bu harakatlanuvchi suyuqlik to'xtashga yoki yo'nalishini o'zgartirishga majbur bo'lganda paydo bo'ladigan bosimning keskin ko'tarilishi yoki to'lqinidir [1,2]. Oddiy qilib aytganda, harakatlanuvchi suyuqlikning kinetik energiyasi bloklanadi va bu energiya butun tizim bo'ylab teng taqsimlanmaguncha to'lqinlar hosil bo'ladi. Bu to'lqinlarning suyuqlikda tarqalish tezligi tovush tezligiga teng. Gidravlik zarbasi uchun bosim profili Jukovskiy formulasi bo'yicha aniqlanadi (1) va muhitning ta'sir omillariga bog'liq bo'ladi. Tenglamadagi c atamasi bosim to'lqinining quvur orqali qanchalik tez tarqalishini anglatadi va (2) formula orqali aniqlaniladi.
(1)
c2 =
p 1+
l e
(2)
GIDRAVLIK ZARBA MUAMMOSI
Odatda, gidravlik tizimlar o'rtacha 10-40 MPa oralig'ida ishlaydi. Gidravlik zarba paytida bosim ishchi bosimning 3-5 barobariga ko'tariladi. Gidravlik zarba uchun bosimning
vaqtga bog'lanish grafigi 1- rasmda ko'rsatilgan.
P< o
1-rasm. Gidravlik zarba paytida bosimning oshishi.
Bu yerda: -gidravlik zarba paytida kuzatiladigan eng yuqori bosim (amplitudaviy
qiymati), T - gidravlim zarbaning davomiyligi, At tashqi kuchning ta 'sir qilishidan boshlab
gidravlik zarba boshlangungacha bo'lgan vaqt (klapanning yopilishi,) P, va mos ravishda,
gidravlik zarbagacha mavjud bo'lgan dastlabki va gidravlik zarbadan keyin qaror topgan bosimlar.
Mashinalarda va qishloq xo'jaligi mashinalarining gidravlik tizimlarida gidravlik zarbalar, asosan, oqim yo'nalishining uzluksiz o'zgarishi natijasida yuzaga keladi. Og'ir yuklarga mo'ljallangan gidravlik tizimga ega deyarli barcha og'ir yuk uskunalarida gidravlik zarbalar muntazam ravishda kuzatiladi. Gidravlik tizimlar yuqori bosim va yuqori tezlikda
1
ishlashi sababli, gidravlik zarba paytida yuqori tezlanish ularning ishchi qismlari va yordamchi qismlariga katta zarar etkazishi mumkin.
Masalan, gidravlik ekskavator, bu mashina uchun ish bosimi 40-45 MPa ni tashkil qiladi va odatda gidravlik silindrlar qazish paytida, yuk tashish paytida gidravlik zarba ta'sirida ishlaydi. Shlangi zarba paytida bu bosim 100-160 MPa ga etadi va ish bosimidan deyarli 4 baravar yuqori. Muntazam ravishda bosimning keskin oshishi salbiy oqibatlarga olib kelishi mumkin. CLAAS Arion 400 traktorining maksimal etkazib berish gidravlik oqimi 150 l / min ni tashkil qiladi va 25-30 MPa bosimda ishlaydi. Ishlash jarayonida traktor gidravlika tizimidagi oqim yo'nalishi o'zgaradi va bosim 60-80 MPa gacha ko'tariladi [3].
Shuni ta'kidlash kerakki, hozirgi vaqtda gidravlik tizimning tezlik, quvvat, aniqlik va ergonomika kabi barcha parametrlarida zamonaviy texnologiyalar rivojlanmoqda. Agar eski gidravlika tizimlariga nazar tashlaydigan bo'lsak, qishloq xo'jaligi texnikalarining maksimal ish bosimi o'rtacha 20-25 megapikselni tashkil etdi, bu bugungi kunga qaraganda deyarli ikki baravar kam. Bundan tashqari, hozir xuddi shunday quvvat uchun kichikroq mashinalar qo'llanilmoqda. Ushbu yaxshilanish tendentsiyalari gidravlik zarba muammosini yanada sezilarli qiladi.
1-jadval. Gidravlik zarbani kamaytirish choralari
№ Bosim regulyatorini o'rnatish orqali tizim bosimini pasaytirish
1 Quvurlardagi suyuqlik tezligini kamaytirish
2 Sekin va monoton yopiladigan kranlarni o'rnatish
3 Mavjud o'rnatishda ishga tushirish va o'chirish tartib-qoidalaridan foydalanish
4 Gidravlik zarbaning oldini olish uchun mexanik moslamani o'rnatish(gidravlik akkumulyator,himoya klapanlari va hk)
5 Havo kamerasini o'rnatish
6 Tirsaklar yoki kengayish halqalarini qo'shib, tekis quvurlar uzunligini kamaytirish
7 Nasosga maxovik o'rnatish
8 Nasos stantsiyasining aylanma yo'lini o'rnatish
Ushbu muammolarni hal qilish uchun, ko'pgina gidravlik tizimlar, gidravlika akkumulyatorlari va gidravlik kuchlanish to'xtatuvchilari bilan jihozlangan bo'ladi. Asosiy so'ndirgichlarning ba'zilari 2-rasmda ko'rsatilgan va mumkin bo'lgan usullar 1-jadvalda keltirilgan. Gidravlik zarbani so'ndirgichlarning ishlash printsipi suyuqlik energiyasini bosim,
2-rasm. Gidravlik zarbani so'ndirish uchun turli xil qurilmalar turlari:
O'ngdan, mos ravishda: himoya klapani, boshqaruv klapani va gidravlik akkumulyator. issiqlik yoki mexanik harakat shaklida saqlashga asoslangan. Bosim so'ndirish klapanlari bosimni nazorat qiladi va u belgilangan qiymatdan oshib ketganda, uni tankga quyish orqali ortiqcha bosimni yo'q qiladi. Oddiy bosim so'ndirish klapanining sxematik ko'rinishi 3-rasmda keltirilgan. Himoya klapanlari va sharli klapanlar faqat 70% yopilgandan keyin (yopiq holatdan 30%) oqim tezligiga ta'sir qila boshlaydi. Shunday qilib, bu klapanlar dastlabki bosqichda tezroq va oxirgi yopilish bosqichida sekinroq ishlaydi [2,6].
Garchi xavfsizlik klapanlarining ishlash tezligi tizimdagi bosimga bog'liq bo'lsa ham, ular taxminan 1400 m/s bo'lgan gidravlik zarba to'lqinining tarqalish tezligidan ancha
Hozirgacha bu muammoni hal qilish uchun ko'plab urinishlar bo'lgan. Xususan, B.A. Zemlyanskovo xavfsizlik klapanlarining ishlash dinamikasini konstruktiv ravishda o'rganadi va quyidagicha xulosa qiladi. Shlangi zarba paytida suyuqlikda impulsli to'lqinlar paydo bo'ladi, ularning aksariyati juda yuqori amplitudalarga ega. Xavfsizlik klapanlarining ishdan chiqishining asosiy sababi impuls to'lqinlaridir. U gidravlik zarbani kamaytirish uchun tizimning ish bosimini 35-40% gacha kamaytirishni taklif qiladi [4,2]. Biroq, tizimdagi silindrlar kerakli yuklarni ko'tara olmaydi.
Kaniev J.M., gidravlik zarba paytida traktorlarning gidravlik tizimi uchun diafragma nazorat klapanini ishlab chiqdi va gidravlik zarba paytida nazorat klapanlarining konstruktsiyasi jiddiy shikastlangan degan xulosaga keldi. Ushbu zarar asta-sekin gidravlik tarqatish klapanlarining ishdan chiqishiga olib keladi. Buning asosiy sababi shundaki, gidravlik zarba paytida tizimdagi bosim nominaldan 3-4 baravar yuqori. Muallif membranada hosil bo'lgan teshiklarning o'lchamlari, teshiklar orasidagi masofa va membrananing qalinligi diafragma klapanning xizmat qilish muddatiga ta'sirini, gidravlik tizimning barqarorligini, gidravlikaning ishlashi va dizayni mukammalligini o'rganadi. klapanlar. Buning natijasida traktor gidravlika tizimining ishlash muddati 19 foizga (1900 motor soatigacha), tizimdagi nosozliklar soni 30,4 foizga, tizimning ishlashi esa 40-46 foizga qisqaradi. Asosiy mexanizm membrana tomonidan gidravlik zarbani 25% gacha bostirishdir [3,2]. Biroq, tadqiqotlar shuni ko'rsatadiki, olingan natijalar yetarli emas va qo'shimcha tadqiqotlar talab qiladi.
Yuqorida aytib o'tilgan ushbu yechimlarning kamchiliklarini hisobga olsak, gidravlik zarba muammosi hali hal qilinmagan ko'rinadi. Shlangi zarba paytida bosim amplitudasi barcha joriy xavfsizlik choralari bilan 35-40% ga kamaydi. Biroq, bu ko'plab gidravlik tizimlar uchun hali ham muammo. Misol uchun, bugungi kunda eng dolzarb robotlardan biri manipulyator bo'lib, ularning ko'pchiligi gidravlik tizimga ega va katta kuch bilan ishlaydi. Manipulyatorlar uchun eng muhim jihat - bu aniqlik. Shlangi zarba, aksincha, aniqlik uchun to'siq bo'lib, ularning ishlashida ko'plab muammolarni keltirib chiqaradi. Bypass klapanining ochilish va yopilish tezligini nazorat qilish orqali manipulyatorning aniqligini oshirish, ya'ni gidravlik zarbani kamaytirish mumkin, ammo bu manipulyator uchun tezlik talablariga zid keladi va ularning ish bosimini pasaytiradi.
GIDRAVLIK ZARBANI SO'NDIRISH UCHUN YANGI YONDOSHUV TAHLILI.
Ushbu dolzarb muammolarni hisobga olgan holda, gidravlik tizimlarda yangi xavfsizlik elementi - yangi gidravlik zarba so'ndirgichi o'rnatilishi gidravlik zarbani ma'lum darajada kamaytiradi. Taklif etilayotgan mexanizmning sxematik va prototip ko'rinishlari 4-rasm da keltirilgan.
(a) (b)
4-rasm. Gidravlik zarba so'ndirgichning prototip (a) va sxematik (b) ko'rinishi.
1-silindrsimon korpuslar, 2-metallpanjara, 3-metall sharlar
Sharlarning zichligi, hajmi va o'lchamlari talablarga qarab o'zgarishi mumkin. U gidravlik akkumulyator va damper kabi asosiy kuchlanish (zarba amplitudasi) so'ndiruvchilarga qo'shimcha sifatida ishlatiladi. So'ndirgich, gidravlik akkumulyatordan oldin o'rnatiladi va uni ish paytida sozlash mumkin emas. Oddiy gidravlik sxema va gidravlik zarba so'ndirgichning sxematik chizmasi 5-rasmda keltirilgan.
Ishlash printsipi Bernulli tenglamasiga (3) muvofiq oqimning ish bosimiga turbulentligi bilan bog'liq. Suyuqlik xususiyatiga ko'ra, tezlik ortganda bosim pasayib, uning holatini suyuqlikdan gazga o'zgartirishga moyil bo'ladi. Natijada, suyuqlikning ichki energiyasi vaqtincha oshib boradi, bu esa gidravlika tizimidagi umumiy energiyaning pasayishiga olib keladi [6]. Ushbu tadqiqotning kutilayotgan natijasi shundaki, gidravlik zarba paytida metall sharlar orasidagi impulsli to'lqinlarning o'tishi tufayli bosimning amplituda qiymati kamayadi.
" -.o.:-: —F= (3)
Gidroakkumulyator bilan birgalikda ishlatilsa, so'ndirgich, qisqa muddatga gidrokkumulyatorning quvvatini oshiradi va gidravlik zarbaning davomiyligini kamaytiradi.
Natijada, umumiy gidravlik tizimda gidravlik zarbaning jiddiy ta'sirining oldini olish kutilmoqda. Bundan tashqari, tizimning aniqligi ortib foydali ish koeffitsiyenti ko'tariladi, xavfsizlik darajasi ortadi.
Sohada olib borilgan oldingi tadqiqotlarni ko'rib chiqish, gidravlik so'ndirgichlarni laboratoriya va muayan tadbiq etilish joylarida qo'lash hamda xavfsizlik moslamalari bilan jihozlangan maydonlarda gidravlik zarba muammolari haqida ma'lumot to'plash, sohada keyingi tadqiqotlarni talab qilishi aniqlandi.
5-rasm. So'ndirgichga ega bo'lgan gidravlik zanjirning sxematik diagrammasi
1. Ish bosimi 6 MPa (60 bar) bo'lgan gidravlik nasos 2. 0-10V analog chiqishga ega bosim sensori 3. 4/3 yo'nalishli klapan 4. Quvvati 0-6 MPa bo'lgan ikkita doimiy o'zgaruvchan nasosli gidravlik ta'minot bloki. 5. Gidravlikso'ndirgichning tavsiya etilganprototipi.
Yuqoridagi barcha harakatlar joriy so'ndirgichlarning xavfsizlik darajasi cheklangan va ayniqsa, bosimning keskin ko'tarilishi uchun yaxshilanishi kerak degan xulosaga kelindi. Taklif etilayotgan so'ndirgich, ko'plab rejim va holatlarda gidravlik zarbaning harakatini tahlil qilish va uning oldini olish uchun sinovdan o'tkazildi va barcha holatlarda samara bergani aniqlandi.
ADABIYOTLAR
1. Yanfey Kou, Jieming Yang va Ziming Kou. Shlangi boshqaruv klapanining tezligini sozlash asosida shaxta drenaj tizimini suv bolg'asi bilan himoya qilish usuli, 2015 yil
2. Kaniev Dj, boshqaruv klapanining bosim kanalidagi suyuqlikning zarba zarbasini aniqlash. Yevropa ilmiy sharhi, 14-15-betlar, ISSN 2310-5577, Vena, Praga - 2017
3. Sharipov K. A., Kaniev Dj, DIGITAL GIDRAULICA. ACTA TTPU 1 (2020) 96-101-betlar.
4. Vikipediya. Gidravlik zarba, 2022 yil aprel. https://en.wikipedia.org/wiki/Water_hammer
5. T.M.Bashta. Gidroprivod i gidropnevmoavtomatika, "Matrotexnika", 1972 y.
Doktor P.N Modi Doktor S.M. Seth. Gidravlika va suyuqlik mexanikasi, shu jumladan gidravlik mashinalar. Yigirma birinchi nashr, 2017 yil. УДК 69.04
