CC BY
1
7. Андреюк В.А., Асанбаев Ю.А., Сказываева Н.С. Динамическая устойчивость энергосистемы при регулировании мощности турбин генераторов по абсолютному углу // Электрические станции. 2005. №. 12. С. 11-16.
8. Моделирование эксплуатационных условий работы запорного устройства / Гаваев А. С., Свистунова В. А., Чикишев Е. М. [и др.] // Инженерный вестник Дона. 2022. № 1(85). [Электронный ресурс] URL: http://www.ivdon.ru/ru/magazine/archive/n1y2022/7418 (дата обращения: 10.02.2024).
9. Alshoaibi A.M., Ali Fageehi Y. 3D modelling of fatigue crack growth and life predictions using ANSYS. Ain Shams Engineering Journal, 2022. Vol. 13 (4), № 101636. DOI: 10.1016/j.asej.2021.11.005.
10. Jayachitra T., Priyadarshini R. Smart monitoring system for detection of damage in structural parts by emi and ansys. SSRG International Journal of Engineering Trends and Technology. 2021. Vol. 69. № 2. P. 134-138. DOI: 10.14445/22315381/IJETT-V69I2P219.
11. Chimakurthi S.K., Reuss S., Tooley M., Scampoli S. Ansys workbench system coupling: a state-of-the-art computational framework for analyzing multiphysics problems. Engineering with Computers. 2018. Vol. 34. № 2. P. 385411. DOI: 10.1007/s00366-017-0548-4.
12. Гаваев А.С., Лосев Д.Я. Исследование кинематических параметров систем приращения ветряного потока для спроектированного ветрогенератора Объект 1-У // Инженерный вестник Дона. 2022. № 11(95). С. 142-153.
Гаваев Александр Сергеевич, канд. техн. наук, доцент, [email protected], Россия, Тюмень, Тюменский индустриальный университет,
Кокорин Илья Николаевич, старший преподаватель, kokorinin@tyuiu. ru, Россия, Тюмень, Тюменский индустриальный университет,
Лосев Денис Яковлевич, студент, [email protected], Россия, Тюмень, Тюменский индустриальный университет
DESIGN AND DEVELOPMENT OF A TEST MODEL OF THE "OBJECT 1-U" WIND GENERATOR SYSTEM USING
ADDITIVE TECHNOLOGIES
A.S. Gavaev, I.N. Kokorin, D.Ya. Losev
The article presents the results of a study on the development and testing of a test prototype of a reduced-scale confuser-diffuser system using additive technologies. A scientific two-factor is planned. After the tests, shortcomings were identified and the prototype was refined. The effectiveness of the system has been confirmed. A laboratory sample of a wind generator has been created and the principle of air mass movement has been revealed.
Key words: confuser-diffuser system, additive technologies, testing, laboratory sample, wind generator, design.
Gavaev Alexander Sergeevich, candidate of technical sciences, docent, gavaevas@tyuiu. ru, Russia, Tyumen, Tyumen Industrial University,
Kokorin Ilya Nikolaevich, senior lecturer, [email protected]. Russia, Tyumen, Tyumen Industrial University,
Losev Denis Yakovlevich, student, eintiustein@bk. ru, Russia, Tyumen, Tyumen Industrial University
УДК 621.225.2
DOI: 10.24412/2071-6168-2024-3-564-565
КЛАССИФИКАЦИЯ МЕР ПО ПРЕДОТВРАЩЕНИЮ АВАРИЙНЫХ РАЗЛИВОВ РАБОЧЕЙ ЖИДКОСТИ ГИДРАВЛИЧЕСКОГО ПРИВОДА
И.В. Карнаухов, А.С. Лунев, В.В. Бабин, М.Ю. Романенко, Ю.Е. Серебренников
В статье приведена классификация устройств, предотвращающих аварийные утечки рабочей жидкости из гидросистемы, и рассмотрены наиболее рациональные способы решения данной проблемы.
Ключевые слова: рабочая жидкость, гидравлический привод, аварийные утечки, гидробак, гидроклапан.
Разгерметизация гидросистем явление не редкое и довольно часто ведет к высоким экономическим затратам, связанными с простоем техники в ремонте и невосполнимой потерей рабочей жидкости. Особенно это актуально в местах, где дозаправка затруднительна в связи с отдаленностью места эксплуатации машины. Помимо экономических затрат аварийный розлив рабочей жидкости может причинить вред как человеку, так и окружающей среде [1].
Следует отметить, что эта проблема пока мало изучена. На основе анализа изобретений, предотвращающих аварийные утечки, нами предложена классификация устройств (рис. 1).
Устройства предотвращения аварийных утечек рабочей жидкости можно разделить на две основные
группы.
Устройства диагностики гидрооборудования. Они помогают определить утечки разного рода и в различных зонах гидропривода, а также наличие внутренних утечек гидрооборудования, герметичность уплотнений и гидробака. Диагностику с применением подобных устройств проводить технически не всегда возможно, поэтому в гидросистемы внедряют устройства, которые относятся к другой группе [2].
564
Устройства предотвращения утечек. Эти устройства подразделяются на две группы по месту расположения в гидробаке и вне гидробака.
В свою очередь, устройства, располагающиеся в гидробаке, можно разделить на две подгруппы в зависимости от параметра. На его изменение (это либо понижение давления в гидролинии, либо аварийное понижение уровня жидкости в гидробаке) срабатывает устройство.
Рабочим параметром устройств, которые располагаются вне бака, в основном является давление. По принципу срабатывания их можно разбить на две подгруппы: прекращение передачи крутящего момента на вал насоса (муфты предохранительные) и перенаправление потока или прекращение подачи жидкости к насосу (распределители, гидроклапаны).
Способы предотвращения утечек
Рис 1. Классификация способов предотвращения аварийных утечек рабочей жидкости
Наиболее целесообразными для использования являются устройства, которые предотвращают выброс жидкости из системы непосредственно после аварии. Ниже приведены схемы нескольких наиболее эффективных устройств [31.
На рис. 2 изображено входное устройство насоса.
щ
%ААЛ
7
/
Л:
5_/
■■■/7/f///?;• -//л
тощ
Рис. 2. Входное устройство насоса: 1 - питательная емкость; 2 - всасывающий трубопровод; 3 - сифонная насадка; 4 - воздушная трубка; 5 - вентиль; 6 - сливной трубопровод; 7 - регулятор; 8 - надпоршневая полость; 9 - подпоршневая полость; 10 -пружина
В процессе работы входного устройства гидравлического насоса происходит автоматическое управление потоком жидкости для обеспечения безопасной и эффективной работы системы. Перед запуском насоса, когда в питательной емкости имеется достаточное количество жидкости, запорный вентиль автоматически закрывается, отделяя всасывающий трубопровод, сифонный насадок и воздушную трубку от воздействия окружающей среды.
После запуска насоса и удаления воздуха из системы, устанавливается стабильный поток жидкости в сливном трубопроводе. Этот поток удерживает плунжер регулятора в определенном положении, разделяя входной канал регулятора и воздушную трубку от атмосферного давления. Как следствие, запорный вентиль открывается, подготавливая систему к автоматическому отключению всасывания в случае различных аварийных ситуаций [4].
При разрыве сливных трубопроводов или других утечках жидкости, поток в регуляторе резко уменьшается, заставляя плунжер регулятора переместиться и открыть воздушную трубку к атмосфере. Это приводит к прекращению всасывания жидкости из питательной емкости, независимо от ее уровня заполнения.
После устранения причины аварийных утечек, система восстанавливается к автоматическому режиму работы. Дополнительное заполнение питательной емкости осуществляется только в случае, если уровень жидкости на момент аварии был ниже допустимого [5].
На рис. 3 представлен гидробак с внутренним расположением сифона.
В качестве устройства предотвращения аварийных утечек используется гибкий трубопровод 3, один конец которого при помощи пробки 4 жестко закреплен в колене сифона 1, а второй крепится при помощи втулки 5 на мерной линейке 6. Через отверстие 7 в корпусе 8 оператор может регулировать положение гибкого трубопровода.
7 - отверстие; 8 - корпус
Рис. 4. Муфта предохранительная: 1,2 - полумуфта; 3 - пластина; 4 - гидроцилиндр; 5 - пружина; 6 - шарикоподшипник; 7 - гильза
Гидробак работает следующим образом. После заправки гидробака рабочей жидкостью вынимают мерную линейку 6, а конец гибкого трубопровода 3 устанавливают на расстояние от фактического уровня жидкости в баке. При аварийной разгерметизации системы уровень рабочей жидкости в баке понизится до конца гибкого трубопровода. Вследствие подсоса воздуха в сифон через гибкий трубопровод поток жидкости в нем прекратится.
Выяснив причину аварии и устранив ее, вынимают мерную линейку и проделывают вышеуказанную операцию [6].
На рис. 4 изображена предложенная автором статьи предохранительная муфта.
Устройство работает следующим образом: полумуфта 2 устанавливается на валу насоса и жестко закрепляется на нем, полумуфта 1 установлена на приводном валу и может перемещаться вдоль него по шлицам. пружина 3, размещенная между полумуфтами, работает на растяжение и разъединяет муфту. На неподвижном корпусе машины закрепляются гидроцилиндры 4 и гильза 7. На ней имеются падь, но которым под действием гидроцилиндра может перемещаться пластина 3.
Усилия гидроцилиндров хватает для того, чтобы преодолеть усилие пружины 5. При наличии давления в системе гидроцилиндры 4 перемещают шайбу 3, она, в свою очередь, передаёт усилие на полумуфту 1. Через шарикоподшипник 6, муфта входит в зацепление. При нарушении герметичности гидросистемы пружина преодолевает усилие гидроцилиндров, вследствие чего разъединяются полумуфты и момент на вал насоса не передается [7].
Использование устройств, предотвращающих аварийные утечки рабочей жидкости, помогает решить ряд экономических проблем и делает более безопасной эксплуатацию машины по отношению к человеку и окружающей среде.
Список литературы
1. Лозовецкий В.В. Защита окружающей среды от утечек рабочей жидкости при разрыве рукавов высокого давления гидропривода манипуляторов транспортных средств / В. В. Лозовецкий, В. Ф. Константинов, В. М. Чер-кина // Лесной вестник. Forestry Bulletin. 2018. Т. 22, № 5. С. 62-68. DOI 10.18698/2542-1468-2018-5-62-68. EDN VMPTNR.
2. Кириленко О.И. Экспериментальные исследования утечек рабочей жидкости в качающем узле агрегатов объемного гидропривода трансмиссий / О. И. Кириленко, П. Т. Мельянцов // Инженерия природопользования. 2016. № 1(5). С. 10-16. EDN RXMPED.
3. Устройство аварийной защиты гидроприводов от залповых утечек рабочей жидкости / С. Л. Вдовин, К. Н. Никоноров, А. А. Соковнина, Е. А. Соковнина // Труды Поволжского государственного технологического университета. Серия: Технологическая. 2017. № 5. С. 113-118. EDN ZDMIXX.
4. Анисимов А.В. Исследование работы замкнутой гидросистемы при снижении объемного КПД гидромашин / А. В. Анисимов, А. И. Бутов, В. Л. Кондрашов // Новые технологии управления движением технических объектов. Сборник статей по материалам 6-й международной научно-технической конференции, Новочеркасск, 1719 декабря 2003 года. Том Выпуск 4. Новочеркасск: Северо-Кавказский научный центр высшей школы Южный федеральный университет, 2003. С. 31-35. EDN VVYRBF.
5. Уменьшение потерь масел при разгерметизации гидроприводов тракторов / С.Л. Вдовин, М.Д. Богатырев, К.Н. Никоноров, П.А. Коротков // Тракторы и сельхозмашины. 2023. Т. 90, № 1. С. 5-12. DOI 10.17816/03214443-117503. EDN BIOQRZ.
6. Ways to ensure the efficiency and improvement the efficiency of hydraulic machines / A. S. Lunev, A. S. Ka-verzina, I. V. Karnaukhov [et al.] // Journal of Physics: Conference Series. Krasnoyarsk Science and Technology City Hall of the Russian Union of Scientific and Engineering Associations. Krasnoyarsk, Russia: IOP Publishing Ltd, 2021. Volume 2094. P. 42090. DOI 10.1088/1742-6596/2094/4/042090. EDN UOFQZC.
7. Automation of Control of Transport Machine Units by Oil Parameters / I.V. Karnaukhov, M.D. Pankiv, A.S. Lunev [et al.] // Transportation Research Procedia. Collection of materials XIII International Conference on Transport Infrastructure: Territory Development and Sustainability. Krasnoyarsk: Elsevier B.V., 2023. P. 838-841. DOI 10.1016/j.trpro.2023.02.118. EDN ADDOEL.
Карнаухов Илья Владимирович, аспирант, ilyak91 @yandex.ru, Россия, Красноярск, Сибирский федеральный университет,
Лунев Александр Сергеевич, канд. техн. наук, докторант, [email protected], Россия, Красноярск, Сибирский федеральный университет,
Бабин Владимир Вячеславович, магистрант, [email protected], Россия, Красноярск, Сибирский федеральный университет,
Романенко Максим Юрьевич, магистрант, bylkanizator@mail. ru, Россия, Красноярск, Сибирский федеральный университет,
Серебренников Юрий Евгеньевич, магистрант, [email protected], Россия, Красноярск, Сибирский федеральный университет
CLASSIFICATION OF MEASURES TO PREVENT ACCIDENTAL SPILLS OF HYDRAULIC DRIVE FLUID I. V. Karnaukhov, A.S. Lunev, V. V. Babin, M.Yu. Romanenko, Yu.E. Serebrennikov
The article provides a classification of devices that prevent emergency leaks of working fluid from the hydraulic system, and considers the most rational ways to solve this problem.
Key words: hydraulic fluid, hydraulic drive, emergency leaks, hydraulic tank, hydraulic valve.
567
Karnaukhov Ilya Vladimirovich, postgraduate, ilyak91 @yandex. ru, Russia, Krasnoyarsk, Siberian Federal
University,
Lunev Alexander Sergeyevich, candidate of technical sciences, doctoral student, Ermalay@yandex. ru, Russia, Krasnoyarsk, Siberian Federal University,
Vyacheslavovich Babin Vladimir, master's, [email protected], Russia, Krasnoyarsk, Siberian Federal
University,
Romanenko Maxim Yurievich, master's, bylkanizator@mail. ru, Russia, Krasnoyarsk, Siberian Federal
University,
Serebrennikov Yuri Evgenievich, master's, [email protected], Russia, Krasnoyarsk, Siberian Federal
University
УДК 621.225.2
DOI: 10.24412/2071-6168-2024-3-568-569
ИССЛЕДОВАНИЕ МЕТОДОВ И СРЕДСТВ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ВСАСЫВАЮЩЕЙ
СПОСОБНОСТИ НАСОСА
А.С. Лунев, И.В. Карнаухов, А.Ю. Иванов, А.А. Кардаш, В.В. Рыбин
Приведены результаты расчетов давления во входном патрубке насоса при различных температурах рабочей жидкости. Исследовано влияние конструктивных особенностей всасывающей гидролинии и скорости жидкости на давление перед насосом.
Ключевые слова: рабочая жидкость, гидравлический привод, допустимая температура, всасывающий трубопровод, гидравлическое сопротивление.
В самоходных машинах широкое распространение получили схемы гидроприводов с разомкнутой циркуляцией жидкости. В этом случае важное значение имеет обеспечение повышения давления на входе в насос выше минимально допустимого. Рассмотрим гидропривод с разомкнутой циркуляцией рабочей жидкости. На рис. 1 показана часть схемы гидропривода, включающая всасывающую гидролинию.
Связь между давлением p во всасывающем патрубке насоса и параметрами рабочей жидкости, и конструктивными особенностями всасывающей гидролинии определяется уравнением Бернулли [1].
Уравнение Бернулли запишем для двух сечений: сеч. 0-0, проходящего через свободную поверхность жидкости в баке, и сеч. 1-1, являющегося поперечным сечением всасывающего трубопровода непосредственно перед насосом. Всасывающий трубопровод обычно выполняют из труб одного диаметра. В этом случае уравнение Бернул-ли с учетом инерционного напора (скоростным напором в сечении 0-0 пренебрегаем) примет вид [2]:
pn p avV? l V? l dV (1)
H + -_ilL- + -L-L. + (Я. L + --L- + L--1 (1)
P g P g 2 - g d 2 • g g dt
Решаем уравнение (1) относительно давления p , получаем:
l р- V2 dV n\
P1 = P0 +P-g • H - (а1+Л - + )-P l-^t
Уравнение (2) показывает, что на давление перед насосом (сеч. 1-1) влияют давление в баке p^ , высота H расположения уровня в баке относительно оси входного патрубка насоса, коэффициент Кориолиса а j, коэффициент гидравлического трения Л, длина l и диаметр d всасывающего трубопровода, коэффициенты местных сопротивлении Z ; скорость рабочей жидкости и ее колебания.
Пренебрегая неравномерностью подачи насоса, при фиксированных значениях p^ и Н рассмотрим влияние на давление p1 во всасывающем трубопроводе гидравлических сопротивлений и динамического давления.
В первом приближении коэффициенты трения Л и местных сопротивлений можно определить, считая процесс квазистационарным, по известным формулам [3]:
/- j S-Q \0,25
Л= — (при Re < 2320) или Л = 0,11 -¡ki + —I (при Re < 2320) (3)
Re ^ d Re)
г -г + A (4)
= zKB,i + Re
где Z - коэффициент г'-го местного сопротивления в квадратичной зоне, зависящей от формы местного сопро-bKB,i
тивления; A- - коэффициент, зависящий от формы местного сопротивления.
