Методика расчета делителей потока с эластичным регулирующим органом Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

АБРАМОВА Иванна Андреевна, кандидат педагогических наук, заведующая кафедрой «Техническая механика» Омского авто бронетанкового инженерного института (ОАБИИ).

ЗАКЕРНИЧНАЯ Наталья Викторовна, кандидат

технических наук, доцент кафедры «Техническая

механика» ОАБИИ.

БРНЧ-код: 5537-9931

АиШотГО (РИНЦ): 324494

Адрес для переписки: [email protected]

Для цитирования

Сыркин В. В., Абрамова И. А., Закерничная Н. В. Расчет погрешностей при делении потоков в регуляторах с эластичным регулирующим элементом при переменных нагрузках // Омский научный вестник. 2018. № 6 (162). С. 9-12. БОН 10.25206/1813-8225-2018-162-9-12.

Статья поступила в редакцию 15.10.2018 г. © В. В. Сыркин, И. А. Абрамова, Н. В. Закерничная

УДК 621.83.069

DOI: 10.25206/1813-8225-2018-162-12-14

в. в. сыркин и. н. квасов

ю. Ф. ГАЛУЗА

о. с. дюндик

Омский государственный технический университет, г. Омск

методика расчета делителей потока с эластичным регулирующим органом_

рассматривается методика расчета делителя потока с эластичным регулирующим элементом, который по отношению к существующим конструкциям обладает компактностью конструкции и повышенной надежностью. введение регулирующего органа в виде эластичного элемента позволяет эффективно компенсировать погрешности деления потока, возникающие в результате действия гидродинамических сил.

Ключевые слова: делитель потока, синхронизация, эластичный регулирующий элемент, давление, расход жидкости, ошибка деления потока жидкости.

Синхронизация исполнительных органов технологических машин с гидроприводом, как правило, осуществляется делителями потока той или иной конструкции [1-6].

Предлагается новая конструкция делителя потока жидкости [7], в которой в качестве регулирующего органа используется эластичный элемент в виде тора (кольцо с круглым поперечным сечением).

Делитель предлагаемой конструкции (рис. 1) автоматически обеспечивает равенство перепада давления в рабочих полостях, т. е. равенство скоростей перемещения исполнительных органов технологической машины с той или иной степенью точности.

Относительная ошибка деления потока определяется отношением разности расходов жидкости в магистралях гидродвигателей к половине подводимого к делителю потока жидкости [8]

к = ^ 100,

о

где А — относителная ошибка деления потока в %; ДО — разность расходов в магистралях гидродвигателя; О — расход подводимо го к делителю потока.

Учитывая, что О= О1 + О2, получим

АО я о1 - оо (оп е Оо),

АО я Оо - О! (Оо е Оо),

где О1 и О2 — раеходы, подводимые к соответствующим магистралям.

Расчет погрешности деленио потока производится следующим образом О ]. Регулирующий орган в виде эластичного кольца друглого поперечного сечения приходит в движение, когдо перетад давления преодолевает силу оОения

N е ОдЫ ,

где N — сила трюкня 15 соеоджении ее^лирующий орган-корпус делителя потоОа; Др — пееепад давления , аоетвОтствующий сило т]сен—е; F — эффективная площадь регулирур щ егд ос гона 5,

AHяАH9и■

где Адда — перепод д£>влонАЯ на дронселях 1 и 2. Известно, что

ОI я Д иСн

Рис. 1. Расчетная схема делителя потока с регулирующим органом (РО) ^ эластомера: 1, 2 — постоянные дроссели на входе полостей 3 и 4 соответственно; 5 — ре гул ир ующ ий орга н (РО); Q, QI, QII — расооды общей и в полостях 3 и 4 соответственно; p , р н2 — дав рения нй иыходе делителя из полостей 3 и 4 соотаетственно

ганов из-за сжатия рабочей жидкости; А1р — то же, обусловленное разность— площадей исполнительных органов; А1у — тт —е, из-за утечек жидкости; 1 — рабочий ход теполиительных органов.

Основную часть раоности ходов составляет первый член правой чаети уравнения (1), зависящий от погрешности деюению вуиокю, поэтому значениями А1 , А1 , А1 — ьижни паеюе(5речь.

сж р у А А

Относительная погрешность рвения потока

Уунпь-^в |у у | , йРп

где т — коэффи.иент ионсгнуыщи входных дросселей делитеня злотом; Ар — нечувствительность действия регулирующего ьргана; Дрл — перепад давления в делителе при равных нагрузках в ветвях; £,у — ьаносютеаьная пйгрешность деления потока вследствие утечек жиакьсеив делителе.

Повышеьюе пирспида .Ргт^дел^гтия может привести к нагреву рабочей иидкости, поэтому снижение погрешности можно доетичь, сжижая и компенсируя влияние параметров Ар и £,у.

Уравнение растеда жида ости в менее нагруженной ветви делителя (витвь II) беи учета гидродинамических сил пттоко в жидкости пр едставляется

где О, — расход через постояеный д.оссель 1; Сдр — приведенный коэ ффицж ент расхода; ¡др — площадь проходного сеьения .рpостеея.

Ст нР

О „ = 0+Оу,

где О,, — расход яя^н.^усост1!! в витии II; О — расход жидкости в иабочем о не; Оу — утечки жидкости в зазоре.

Разность расходои в в етвях у и II

ЮЮ Н(С Ниу ати

где р — коэфСтц^е^ое р ассода; с — плотность рабочей жидкости.

— н

—иН к Си П^т

и

тои

, тигда

ит

тс1рСр йм т

и

и2

откуда следует: ошибуа деления потока возрастает с увеличениим нватфата плсаддь.Ех.и сечения дросселя и уменьшается при знелнеении расхода через делитель потока, но везтаесьеа в —величением силы трения в сосрежении рeтьoюpь—>—ий орган 5-кор-пус делителя.

При уточненных pиcлстax итог-еиности делителей потока следнет учитыеать и другие факторы, влияющие на их погрешнрстз [8— 10и

Рассогласоваи^ ленсeннн атииолнительны ж ор -ганов гидродвигазьлей, тстаемых от делителей потоков при не—анных йсгpyзлс-| спиеделяется следующим образом:

Ы н1 ь

1 ну

п А7 яь/ ЯА/ ,

^ сж — р — у'

(1)

где — отноеинеи!^!!ая поврешность дееения потока.

Ун Ги1 - и Уи,

где Об — большой насхрд С — меныпий расход; А1 — рассогласование со до в из по лнительн ых сф-

Установлено [8], что ьри жаидо яазорах расход жидкости в ьенее нагруженной венви вследствие дейсьв ия осев ой с оставеяющей реактивных сил в жидкости мнныне, чам в более нагруженной. В гидросистемах с постоянным давлением расход в более нагpнжаинон ветип при постоянной нагрузке практически ие неняется, а р аз ность в ветвях возникает е ртуььтнт^ уменьшения расхода в менее нагруженной ветви.

Нечувствительность действия регулирующего органа опронeляатсн оне-—ощим образом:

л р./TЬрл/йюеС дол Я . .

^ н ---н 1 Овр \ '

(2)

где р — к оэ ф фиц иант ртсхода (р~0,66); р — плотность жидкости; Арн — перепад давлений в напорной полости исрoлнитe2—тдоо оявена ; П — ртьрод жидкости в в етви; Р — угол наклона струи жидкости, вытекающей через рабочее окно, к оси регулирующего органь; Т7 — эффективная площадь регу-

лирующего органа; р

отношение силы трения

в месте контакта регулирует щьго органа и корпуса делителя к площади Р

Числитель первого члена выражения (2) является осевой с оставляющей гидродинамических сил жидкости, яытекающен по работах окон.

Изменение действия силы трения Т=ртрР при изменении направления перемещения регулирующего органг детдоеля в/еафип негутьтвительно-сти делителя (рис. 2) от действия гидродинамических реактивных сил имеет гистерезисную петлю а б г в.

°гр=рг -pi

'Ap=pi-pi

Рис. 2. График нечувствигельносгидействия регулирующего органа делителя потока

При дрочс-лчровчнич жлчдкост]ч вдругом рабочем очнч тотЕ[тссаеот гистерезисная петля в = б' а, если Т=н — =ii o=i - var, р^ДСо!^.

Если пршдядт рзекичс—.zp у уолее нвгр=женоо = ветви I O1 = const, Qy=0, то рисход жидкости в менее на-

гружон——>й оетв= Qn — = i2 ==—С"рГ , где f — пло-

\д

щадь проходного чеч—ниг входоого дросселя; p — давлчние на входе яемтеля (p = const); pII — давление в менее нагруженной ветви.

Учитывая, чтя == — 0= о = , получим

Од — -

ро2=о=Г

^О200- + 0 4 0(Яо-Р:^ЛД^)'

(3)

где — = 2е2 -consffi/F ; K — е22Лд .

IOP Conference Series Earth and Environmental Science. 2017. Vol. 81, no. 1. 012169. P. 1-6. D01:10.1088/1755-1315/81/1/012169.

2. Li Z., Zhang X., Guo K. [et al.]. A novel squeeze mode based magnetorheologicag valve: design, test and evaluation // Smart Materials and Structures. 2016. Vol. 25, no. 12. 127003. DOI: 10.1088/0964-1726/25/12/127003.

3. Mehrer M., Winston K. A method of determining a fault within a flow divider. EUR patent 0319030 A1; filed Aug. 9th, 2013; published Dec. 9th, 2015.

4. Nguyen K., Anderson T. Merchandiser with airflow divider. US patent 2952719 A1; filed June 9th, 2013; published Dec. 5th, 2013.

5. Пат. 170137 Российская Федерация, МПК F 04 B 1/26, МПК F 15 B 11/22. Аксиальный делитель потока жидкости / Мулюкин В. Л., Карелин Д. Л., Белоусов А. М. № 2016134804; заявл. 25.08.16; опубл. 14.04.17, Бюл. № 11.

6. Пат. 2580912 Российская Федерация, МПК G 05 D 11/02. Струйно-кавитационный делитель потока жидкости / Константинов С. Ю., Целищев В. А., Целищев Д. В. № 2014148904/28; заявл. 03.12.14; опубл. 10.04.18, Бюл. № 10.

7. А. с. CCCP 653433, МПК А15 В13/042. Делительный клапан / Немировский И. А., Сыркин В. В., Петров В. Б. [и др.]. № 2479228; заявл. 21.04.77; опубл. 25.03.79, Бюл. № 11.

8. Сыркин В. В., Саввантиди Т. И. Гидравлические регуляторы с управляющими элементами из эластомеров // Привод и управление. 2001. № 4. С. 14-17.

9. Антоненко В. И., Моделирование системы гидромеханического привода рабочего органа мобильной технологической машины // Вестник ДГТУ. 2014. № 4 (79). С. 158-165. DOI: 10.12737/6895.

10. Темирканов А. Р., Рыбак А. Т. Анализ статических характеристик делителя потока непрямого регулирования // Вестник ДГТУ. 2014. № 4 (79). С. 176-185. DOI: 10.12737/6907.

Анализ результатов расчета показывает, что если расходы в рабочем окне суммировать с утечками в жидкости, то разность расходов в ветвях I и II уменьшится. Поэтому целесообразно зазоры между регулирующим органом и стенкой корпуса выбирать из условия компенсации погрешностей деления потока, возникающих в результате действия гидродинамических сил. Точность деления потока увеличится при повышении надежности делителя потока.

Гарантированные утечки рабочей жидкости при получении перепада давления в ветвях I и II могут быть обеспечены с помощью дополнительных дросселей, которые ликвидируют рассогласование положений исполнительных органов в конце их хода.

Необходимо отметить, что данный метод компенсации погрешностей деления потока наиболее эффективен при поддержании постоянной температуры рабочей жидкости, от которой в значительной степени зависит вязкость этой жидкости.

Библиографический список

1. Yao C., Li T., Zhang, H. [et al.]. Study on the characters of control valve ammonia injection in selective catalityc reduction //

СЫРКИН Владимир Васильевич, доктор технических наук, доцент (Россия), профессор кафедры «Машиноведение». SPIN-код: 6713-4102 AuthorID (РИНЦ): 446841 AuthorID (SCOPUS): 25930080800 КВАСОВ Игорь Николаевич, кандидат экономических наук, доцент (Россия), декан факультета транспорта, нефти и газа. SPIN-код: 4379-0289 AuthorID (SCOPUS): 57195562334 ГАЛУЗА Юрий Федорович, старший преподаватель кафедры «Основы механики и автоматического управления». SPIN-код: 5375-1216 AuthorID (РИНЦ): 762147

ДЮНДИК Ольга Сергеевна, кандидат технических

наук, доцент кафедры «Машиноведение».

SPIN-код: 2495-1487

AuthorID (РИНЦ): 739334

AuthorID (SCOPUS): 57200728130

Адрес для переписки: [email protected]

Для цитирования

Сыркин В. В., Квасов И. Н., Галуза Ю. Ф., Дюндик О. С. Методика расчета делителей потока с эластичным регулирующим органом // Омский научный вестник. 2018. № 6 (162). С. 12-14. DOI: 10.25206/1813-8225-2018-162-12-14.

Статья поступила в редакцию 15.10.2018 г. © В. В. Сыркин, И. Н. Квасов, Ю. Ф. Галуза, О. С. Дюндик