CC BY
35
ПОСТРОЕНИЕ СТАТИЧЕСКОЙ ХАРАКТЕРИСТИКИ СТРУЙНОЙ УСТАНОВКИ
Дровников Александр Николаевич, проф., д.т.н., Трифонов Алексей Васильевич, аспирант
Южно-Российский государственный университет экономики и сервиса, город Шахты
Теоретические сведения:
Данное устройство предназначено для строительных и коммунальных служб, в частности для струйной и струйно-абразивной обработки различных поверхностей при удалении дефектных участков и слоев бетона, нанесении штукатурных, клеевых и окрасочных составов, термической обработке.
Техническая формулировка задачи:
Машины, используемые для проведения струйной обработки различных поверхностей, имеют, как правило, системы ручного интуитивного управления. Это предопределяет выход из оптимальных режимов работы машины, приводит к увеличению нагрузок и энергоемкости процессов, снижению показателей надежности.
В связи с этим была разработана принципиальная конструктивная схема устройства для струйной обработки объектов показанная на рис. 1.
Рис. 1. Схема устройства для струйной обработки объектов
Математическая постановка задачи:
При исследовании предложенной конструкции было выявлено, что рассчитать данную схему тривиальными методами расчета последовательного, либо же параллельного включения элементов, весьма затруднительно так как, схема имеет мостовое соединение, и сложную взаимосвязь отдельных компонентов. Поэтому было предложено рассчитать данную схему включения элементов по методу электрогидроаналогий[1,2]. Для этого преобразуем данную схему в электрическую эквивалентную схему (рис. 2).
Основные допущения задачи:
Подобными величинами в электрических и гидравлических процессах являются напряжение Е и давление Р, сила тока I и расход Q, омическое сопротивление г и гидравлическое сопротивление Я . Потери давления в трубопроводах на различных участках в данной математической модели не учитываются, объемные потери равны нулю, сумма расходов на всех сливах равна общему расходу, потери давления по длине трубопровода не учитываются.
Рис.2. Электрическая эквивалентная схема
Методика расчета:
По законам Кирхгофа составляем уравнения, пользуясь электрической эквивалентной схемой, а, преобразовав уравнения сопротивлений движения потока в дросселях, конфузоре [3] и уравнение движения цилиндра получим систему уравнений описывающих статический режим работы установки.
В результате получаем следующую систему уравнений:
12 -4-р-
{12 )2
14 •^•Р-
12 -£Р-
2
П • - др2 4
{14 )2 '
4
V
_(Ы_
Ж - др2 2 ^
2 + 13
{13 )2
р
16
2
П • - др3
2 _ 15
ж/й
ж Э 4
24
-Пщ
- 14 ■£,■ р-
{14 )2
= 0
4
+ 17 -£р-
{17 )2
= Е
4
V У
2
2^
—^^ • 0,61 - 0,2 • ^ +-------------------------8--------------—
Ж ^2 V 6 , , - 1±_ • - • «
др1
4
Жк
. 81П • —
с 2
1-
Г /с_ 1
V dt у
= Е
- 17 Р"
{17 )2
р
2
П • - др7
2 + 15
ж/к
п • Э2
-1з •£•р
{Iз )2
+
V У
2
4
+л -£-Р-
{II )2
Ж - др1^2
4
-г 8 +16 0,61 -0,2• -с-+ —-
V
а
• 81П • —
ж/к с 2
Г - > 2
1 - с -
V ич у
= 0
14 -£Р-
{14 )2
р
ж /др42 2
+ 1с
ж/к
4
-13 р"
{Iз )2
-•^ГЦ
+
V У
2
4
11 • ^•р-
{11 )2
Ж - др1^2
4
/8 +16 0,61 - 0,2 • -с- +
/
1б , а
—— • - 81П • —
ж/к с 2
1-
= Е
I 2 - 1 4 0 II
13 + 12 -11 0 II
10 7 - 6 - = 0
Моделируя эту систему в среде Ышкеаё получим ряд зависимостей, которые характеризуют закономерности изменения расходов от смещения заслонки (рис.3).
2
2
2
4
2
2
2
4
2
6
2
2
4
4
2
2
6
2
2
4
2
V
2
Qi
3-10
Q2 2-i0
■XXX
Q3
+++ i-i04 Q4 SDH
Q5
Q6
■ДАЛ ±_-1 -i04
-2-10
Г 4
-3-10
4
-4
і
[
Ч ч ч
< ч ч ч
ч ч ч ч
5-10 4 0.001 0.0015 0.002 0.0025 0.003 0.0035 0.004
h
Рис.3. Статические характеристики расходов струйной установки в функции расстояния от среза сопла до обрабатываемой поверхности.
4
0
Таким образом, решив поставленную задачу можно смоделировать процесс струйной обработки объектов, в различной интерпретации настройки параметров системы. Поскольку данный метод в некоторых случаях не совсем корректно описывает поведение системы, поэтому требуется дополнительная проверка полученных результатов экспериментальным путём.
Проведённый конкретный расчёт показал важность расширения технического арсенала струйной техники и поиска методов, увеличивающих чувствительность установки для струйной и струйно-абразивной обработки различных поверхностей.
Литература
1. Блэкборн Д., Ритхоф Г., Шеффер Д.Л. Гидравлические и пневматические силовые системы управления. Учебник.- Москва. Издательство иностранной литературы, 1962 -614с.
2. Денисов А.А., Нагорный В.С. Пневматические и гидравлические устройства автоматики Учебное пособие для втузов.- Москва.: «Высшая школа», 1978 -214с с ил.
3. Дмитриев. В.Н.,Градецкий В.Г. Основы пневмоавтоматики. М., «Машиностроение», 1973, 360с.
