CC BY
152
УДК 681.5: 621.22
ТРЕХМЕРНЫЕ МОДЕЛИ ГИДРАВЛИЧЕСКИХ УДАРНЫХ УСТРОЙСТВ
ВС. Щербаков, В.Н. Галдин
В статье приведены основные сведения о создании трехмерных моделей гидравлических ударных устройств, применяемых в качестве активных рабочих органов дорожно-строительных машин
Ключевые слова: моделирование, гидроударное устройство, проектирование
Применение гидравлической импульсной техники позволяет выполнять разрушение и разработку мерзлого грунта, скальных пород и полотна дорог, проходку скважин в грунте, забивание и извлечение свайных элементов, уплотнение грунта и выполнение других трудоемких работ [3].
Гидроударная импульсная система в общем случае, как сложное устройство, разделяется на несколько крупных составных частей по функциональным и конструктивным признакам:
- источник энергии (насосная станция);
- генератор импульсов (гидроударное устройство) - для преобразования подводимой энергии потока жидкости в механическую энергию импульсов высокой мощности;
- объект воздействия - разрабатываемая среда;
- опорное устройство (базовая машина) -для обеспечения возможности передачи энергии импульсов от генератора к объекту воздействия.
Основой гидроимпульсной системы является гидравлическое ударное устройство, в котором энергия подводимой жидкости генерируется в импульсы силы определенной частоты и интенсивности, воздействующие на некоторую среду.
Гидравлическое ударное устройство условно можно разделить на 3 основных составляющих элемента: энергетический блок, блок управления рабочим циклом и инструмент.
Схема гидравлического ударного устройства показана на рис. 1.
Энергетический блок включает корпусные детали, боек и рабочие камеры. Блок управления рабочим циклом предназначен для управления преобразованием непрерывно подводимой энергии в периодические импульсы.
2 З і
и 1 / ; ± • г4—
0
1—1 п т
Щербаков Виталий Сергеевич - СибАДИ, д-р техн. наук, профессор, тел. (381-2) 65-17-90 Галдин Владимир Николаевич - СибАДИ, инженер, тел. (381-2) 65-17-90
9 в 7
Рис. 1. Принципиальная схема гидравлического ударного устройства:
1 - инструмент; 2 - корпус; 3 - боек; 4 -камера низкого давления (сливная); 5 - камера высокого давления (взводящая); 6 - пневмоак-кумуляторная камера; 7 - блок управления рабочим циклом; 8 - напорная гидролиния; 9 -гидробак; В - взвод бойка; Т - торможение; Р -разгон (рабочий ход)
Рабочие камеры гидроударного устройства рассматриваются как замкнутые объемы, в которых происходит изменение параметров находящейся в них рабочей среды - жидкости (или газа - для пневмоаккумуляторной камеры). Рабочие камеры могут быть как постоянного, так и переменного объема.
При проектировании гидроударного устройства необходимо учитывать:
- количество рабочих камер гидроударного устройства (взводящей, сливной, пневмоакку-муляторной, управляющей и т.д.);
- расположение рабочих камер гидроударного устройства;
- тип инструмента (пика, клин, трамбующая плита);
- способ нанесения удара инструментом по разрабатываемой среде (с непосредственным ударом, через шабот, с опорным кронштейном, комбинированный и т.д.);
- тип блока управления рабочим циклом гидроударного устройства (золотниковый, без-золотниковый, клапанный и т.д.);
- форма и расположение блока управления рабочим циклом гидроударного устройства (внутри корпуса, снаружи и т.д.);
- количество энергоносителей (один - рабочая жидкость, два - газ и рабочая жидкость).
Проектирование гидроударной импульсной системы представляет собой итерационный процесс, связанный с выбором структуры, конфигурации, облика гидроударной импульсной системы, последовательным улучшением системы, принятием уточняющих конструктивных решений.
Конструктивная схема гидроударного устройства показана на рис. 2
Рис. 2. Конструктивная схема гидравлического ударного устройства с вынесенным блоком управления рабочим циклом:
1 - инструмент; 2 - корпус; 3 - боек; 4 -камера низкого давления (сливная); 5 - камера высокого давления (взводящая); 6 - пневмоак-кумуляторная камера; 7 - блок управления рабочим циклом; 8 - напорная гидролиния
Электронная 3Б модель гидроударного устройства - это трехмерная визуализация объекта проектирования, позволяющая изобразить геометрическое расположение всех элементов гидроударника еще на стадии проектирования и выявить недостатки, возникающие при проектировании.
Трехмерные модели блока управления рабочим циклом гидроударника и гидроударного устройства, выполненные в среде КОМПАС 3Б, показаны на рис. 3 и 4.
Трехмерные модели - это средство для достижения целей проектирования сложных
объектов и оперативного принятия решений при устранении недостатков, возникающих в процессе проектирования [1, 4].
Электронная 3Б модель представляет наглядную информационную базу данных по всем элементам проектируемого гидроударного устройства.
1 90* Гл>ф—И» ГЖ»’ &№■
Рис. 3. Трехмерная модель блока управления рабочим циклом гидроударного устройства
Рис. 4. Трехмерная модель гидроударного устройства
Эта база данных позволяет оперативно в автоматизированном режиме получать любую необходимую информацию: проектную конструкторскую документацию гидроударного устройства - плоскостные чертежи, спецификации; изометрические чертежи.
Трехмерная 3D модель (сокращение от английского three dimensions - три измерения) гидроударного устройства дает возможность заглянуть внутрь устройства, показать работу отдельных его элементов и деталей.
Системы автоматизации проектирования (САПР) внесли фундаментальные изменения в процесс проектирования. Они используется для
проведения конструкторских, технологических работ и работ по технологической подготовке производства. С их помощью выполняется разработка чертежей, проводится трехмерное моделирование изделия и процесса сборки, составляется технологическая документация и управляющие программы для станков с числовым программным управлением.
Сегодня без САПР уже невозможно производить современную сложную технику. Внедрение компьютерных и телекоммуникационных технологий повышает эффективность и производительность труда конструктора.
В СибАДИ разработана САПР гидравлических ударных устройств, одним из модулей которой является модуль трехмерной визуали-
зации моделей блока управления рабочим циклом и гидроударного устройства.
Литература
1. Кудрявцев Е.М. КОМПАС-3Б. Моделирование, проектирование и расчет механических систем. М.: ДМК Пресс, 2010. 400с.
2. Норенков И.П. Введение в автоматизированное проектирование технических устройств и систем. М.: Высш. школа, 1980. 311 с.
3. Теоретические основы создания гидроимпульсных систем ударных органов машин /А.С.Сагинов, И.А.Янцен, Д.Н. Ешуткин, Г.Г.Пивень. Алма-Ата: Наука, 1985. 256 с.
4. иКЬіАр/^^м^арг.ги.
Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия
THREE-DIMENSIONAL MODELS OF HYDRAULIC SHOCK DEVICES
V.S. Shcerbakov, V.N. Galdin
In clause the basic data on creation of three-dimensional models of the hydraulic shock devices applied as active working bodies of road-building machines are resulted
Key words: modeling, the hydroshock device, designing
