CC BY
11
Original Russian Text © Lyashenko L.P., Shcherbakova L.G., I.V. Kolbanev, E.I. Knerel'man, G.I. Davydova, published in Neorganicheskie Materialy. 2007. Vol. 43. No. 1.
10. Szafraniak-Wiza I., Hilczer B., Talik E., Pietraszko A., Malic B. Ferroelectric perovskite nanopowders obtained by mechanochemical synthesis.//Processing and Application of Ceramics. 2010. No. 4. P. 99-106.
11. Анохин А.С., Лянгузов Н.В, Рошаль С.Б., Юзюк Ю.И., Wen Wang Спектры комбинационного рассеяния поликристаллических нанотрубок титаната висмута.//Ж.Физика твердого тела 2011. т.53. вып.9. С.1968-1772
12. Синдо Д., Оикава Т. Аналитическая просвечивающая электронная микроскопия.// М.:Техносфера. 2004. 256C.
13. Захаров А.В., Рисованый В.Д., Муралева Е.М., Соколов В.Ф. Разработка и освоение производства гафната диспрозия как поглощающего материала для органов регулирования перспективных реакторов на тепловых нейтронов. //Сборник трудов ОАО « ГНЦ НИИАР». 2011 (2). С. 8-13.
14. Перова Е. Б., Спиридонов Л. Н., Комисарова Л. Н. Фазовые равновесия в системе
УДК 62-822
HfO2-Dy2Oз // Известия Академии наук СССР. Неорганические материалы. 1982.Т. 8 N0 10 С. 1878-1882.
15. Попов В. В., Менушенков А. П., Зубавичус Я. В., Велигжанин А. А., Ярославцев А.А. и др. Закономерности образования нанокристаллической структуры и катионного упорядочения в системе Dy2Oз : HfO2 = 1 : 1. //Ж. неорганической химии. Изд. РАН (Москва). 2013 г. Т.53. № 3. С331 - 337.
16. Попов В. В., Менушенков А. П., Зубавичус Я. В., Коровин С.А., Фортальнова Е.А. и др. Особенности структуры и теплофизические свойства керамических сложных оксидов в системе Dy2Oз - HfO2//Ж. Стекло и керамика. Изд. «Ладья» (Москва). 2016г. N02. С. 11-17.
17. Воронько Ю.К., Соболь А.А., Шукшин В.Е. Моноклинно-тетрагональный фазовый переход в оксиде гафния: исследование методом высокотемпературной спектроскопии комбинационного рассеяния света.//Ж. Физика твердого тела. 2007. Т.49. вып.10. С.265 - 269.
18. Прокип В.Э. Физико - химические исследования германатов гафния. Диссертация на соискание ученой степени к.х.н. Новосибирск. 2017г.
ВЛИЯНИЯ ДЕМПФИРУЮЩЕГО УСТРОЙСТВА НА ДИНАМИКУ ГИДРОПРИВОДА
ГРУЗОПОДЪЕМНОГО МЕХАНИЗМА_
Щеглов Евгений Михайлович
к.т.н, доцент кафедры «ТехнологическихМашин и Оборудования», Сибирский федеральный университет, г. Красноярск;
Мандраков Евгений Александрович старший преподаватель кафедры «ТехнологическихМашин и Оборудования», Сибирский федеральный университет, г. Красноярск;
Зубрилов Григорий Юрьевич старший преподаватель кафедры «ТехнологическихМашин и Оборудования», Сибирский федеральный университет, г. Красноярск
АННОТАЦИЯ
Введение. В статье рассматривается значение гидроаккумулятора в гидроприводе грузоподъёмного механизма с грузом, а также влияния рабочего объёма гидроаккумулятора на величину давления гидросистемы при действии динамических сил.
Со времён изобретения гидроаккумулятора прошло более двух веков. Прошедшее время существенно расширило области и задачи, решаемые установкой в гидросистемах.
В настоящее время почти все машины, оснащены гидравлическим оборудованием, поэтому, повышение эксплуатационных характеристик гидропривода позволит повысить эффективность и производительность грузоподъёмных, транспортных и технологических машин.
Наилучшей практической иллюстрацией значения гидроаккумулятора в гидравлическом приводе, в качестве динамически активного компенсатора, служит грузоподъёмный механизм.
Методы исследования. Одним из методов повышение этих характеристик являться использование в гидравлической системе грузоподъёмных, транспортных и технологических машин гидравлических аккумуляторов, которые обладают большой энергоемкостью при сравнительно малой массе и высоком быстродействии этих гидравлических агрегатов. Аккумулятор способен накапливать энергию жидкости в
гидравлической системе, когда энергия в гидравлической системе избыточна, и отдавать, когда это необходимо.
Возможное применение гидроаккумулятора не ограничивается только сбором и отдачей энергии, его также используют для защиты системы от чрезмерно высоких давлений, которые возникают в результате гидравлических ударов, для уменьшения пульсаций давлений в системе вызванных работой насосов, клапанов и распределителей, для поглощения кинетической энергии при инерционных нагрузках, для восполнения утечек и для компенсации изменения объема при изменении температуры.
Выводы. Приведенная динамическая модель позволяет оценить значение рабочего объёма гидроаккумулятора, на характер изменения величин давления, в зависимости от внешних параметров, кинематической схемы подъёма груза из любого положения стрелы грузоподъёмного механизма.
ADSTRACT
Introduction. The article considers the value of the hydraulic accumulator in the hydraulic drive of a lifting mechanism with a load, as well as the influence of the working volume of the hydraulic accumulator on the pressure of the hydraulic system under the action of dynamic forces.
More than two centuries have passed since the invention of the accumulator. The past time has significantly expanded the areas and tasks solved by the installation in hydraulic systems.
Currently, almost all machines are equipped with hydraulic equipment, so improving the performance of the hydraulic drive will increase the efficiency and productivity of lifting, transport and technological machines.
The best practical illustration of the value of a hydraulic accumulator in a hydraulic drive, as a dynamically active compensator, is a lifting mechanism.
Method of research. One of the methods for improving these characteristics is the use of hydraulic accumulators in the hydraulic system of lifting, transport and technological machines, which have a high energy consumption with a relatively low mass and high speed of these hydraulic units. The battery is able to store the energy of the fluid in the hydraulic system when the energy in the hydraulic system is excessive, and give it back when necessary.
The possible use of a hydraulic accumulator is not only limited to energy collection and return, it is also used to protect the system from excessively high pressures that occur as a result of hydraulic shocks, to reduce pressure pulsations in the system caused by the operation of pumps, valves and distributors, to absorb kinetic energy under inertial loads, to fill leaks and to compensate for changes in volume when the temperature changes.
Conclusions. The given dynamic model allows us to estimate the value of the working volume of the hydraulic accumulator, the nature of changes in the pressure values, depending on external parameters, the kinematic scheme of lifting the load from any position of the boom of the lifting mechanism.
Ключевые слова: гидравлический привод, грузоподъёмный механизм, кинематика, давление, гидроаккумулятор.
Keywords: hydraulic drive, lifting mechanism, kinematics, pressure, hydraulic accumulator.
Повышения мощности, быстроходности, давления и быстродействия, а также снижения веса, и габаритов гидропередач, что является естественными тенденциями развития техники, что в конечном итоге отражается на динамике гидрофицированных машин.
С промышленной точки зрения представляется интерес возможности предусмотреть появление любых колебаний в гидравлическом приводе, или, в крайнем случае, снизить их влияние на работу и срок службы оборудования [8-10].
Одним из наиболее простых и распространённых способов снижения пульсации давления в гидроприводе является установка гидравлического аккумулятора.
Гидроаккумуляторы как демпфирующего устройства хорошо снижают шум и пульсацию давления в гидросистеме. Эффективность подобного демпфера зависит от подбора параметров устройства, что характерно для гидросистем грузоподъемных механизмов.
Закон движения механизма машинного агрегата формируется под действием сил, приложенных к его звеньям. Прежде всего, это движущие силы и силы сопротивления, а также силы тяжести и многие другие. Характер действия сил может быть разным: некоторые из них зависят
от положения звеньев механизма, а другие - от их скорости, силы могут быть и постоянными.
Выполнив приведение сил и масс, любой механизм с одной степенью свободы (рычажный, зубчатый, кулачковый и др.), сколь бы сложным он ни был можно заменить его динамической моделью. Эта модель в общем случае имеет переменный приведенный момент инерции , и к ней приложен суммарный приведенный момент М^р. Закон движения модели такой же, как и закон движения начального звена механизма. Основой для составления уравнения движения механизма с одной степенью свободы служит теорема об изменении кинетической энергии [1]:
Т ?Нач —
(1)
Работу совершают все активные силы, моменты и силы трения во всех кинематических парах механизма.
Модель подъема стрелы
Рис. 1. Модель подъема стрелы где ф - угол поворота стрелы относительно шарнира крепления стрелы (точка A); С1 - вес стрелы; С2 - вес штока (с поршнем) гидроцилиндра стрелы; С3 - вес гильзы гидроцилиндра стрелы; С4 - вес груза (пачка леса); 5Х, 52,53,54 - центры масс соответствующих весов; F1гц - усилие гидроцилиндра подъема стрелы.
На модели показаны центра масс и веса основных движущихся частей механизма подъема стрелы, а также шарнир (точка А) относительно которого происходит поворот стрелы.
Составим математическую модель движения стрелы (рис. 1).
Изменение приведенного момента инерции найдем из уравнения движения в энергетической форме:
переменной величиной является не только угловая
скорость ш, но и }п. Поэтому Л 2 ; <
й йф 1
откуда
йш ,
V Ш--+
2 аф
1 а]у 2
--— ш2,
2 йф
ш2 _ г"Р йш 42 йф ■■ +
"Р
) йш
М
= 1
ф м"раф.
фнач 2
(2)
у^ + ^ш2 =М"Р.
-'2 М 2 йф 2
(4)
Продифференцируем по координате ф:
й р2рш2\ йф ( 2 )
м2р.
(3)
Определим производную стоящую в левой части уравнения, помня, что в общем случае
Это и есть уравнение движения в дифференциальной форме, поскольку искомая переменная величина - угловая скорость ш начального звена механизма - стоит под знаком производной.
Составим уравнения движения стрелы [2-5]:
м
ГЦ.ст.
-Мест. =}"
пр.ст.
' <И + 2
^/пр.ст.
йфст.
2
ш
2начШнач
2
2
.ст. Qk.ct. Qict. Q сж1ст. Q2ct. - Q сл.ст. = QcíkIct.- (5)
где
м.
ГЦ.ст.
момент
развиваемый
гидроцилиндрами стрелы; МСст - момент внешних сил относительно точки поворота стрелы; /прст -приведенный момент инерции к стреле; Q0 - подача насоса; Qy,ст. - расход, вызванный утечками рабочей жидкости при движении стрелы; Qкст - расход жидкости через предохранительный клапан при движении стрелы; Q1с■I, Q2C■I. - расход жидкости соответственно, поступающей в поршневые полости и вытесняемой из штоковых полостей
гидроцилиндров стрелы; @сж1ст., QсЖ2CT. - расход, связанный с сжимаемостью рабочей жидкости соответственно в поршневых и штоковых полостях гидроцилиндров стрелы; Qсл,ст, - расход жидкости в сливных трубопроводах гидроцилиндров стрелы; ^ст- угловая скорость стрелы; фст- угол поворота стрелы.
Для расчета уравнения движения нужно представить в виде матрицы:
- без гидропневмоаккумулятора
¿Фс
dt ^ст.
dteст. 1
dt Jпр.ст.
dPlrn Есм1
dt Щст.
^Р2ст. Есм2
dt W2ст.
М.
ГЦ.ст.
м,
G.cm.
^ст. dJnp.cm.
2 йфст.
■ (Qc - Qy .ст. Чк.ст. Qlcm^) ($2ст. Q сл.ст),
(6)
где t - время; р1ст., р2ст. - давление соответственно в поршневых и штоковых полостях гидроцилиндров стрелы; Есм1, Есм2 - модуль объемной упругости рабочей жидкости соответственно в поршневых и штоковых полостях гидроцилиндров стрелы; №1ст,, Ш2ст - объем соответственно поршневых и штоковых полостей гидроцилиндров стрелы, а также объем трубопроводов соединяющих эти полости с распределителем.
Зависимость объема газа в
гидропневмоаккумуляторе во время гашения
колебаний давления в напорных полостях гидроцилиндров стрелы [6, 7]:
1
где У0 - начальный объем газа в гидропневмоаккумуляторе, рак - начальное давление газа в гидропневмоаккумуляторе, рп -давление, создаваемое насосом, к0 - показатель политропы.
- с гидропневмоаккумулятором
йфст dt dШст. dt 0Р1ст. dt
■ =
Упр.ст. ^■Рак
V.
м.
ГЦ.ст.
(Qc - Qy
мг.
'у.ст.
dJ,
Qk.с,
пр.ст.
d-Фст Qiw)
dР2ст. dt
Щ2ст.
(Q2
1
2
Е
см2
где к - показатель адиабаты, Уг - объем газа в гидропневмоаккумуляторе во время гашения колебаний давления в напорной гидролинии гидроцилиндров стрелы.
Рхст, Па
2x10
16x10
1:2x10
8x10
4x10
0 1 2 3 4 5 б 7 8 9 10 11 12 13
Рис. 2 Давление в напорных полостях гидроцилиндров стрелы
I с
р1ст., Па
ЗхЮ5
2.6Х105
г^хю5 1.8хЮ5 1.4хЮ5 1хЮ5
У/Д удг/^ ****
О 1 2 3 4 5 б 7 8 9 10 11 12 13
Рис. 3 Давление в сливных полостях гидроцилиндров стрелы
с
настройка гидропневмоаккумулятора: рак=15 МПа, 1'о=120 см3 ■ настройка гидропневмоаккумулятора: рак =15 МПа, 1'о=60 см3 настройка гидропневмоаккумулятора: рак =15 МПа, Уо=10 см3
Рхст, Па
2x10
16x10
1.2x10
8x10
4x10
•
1 • • Г / V ' & А Л / »V •/ \ / • V 'Г \ • 7. \ •/ • л /• Чу 'Л. / л*. -г "»л5—/»Л» /••• ху 'V,
0_5
1_5
I с
Рис. 4 Давление в напорных полостях гидроцилиндров стрелы
ЗхЮ5 2_6х105 2:2хЮ5 1.8хЮ5 1_4х105 1х105
0 0.5 1 1.5 2
р1ст., Па
/ ♦ * 1 \ /\ л
•л •••/ V • V / • • • Г / .ч Л .ь .] [ \Ь у 1 *••*
§ V/ V
Рис. 5 Давление в сливных полостях гидроцилиндров стрелы
^ настройка гидропневмоаккумулятора: рак =15 А/Па, 1'о=120 см3 • • настройка гидропневмоаккумулятора: рак =15 МПа, 1'о=60 см3 настройка гидропневмоаккумулятора: рак =15 МПа, Уо=10 см3
На рис. 2 и 3 приведены зависимости изменения давления в гидроцилиндрах стрелы при разных начальных объемах газа в гидропневмоаккумуляторе. Начальный период движения стрелы равный 2 с., при котором в гидроприводе происходят колебания давления с максимальной амплитудой представлен на рис. 4 и 5.
Результаты расчетов показывают, что при начальном объеме газа в
гидропневмоаккумуляторе равном 60 см3,
начинается гашение колебаний давления в напорных полостях гидроцилиндров стрелы, по сравнению с давлением без использования гасителя колебаний.
При объеме газа больше 60 см3 происходит увеличение амплитуды колебаний, тем самым не наблюдается положительного эффекта использования гасителя колебаний давления в гидросистеме (для примера отрицательного влияния на графике приведен объем в 120 см3).
Минимальный начальный объем газа в гидропневмоаккумуляторе, при котором наблюдается гашение колебаний давления - 10 см3. При объеме газа менее 10 см3, происходит увеличение частоты колебаний давления в напорных полостях гидроцилиндров стрелы.
Начальное давления газа в
гидропневмоаккумуляторе во всех случаях составляло 15 МПа.
Заключение. Приведенная математическая модель позволяет, в условиях действия динамических сил, определить и оценить значение рабочего объёма гидроаккумулятора, на характер изменения величин давления, в зависимости от внешних параметров, кинематической схемы подъёма груза из любого положения стрелы грузоподъёмного механизма.
На стадии проектирования, грузоподъёмных гидрофицированных машин позволяет наиболее эффективно решать задачи направленные на снижение динамических сил в гидроприводе, повышая его долговечность.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
1.Теория механизмов и механика машин: Учеб. для втузов / К.В. Фролов, С.А. Попов, А.К. Мусатов и др.; Под ред. К.В. Фролова. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Высш. шк., 1998 - 496 с., ил
2.Мандраков Е.А., Никитин А.А. Динамика гидросистем: Монография. - М.: ИНФРА-М; Красноярск: Сиб. федер. ун-т, 2014. - 128 с.
3.А.А. Никитин, Е.А. Мандраков Влияние нерастворенного газа в рабочей жидкости на динамику гидропривода лесопогрузчика // Известия Томского политехнического университета 2014. №2. С. 65-71.
4. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ 2013617101 РФ.
УДК: 622.692.4
Расчет динамики гидромеханического механизма подъема груза лесопогрузчика с учётом нерастворенного газа в рабочей жидкости / А.А. Никитин, Е.А. Мандраков, патентообладатель ФГАОУ ВПО «Сибирский федеральный университет». № 2013614584. Заявл. 04.06.2013. Опубл. 01.08.2013.
5. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ 2012618094РФ. Сравнение динамики гидромеханического механизма подъема груза лесопогрузчика без учёта и с учётом сжимаемости рабочей жидкости / А.А. Никитин, Е.А. Мандраков, патентообладатель ФГАОУ ВПО «Сибирский федеральный университет». № 2012615741 Заявл. 10.07.2012. Опубл. 07.09.2012.
6.Попов Д.Н. Механика гидро- и пневмоприводов: Учеб. для вузов. - М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2001 - 320 с., ил.
7.Попов Д.Н., Панаиотти С.С., Рябинин М.В. Гидромеханика: Учеб. для вузов / Под ред. Д.Н. Попова - М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2002 - 384 с., ил.
8.С.И. Васильев, В.И. Иванчура Обоснование критериев оценки динамических процессов гидромеханического привода рабочих органов землеройно-транспортных машин // Системы. Методы. Технологии. 2012 №1. С. 62-66.
9.Зубрилов Г. Ю. Мельников В.Г. Щеглов Е.М. Дроссельное регулирование скорости выходного звена гидроцилиндра грузоподъёмного механизма // Белгородский государственный Технологический университет им. В.Г. Шухова (Белгород) № 8, 2018 Стр.126-130
10.Башта, Т.М. Гидравлика гидромашины и гидропривод [Текст] / Т.М Башта.- М.: Машиностроение. 1982 — 423с.
ИССЛЕДОВАНИЕ И ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ОБВОДНЕННОСТИ ПЕРЕКАЧИВАЕМЫХ МУЛЬТИФАЗНЫХ НЕФТЕ-ВОДО-КОНДЕНСАТНЫХ СМЕСЕЙ_
HcKeHdepoe Э.Х.
AsepdaudwaHCKuu rocydapcmeemuu YHueepcumem He$mu u npoMbiMAeHHOcmu
ANALYSIS AND FORECASTING OF TRANSPORTED OIL-WATER- CONDENSATE
MIXTURES' WATER-CUT
Iskandarov E.Kh.
Azerbaijan State Oil and Industry University
АННОТАЦИЯ
В настоящее время для обеспечения экономического развития Азербайджана особое значение приобретает задача повышения уровня объемов добычи и транспортировки углеводородного сырья. Однако значительное число многих высокопродуктивных месторождений страны находятся на морском шельфе. Расположение месторождений на морском шельфе с осложненными природно-климатическими условиями (температура на глубине заложения подводного трубопровода достигает 5 0С), вызывают проблемы при их транспортировке.
