Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Технические науки
Гидравлические машины и гидропневмоагрегаты

Диссертационная работа:

Чвялев Дмитрий Станиславович. Разработка и исследование электрогидравлического следящего привода для испытаний арматуры железобетонных конструкций и их элементов : диссертация ... кандидата технических наук : 05.04.13.- Москва, 2006.- 172 с.: ил. РГБ ОД, 61 06-5/3796

смотреть содержание
смотреть введение
Содержание к работе:

Стр.

Условные обозначения 4

Введение , .7

Глава 1. Гидроприводы испытательных машин 13

1 Л. Обзор схем гидроприводов испытательных машин 14

  1. Оценка необходимости применения гидростатических опор

на штоке поршня гидроцилиндра 19

  1. Выводы 27

Глава 2. Математическое моделирование и расчет гидростатических опор

для штока гидроцилиндра 28

  1. Принимаемые допущения при математическом моделировании гидростатической опоры 30

  2. Уравнение распределения давления в рабочем зазоре гидростатической опоры 32

  3. Толщина смазочного слоя в гидростатической опоре 36

  4. Составление уравнений сил и расходов жидкости

в гидростатических опорах штока 36

  1. Определение интегральных характеристик гидростатической опоры 38

  2. Составление упрощенной модели гидростатической опоры. Определение статических характеристик 39

  3. Решение уравнений течения жидкости в гидростатической опоре в программном комплексе STAR CD 45

2.7Л. Основные сведения о программном комплексе STAR CD 45

  1. Структура и комплектация STAR CD 46

  2. Составление сеточной модели гидростатической опоры 47

  3. Выбор метода решения уравнений гидродинамики

для гидростатической опоры 52

  1. Интегральные характеристики гидростатической опоры 59

Стр.

2.7.6. Задание начальных и граничных условий 62

  1. Анализ результатов расчета характеристик гидростатической опоры 65

  2. Выводы 88

Глава 3. Математическая модель гидропривода испытательной машины ...89

  1. Нелинейная математическая модель гидропривода 91

  2. Линейная математическая модель гидропривода 103

  3. Выводы 114

Глава 4. Экспериментальные исследования гидропривода

испытательной машины 115

  1. Экспериментальная установка 115

  2. Гидросхема испытательной установки 124

  3. Расчет струйного насоса 124

  4. Экспериментальные исследования статических характеристик гидростатических опор 134

  5. Получение проливочных характеристик дросселей гидроопоры 136

  6. Порядок и методика проведения экспериментальных исследований гидростатических опор 139

  7. Результаты и обработка экспериментальных исследований ... 140

  8. Экспериментальное исследование динамической характеристики гидропривода 141

  9. Порядок и методика проведения экспериментальных исследований гидропривода ,,..,,, 145

  10. Результаты и обработка экспериментальных исследований ... 146

  11. Выводы .....151

Общие выводы 152

Список литературы 154

Приложения 161

УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

ск - жесткость каната, Н/м; <^др - диаметр дросселя, м;

г - эксцентриситет, м; Fп - рабочая площадь поршня, м ;

g - ускорение свободного падения, м/с2;

Я - текущая величина зазора, м;

Яд - разность радиусов цапфы и штока в гидроопоре, м;

h ~ потери напора в местных сопротивлениях, м;

h - текущий зазор между соплом и заслонкой, м;

h - текущая величина безразмерной напорной характеристики;

i ток управления, А; У

к - коэффициент проводимости дросселя, д/м7/кг ;

к' - коэффициент проводимости золотника, д/м5/кг;

^тр ~ коэффициент жидкостного трения, кг/с;

Хго - расстояние между векторами сил реакций в гидроопорах, м;

/ - длина гидроопоры, м;

/ - рабочее перемещение поршня, м;

т - масса, кг;

Р - внешняя радиальная нагрузка, Н;

?го - равнодействующая сила реакции в гидроопоре, Н;

- сила жидкостного трения, Н; Р - сила в канате, Н;

р - текущее давление, Па;

ру >2 ~ давления в полостях гидроцилиндра, Па;

р - давление питания гидропривода, Па;

рп го - давление питания гидроопоры, Па;

рсл - давление слива, Па;

ру - давление управления, Па;

р - перепад давления в полостях гидроцилиндра, Па; Q - расход жидкости, м3/с;

q - текущая величина безразмерного расхода жидкости; Re - число Рейнольдса; г - текущий радиус, м; R - радиус цапфы гидроопоры, м; ?шт - радиус штока, м;

- площадь, м2;

t - время, с; U - напряжение, В;

    1. - текущая скорость потока жидкости, м/с;

    Ку , Vz - компоненты скорости соответственно по направлениям Ох, Оу,

    Оz, м/с;

    х3 - текущая величина смещения золотника, м; уш - текущая величина смещения штока, м; х, у, z - координаты;

    у - текущий угол перекоса штока поршня гидроцилиндра, град;

        1. - к.п.д.;

        С - коэффициент сопротивления;

        сГя - коэффициент относительного демпфирования якоря;

        fj. - динамическая вязкость, кг/(м-с); ^др - коэффициент расхода дросселя;

        fi3 - коэффициент расхода золотника; //с - коэффициент расхода сопла;

        v - кинематическая вязкость, м2/с; р - плотность жидкости, кг/м3; о - нормальные напряжения, Па; т - касательные напряжения, Па; (р - угловая координата, рад; (р - текущий угол поворота якоря, рад.

Введение к работе:

В настоящее время, несмотря на значительные успехи в области методов расчета конструкций на прочность и определения механических свойств материалов, важной проблемой является проведения экспериментальных исследований, с помощью которых можно было бы определить несущую способность конструкций с учетом всего многообразия комплексного воздействия эксплутационных факторов. Основные данные о прочности материалов, полученные по результатам экспериментальных исследований в условиях, близких к эксплутационным, вносятся в расчеты элементов конструкций, которые затем проходят стадию экспериментальной проверки.

В связи с этим основная задача испытательной техники состоит в том, чтобы максимально приблизить условия испытаний к реальным условиям эксплуатации и количественно определить изменение в этих условиях основных свойств, функций и характеристик материалов и конструкций. При моделировании внешних воздействий как в процессе создания новых материалов конструкций, так и при оценке качества готовой продукции необходимо четко представлять основные факторы, воздействующие на элементы конструкции в процессе эксплуатации.

Виды воздействующих факторов и их значения в зависимости от условий эксплуатации материалов и изделий устанавливаются в стандартах и технических условиях, а для вновь создаваемых конструкций - в технических заданиях на их разработку. В общем случае основными воздействующими факторами являются механические, климатические, биологические, специальные среды, ионизирующие и электромагнитные излучения.

Испытательная техника охватывает обширный круг вопросов в различных областях науки и техники [15]. Особое место испытательной техники уделяется в авиационной, космической, автомобильной промышленности, в строительстве и других областях.

Строительство подразделяется на такие отрасли как промышленное, жилищное, транспортное строительство. Основным материалом для перечисленных отраслей является железобетон. Основным недостатком железобетона является низкая прочность при растяжении. Поэтому при разработке железобетонных конструкций важную роль занимает их расчет и процесс испытаний.

На протяжении многих лет во всем мире накапливался опыт испытаний и эксплуатации железобетонных конструкций. Было найдено, что при металлической арматуре бетон хоть и не разрушается при растяжении, но трескается. Это отрицательно сказывается на эксплуатационных свойствах железобетонных конструкций и сооружений. Однако важнейшим достижением, в результате накопленного опыта, является получение технологии так называемого преднапряженного железобетона. Суть этой технологии заключается в создании на стадии изготовления или строительства железобетонной конструкции напряженного состояния в ней, при котором предварительный знак напряжения в бетоне противоположен знаку напряжения от эксплуатационной нагрузки. Такая технология позволяет наиболее эффективно использовать повышенную прочность бетона при сжатии.

С развитием технологии преднапряженного железобетона она стала завоевывать все большие области в строительстве. На сегодняшний день эта технология во всем мире используется при сооружении зданий, пролетных строений и опор мостов, железобетонных свай, труб, опор ЛЭП, мачт освещения, телебашен, различных морских сооружений и многого другого.

В России технология преднапряженного железобетона получила наиболее широкое применение в мостостроении. При строительстве мостов, по такой технологии, напрягаемой арматурой являются прядевые пучки высокопрочных канатов марки К7 [11], которые изготавливаются и поставляются канатными заводами. В настоящее время, как поставщик, так и заказчик проводят испытания канатов на растяжение до разрыва [10, 13, 66]. Поставщику эти испытания необходимы для текущего контроля и составления сертификата на готовые пряди, а заказчику, - с одной стороны, для проверки соответствия действительных характеристик их величинам, установленными техническими условиями или ГОСТом на пряди, и, с другой стороны, - для технологических целей, связанных с процессом изготовления и испытания предварительно напряженных железобетонных конструкций. Однако такие испытания не удовлетворяют реальным режимам работы каната при эксплуатации моста. Так как в реальных условиях канат испытывает сложный закон нагружения, который условно можно разбить на две составляющие: статическое и динамическое нагружение. Статическое нагружение возникает от действия постоянных нагрузок - предварительного натяжения каната, восприятия им массы моста и т.п. Динамическое нагружение возникает от действия знакопеременных нагрузок - движения транспорта, порывов ветра и т.п. Российские испытательные машины, позволяющие проводить испытания образцов при динамических нагружениях, не способны моделировать работу каната в реальных условиях. За рубежом существуют испытательные машины, позволяющие проводить испытания канатов при учете динамической составляющей нагрузки, максимально приближенной к реальной. Такие стенды разработаны фирмами Schenck, MTS, Instron и др. На основе таких испытаний были получены европейские стандарты характеристик канатов при динамических испытаниях [72]. Сравнение испытательных машин показывает, что зарубежные аналоги значительно дороже российских при этом они не позволяют проводить испытания в широком спектре законов нагружения.

Поэтому появилась необходимость в создании испытательной машины, параметры которой удовлетворяли бы реальным условиям работы каната.

Основываясь на опытных данных строительства и эксплуатации мостов, закон нагружения каната можно представить графиком, показанном на рисунке В.

t, с

Рис. В. График закона нагружения испытуемого каната: Р - усилие, нагружающее канат; t - время; Т - период колебаний; / -

частота колебаний в Гц

В этом случае статическая нагрузка составляет 150 кН, при такой нагрузке канат подвергается динамическому воздействию с амплитудой по усилию 10 кН и частотой 0-100 Гц. Диапазон частот обеспечивает варьирование режимов динамического нагружения каната, а также сокращение времени испытаний.

Кроме того, испытательная машина должна создавать широкий спектр законов нагружения на выходном звене, например синусоидальный, пилообразный, случайный закон.

Указанные требования можно удовлетворить с помощью электрогидравлического следящего привода. Его основные преимущества перед механическим, электрическим и пневматическим приводами - это большая энергоемкость, высокое быстродействие и способность регулировать выходную величину по желаемому закону.

Однако при создании такого гидропривода испытательной машины заводские лаборатории сталкиваются со значительными техническими трудностями. Режимы работы гидропривода на базе промышленных гидроагрегатов осуществить достаточно сложно, а обеспечить режим динамического нагружения по требуемым законам практически невозможно.

Разработка гидропривода с точным воспроизведением реального закона нагружения каната требует исследования всех процессов, протекающих как в отдельных элементах, так и во всем гидроприводе в целом.

Одним из основных факторов, ограничивающих точность динамического закона нагружения, а также частоту колебаний, являются контактные уплотнения гидроцилиндра. При сложной форме моделируемого закона нагружения, силы сухого трения на контактных уплотнениях существенно искажают форму процесса. В тоже время контактное давление уплотнения на зеркало цилиндра при большой скорости относительного перемещения пар трения приводит к высокотемпературному режиму работы материала уплотнений, что сокращает ресурс работы установки.

Для преодоления указанного недостатка контактных уплотнений, непосредственно в гидроприводах испытательной машины, передовые фирмы применяют гидростатические опоры, методы расчета и проектирования которых не приводят.

В связи с перечисленными выше особенностями применения гидропривода в испытательных машинах, необходимо:

разработать методику расчета гидростатических опор гидроцилиндра;

исследовать режимы работы гидропривода испытательной машины, имитирующей динамические воздействия на канат, и создать математическую модель такой гидромеханической системы;

подтвердить адекватность математической модели реальной системе.

Диссертация посвящена решению этих задач.

Подобные работы
Таха Али Ахмад
Разработка и исследование оптимальной по критерию робастности системы гидроприводов для авиационного тренажера
Кхин Маунг Эй
Исследование и разработка осевого насоса с регулируемым направляющим аппаратом на входе рабочего колеса
Соляр Сергей Владимирович
Исследование рабочего процесса и разработка методики расчета оптимальных конструктивных параметров гидрораспределителя с плоским золотником на упругом подвесе
Ряховский Олег Анатольевич
Разработка конструкций, исследования, расчеты и стандартизация муфт с неметаллическими упругими элементами.
Ворона Алексей Михайлович
Исследование и разработка оптико-электронных автоколлимационных систем измерения деформаций элементов конструкции полноповоротного радиотелескопа
Ивченко Валерий Никитич
Обоснование рациональных параметров и разработка конструкции несущих элементов конвейера с подвесной лентой
Стрижиус Виталий Ефимович
Разработка методов уточнения ресурсных характеристик основных силовых элементов конструкции крыла транспортного самолета
Сергеев Андрей Викторович
Разработка физико-механических моделей и методов расчета элементов конструкций из различных структурно-неоднородных материалов на основе применения метода конечных элементов
Мьо Тан
Разработка методического и алгоритмического обеспечения тепловых испытаний материалов и элементов конструкции в стендах с газоразрядными источниками излучения
Щиканов Алексей Юрьевич
Разработка и применение методов голографической интерферометрии для определения технологических остаточных напряжений в элементах конструкций ЯЭУ

© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net