- •Петрусь Віталій Володимирович
- •Гідроімпульсний привод мембранного насосного агрегату для перекачування високов’язких, агресивних та абразивовмісних середовищ
- •Перелік умовних скорочень
- •Розділ 1 аналіз відомих науково-технічних розробок та досліджень в галузі насосних агрегатів та їх приводів
- •1.1. Аналітичний огляд конструкцій насосних агрегатів та галузі їх використання
- •1.2. Аналіз приводів насосних агрегатів
- •1.3. Вибір гідравлічних приводів динамічного та об’ємного типу
- •1.4. Відомі конструкції насосів з гідравлічним приводом
- •Показники питомої енергоємності та якості конструкції для насосних агрегатів з механічним і гідравлічним приводом [82, 106, 112, 149, 151, 176]
- •1.5. Аналітичний огляд типових математичних моделей гідроприводів вібраційної та циклічної дії
- •1.6. Висновки і постановка завдань дослідження
- •Розділ 2 вибір схем та конструктивних рішень насосних агрегатів з гідроімпульсним приводом
- •2.1. Основні вимоги та критерії до вибору принципових та конструктивних схем гідроприводних насосних агрегатів для перекачування високов’язких, агресивних і абразивовмісних середовищ
- •2.2. Принципові та конструктивні схеми гідроприводних насосів плунжерного та мембранного типу зі схемою керування за тиском
- •Основні конструктивні параметри нгпа з двокаскадним клапаном-пульсатором непрямої дії
- •2.3. Конструктивні рішення гідроприводних насосів мембранного типу з комбінованою системою керування
- •2.4. Висновки до розділу
- •Розділ 3 математичні моделі гідроімпульсного привода мембранного насосного агрегату
- •3.1. Прийняття основних припущень
- •3.2. Математична модель гідроімпульсного привода мембранного насосного агрегату із пофазним розбиттям робочого процесу
- •3.3. Математична модель робочого процесу гідроімпульсного привода мембранного насосного агрегату з використанням одиничних функцій
- •3.5. Висновки до розділу
- •Розділ 4 експериментальні дослідження нової конструкції мембранного насосного агрегату з гідроімпульсним приводом
- •4.1. Мета і задачі досліджень. Об'єкт досліджень і гідроприводний випробувальний стенд
- •4.2. Методика експериментальних досліджень і оцінка точності вимірювань
- •4.3. Планування багатофакторного експерименту
- •Матриця планування експерименту для функції відгуку – ккд мнагіп η
- •Матриця планування експерименту для функції відгуку – продуктивності q мнагіп
- •Матриця планування експерименту для функції відгуку – тиск р на виході з мнагіп
- •4.4. Результати експериментальних досліджень, порівняння результатів
- •4.5 Висновки до розділу
- •Розділ 5 математичне моделювання динаміки робочого процесу гідроімпульсного привода та оцінка технічного стану насосного агрегату
- •5.1. Чисельне розв’язування математичної моделі гідроімпульсного приводу та аналіз отриманих результатів
- •5.2. Регресійний аналіз та параметрична оптимізація вихідних параметрів мнагіп
- •5.4. Математичне моделювання оцінки технічного стану мембранного насосного агрегату з гідроімпульсним приводом
- •Експертна база знань
- •5.5. Висновки до розділу
- •Розділ 6 методика проектного визначення параметрів і характеристик гідроімпульсного привода мембранного насосного агрегату та інші напрямки застосування результатів дослідження
- •5.1. Методика проектного розрахунку параметрів гідроімпульсного привода мембранного насосного агрегату
- •Залежність довжини ходу жорсткого центра х мембрани від діаметра d
- •5.2. Перспективи використання гідроімпульсного привода для машин циклічної дії
- •5.3. Висновки до розділу
- •Висновки
- •Додатки Додаток а Акти впровадження Додаток б Перелік посилань на джерела, що були використані для проведення патентного дослідження в галузі насосних агрегатів з гідравлічним приводом
- •Додаток в Математична модель динаміки робочого процесу гідроімпульсного привода мна в пакеті розширення Simulink середовища matlab
- •Додаток д Технічні характеристики сучасної реєструвальної апаратури, використаної в експериментальних дослідженнях
- •Давач надлишкового тиску Карат-ди
- •Список використаних джерел
2.4. Висновки до розділу
На підставі аналізу відомих конструкцій насосних агрегатів різних типів з гідравлічним приводом, було виявлено окремі недоліки та обмеження існуючих конструкцій. В результаті було висунено ряд вимог, відповідно до яких розроблено нові принципові та конструктивні рішення насосних агрегатів з гідроімпульсним приводом, що дозволяють здійснювати їхній аналіз і синтез. Здійснено вибір та обґрунтування нових варіантів раціональних конструктивних виконань насосів з гідроімпульсним приводом як мембранного, так і плунжерного типів. Запропоновані нами рішення [119 – 129, 131, 132, 137] ліквідовують деякі з виявлених недоліків та обмежень існуючих конструкцій. Розроблено принципові схеми та конструктивні рішення гідроприводних насосів з системою керування за тиском, які захищені патентами України та показали свою працездатність під час проведення випробувань із застосуванням блока керування у вигляді клапана-пульсатора. Проведені попередні успішні випробування НГПА при перекачуванні чистої води і різних суспензій надали можливість встановлення ряду обмежень стосовно блоків керування, які спрацьовують за величиною тиску [161]. Зокрема, такі блоки керування не можуть знайти широкого застосування для НГПА при перекачуванні високов’язких та забруднених рідин. На підставі результатів наведених випробувань було запропоновано та розроблено комбіновану систему керування НГПА, яка зберігатиме всі переваги системи керування за тиском і при цьому дозволятиме забезпечити заданий закон руху робочого органу НГПА та здійснювати ефективне незалежне регулювання його вихідних параметрів, а саме продуктивності та тиску при високих значеннях ККД. Запропонована конструкція насосного агрегату з комбінованою системою керування ліквідовує вищезгадані недоліки, є досить простою у виготовленні та експлуатації, тому як об’єкт для подальших досліджень, вибрано саме такий варіант. В основу спрацьовування запропонованого комбінованого автоматичного гідророзподільника покладено автоматичне відслідковування гарантованого робочого ходу мембрани насосного агрегату і імпульсне відкриття його на злив із робочої порожнини взвідної камери в кінці такту всмоктування, а потім закриття зв’язку зі зливом після витіснення ПС до напірного трубопроводу. Таке виконання АГР забезпечує гарантоване здійснення робочого циклу при максимально можливих значеннях ККД, а також необхідний напір і подачу [125 – 128]. Запропоновані конструкції АГР можуть бути застосовані в різних галузях, в залежності від вимог, які до них будуть висунуті [133, 135, 143, 144].
Розділ 3 математичні моделі гідроімпульсного привода мембранного насосного агрегату
Необхідність детального теоретичного аналізу і дослідження загальних закономірностей проходження складних гідромеханічних процесів, явищ гідропружних коливань конструкцій, що взаємодіють з потоками рідини, оцінка можливостей виникнення явища гідравлічного удару, збудження акустичних коливань в потоці, що виникають при переміщенні рідини в гідравлічних системах силових приводів різних технологічних машин, визначають актуальність створення і обґрунтування теоретичних основ та розроблення адекватної і доступної для практичного застосування математичної моделі робочого процесу гідроімпульсного привода мембранного насосного агрегату.
Для побудови математичної моделі гідроімпульсного привода мембранного насосного агрегату використовується математичний апарат і методи аналітичної механіки, що розроблені для вивчення руху механічних систем [31, 38, 48]. В роботах [5, 8, 11, 26, 64 – 66, 70, 79, 148] також представлені і узагальнені результати з обґрунтовування можливостей використання методів аналітичної механіки, а також циклічно-модульного підходу [185, 186] для розгляду силових процесів у гідроприводах технологічних машин різноманітного призначення. Методи аналітичної механіки дозволяють по-новому розглядати математичну модель гідроімпульсного привода мембранного насосного агрегату, проводити теоретичні дослідження реальних гідродинамічних процесів, які відбуваються в ньому, в загальній постановці чисельними і аналітичними методами за допомогою ЕОМ.