Научные стремления 2011-1

Рисунок 2 – Давление некоторых жидкостей на точку соединения боковой стенки и днища

Вязкость жидкости незначительно влияет на значение давления. Анализ дальнейших расчетов значений гидродинамического давления жидкостей показал, что это утверждение справедливо как для резервуара без перегородок, так и при их наличии.

Выполнено моделирование перетекания жидкости в резервуаре с перегородкой, имеющей ряд отверстий, располагающихся на расстоянии друг от друга, равном их размеру (рисунок 3). Перегородка такого типа позволяет существенно увеличить значение диссипации.

Рисунок 3 – Резервуар с перфорированной перегородкой

Результаты расчета диссипации энергии воды для разных температур при размере отверстий 10 см приведены на рисунке 4. Из графиков видно, что наибольшая диссипация имеет место при 20°С, в то время как вязкость максимальна при 10°С.

671

Рисунок 4 – Диссипация энергии воды

Выполнены расчеты диссипации энергии в функции от размера отверстий перфорации перегородок. Анализ результатов показал, что для резервуара с Рассмотренными размерами при транспортировке воды (рисунок 5) эффективное гашение колебаний обеспечивается при размере отверстий, близком к 9 см. Увеличение размера отверстий ведет к снижению демпфирующей способности перегородок.

Подобный анализ может быть выполнен для резервуаров любой формы и размеров. При этом могут быть произведены расчеты для разных схем установки перегородок, с учетом различных вариантов перфорирования и уровня заполнения резервуара.

Рисунок 5 – Диссипация энергии воды при температуре 20°C

Кроме того, возможен учет различных режимов движения резервуаров, соответствующих особенностям эксплуатации специализированных цистерн. При этом появляется возможность создания таких их конструкций, свойства которых будут аналогичны динамическим качествам автомобилей, транспортирующих твердый груз той же массы.

Литературные источники

1. Высоцкий, М. С. Динамика автомобильных и железнодорожных цистерн / М. С. Высоцкий, Ю. М. Плескачевский, А. О. Шимановский. – Минск: Белавтотракторостроение,

2006. – 320 с.

672

2. Волженский, А. В. Минеральные вяжущие вещества: (технология и свойства) / А. В. Волженский, Ю. С. Буров, В. С. Колокольников. – М.: Стройиздат, 1979. – 476 с.

M.G. Kuzniatsova

LIQUID CARGO SLOSHING IN ROAD TANKERS RESERVOIRS

Belarusian State University of Transport, Gomel

Summary

Dependencies of pressure and energy dissipation of the liquid on physical characteristics were investigated. Analysis of the results showed that the pressure is nearly proportional to the density of the transported fluid, whereas viscosity affects it slightly. It was also found that the maximum of liquid cargo oscillations and the minimum of energy dissipation are when the road tank without baffles is 60%-filled. The perforation size that yields the greatest value of the liquid energy dissipation for the first oscillation cycle was found.

673

УДК 62-33(075.8)

Д.В. Лаевский, Д.Л. Стасенко

ЗАКОНОМЕРНОСТИ ДВИЖЕНИЯ ЖИДКОСТИ И ВЛИЯНИЕ ГИДРОДИНАМИЧЕСКИХ СИЛ НА ЗОЛОТНИКАХ

ПРОПОРЦИОНАЛЬНОГО ГИДРОРАСПРЕДЕЛИТЕЛЯ

УО «Гомельский государственный технический университет имени П.О.Сухого», Гомель

Вприводах отечественных и зарубежных мобильных и технологических машин в настоящее время используются системы автоматического управления, построенные на базе пропорциональной гидроаппаратуры. Страны СНГ почти не имеют собственного производства пропорциональных гидрораспределителей, а исследования в области теоретического обоснования действия параметров осевой гидродинамической силы небыли полностью выполнены. Используемые в настоящее время гидрораспределители пропорционального управления ведущих производителей «Bosch Rexroth», «PARKER», «VICKERS», «DANFOSS-ZAUER», «Duplomatic» и др.,

разрабатываются только для определѐнных приводов, работающих в ограниченных условиях, т.е. определѐнная конструкция аппарата соответствует определенному гидравлическому приводу, что накладывает значительные ограничения на использование пропорциональных аппаратов при разработке новых компоновочных гидравлических схем мобильных и технологических машин.

Всвязи с выше изложенным, актуальной проблемой является разработка пропорциональных гидрораспределителей, а так же исследования гидродинамических процессов происходящих в них для обеспечения различных схемотехнических решений оборудования технологических и мобильных машин [1].

Целью настоящей работы является исследования гидродинамических процессов в пропорциональных гидрораспределителях.

Для достижения цели исследования был выполнен обзор конструкций пропорциональных золотниковых распределителей с разгружающими элементами в виде дросселирующих канавок.

Проведение систематизации имеющихся в литературе материалов, служащих основой расчета статических и динамических характеристик гидроаппаратов и правилам их использования в математических моделях.

Было рассмотрены теоретические основы протекания потока жидкости в каналах распределителя золотникового типа при помощи уравнения НавьеСтокса. Были так же рассмотрены основные виды золотниковых дросселей распределителей, которые необходимые для математического описания дросселирующих устройств и силового взаимодействия рабочих органов с потоком жидкости. Определены основные теоретические зависимости необходимые для расчѐта плунжерной пары и дальнейшего еѐ конструирования.

674

Исходя из выше изложенного, была разработана математическая модель золотникового распределителя с острой кромкой с использованием программы

ANSYS.

Процедура расчета в ANSYS разделяется на три основных этапа [2]:

-построение модели;

-приложение нагрузок (включая и граничные условия) и получение решения;

-просмотр и анализ результатов (рисунок 1).

Рисунок 1 ‒ Векторы скоростей(а) и поля давлений движения жидкости(б) в

расчетной области

Из полученных данных видно, что на острых кромках золотника возрастает давления, что ведѐт к существенной степени влияния гидродинамических сил течения рабочей среды (P-A, P-B) на усилие, возникающее в осевом направлении золотника, на преодоление которой и направлено в большей степени усиление электромагнита.

Отрицательная гидродинамическая сила создается за счет изменения конфигурации проточной части подводящих и отводящих каналов путем профилирования проточек в теле золотника гидрораспределителя.

Было рассмотрено несколько методов, в отличие от прежних решений, выполнять профилирование таким образом:

-использовать дросселирующие канавки в теле золотника;

-чтобы проточка в золотнике имела форму, подобную турбинной лопатке [3];

-или комбинацию этих методов.

1 – прямоугольная канавка; 2 – цилиндрически-круглая канавка; 3 – треугольная канавка (в сечении прямоугольник); 4 – конус усечѐнный канавка ;

Рисунок 2 – Зависимость пропускной способности щелей от хода золотника

675

Показана что форма дросселиющей канавки в виде усечѐнного конуса и треугольной формы обеспечивает наименьшие пропускную способность возникающие в момент открытия дросселирующей щели и плавное еѐ повышения, что способствует снижению гидродинамических сил (рисунок 2).

В следствии выше изложенного видно, что заданным параметрам наилучше всего удовлетворяет треугольная канавка. Так как треугольная канавка может быть рассмотрена в нескольких вариациях (разных сечений), то было выявлено, что треугольная канавка с сечением виде треугольника наибольше всего способствует снижению гидродинамических сил (рисунок 3).

1 – 60° в сечении прямоугольник; 2 – 60° в сечении треугольник;

Рисунок 3 – Зависимость пропускной способности треугольных щелей разных сечений от хода золотника

1 – 30°; 2 – 60°; 3 – 75°; 4 – 90°;

Рисунок 4 – Зависимость пропускной способности треугольной щели, при различных углах между гранями, треугольного сечения, от хода золотника

По полученным результатом можно сделать вывод, что треугольной щель, имеющая с сечении треугольник, больше всего подходит для увеличения плавности хода золотника, что непосредственно приведѐт к большому снижению гидродинамических сил. А изменения углов канавки приводит к определению точных оптимальных размеров запорно-регулирующего элемента (золотника) пропорционального гидрораспределителя (рисунок 4).

Был проведѐн ряд экспериментальных исследований, по результатом которых был построен график зависимости гидродинамической силы от перемещения золотника с треугольной канавкой в сечении треугольник (рисунок 5).

676

1 – экспериментальные данные; 2 – теоретические данные;

Рисунок 5 – График зависимость гидродинамической силы от перемещения золотника с треугольной канавкой в сечении треугольник

Выводы. Главными факторами, определяющими статические и динамические характеристики гидроаппаратов, являются: форма проточной части; пропускная способность проточной части, как дросселирующей системы; силовое взаимодействие подвижного запорно-регулирующего элемента (ЗРЭ) и потока жидкости.

Рассмотренные конструкции отечественных и иностранные производители гидроаппаратуры указывают на то, что для снижения гидродинамических сил используются различные конструктивные решения.

Разработанная математическая модель золотникового распределителя с острой кромкой с использованием прикладной расчетной программы Ansys, позволило установить, что при открытии расходной щели возникают значительные перепады давления жидкости в смежных каналах, что приводит к росту скорости потока жидкости и как следствия к росту гидродинамической силы. Поэтому изменения характера протекания потока жидкости через расходную щель обеспечит снижения гидродинамической силы, т.е. улучшит гидродинамические характеристики.

Разработана математическая модель золотникового распределителя с острой кромкой с использованием современных способов расчета гидравлических параметров течения рабочей жидкости в золотниковой паре.

Сравнительные характеристики треугольных канавок с радиальным треугольным и прямоугольным сечением показали, что во втором случае, где треугольное сечение, имеет более плавную расходную характеристику в начальный момент открытия, что свидетельствует о плавном росте гидродинамической силы.

Выполнен расчет гидрораспределителя с условным проходом 6 мм.

На основании проведенных расчетов предложена новая конструкция золотника пропорционального гидрораспределителя, для которой разработаны рабочие чертежи корпуса и золотника с оптимизированной формой разгружающих канавок и разработан маршрут обработки изготовления золотника.

Экспериментально установлено, что гидродинамическая сила, в гидрораспределителях с условным проходом 6 мм, с треугольных канавкой при расходе 80 л/мин составляет около 10 Н, что на 30% ниже по сравнению с серийно выпускаемыми аппаратами.

677

Литературные источники

1.Башта Т.М. Гидравлика, гидромашины и гидроприводы /Т.М. Башта, С.С. Руднев, Б.Б. Некрасов. М.: Машиностроение, 1982.- 423 с.

2.Басов, К. А. ANSYS и LMS Virtual Lab. Геометрическое моделирование / К. А. Басов – М: Мир, 2006г.

3.Башта Т.М.Расчѐты и конструкции самолѐтных гидравлических устройств М: ОборонГиз , 1961. - 474с.

678

УДК 681.3.05

И.Г. Линник, А.Н. Коваленко

ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ И ЭФФЕКТИВНОГО ПРИМЕНЕНИЯ БЫСТРОРАЗВЕРТЫВАЕМЫХ ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ ОХРАНЫ

Факультет внутренних войск учреждение образования «Военная академия Республики Беларусь», Минск

Быстроразвертываемые технические средства охраны (далее БТСО)

— это технические средства охраны, время доставки которых к месту применения, развертывания и приведения в боевое состояние соответствует требованиям оперативно-тактической обстановки по своевременному созданию систем охраны военных и других, принимаемых под охрану объектов. Время развертывания должно находиться в пределах от нескольких минут до нескольких часов, в зависимости от характера охраняемых объектов и сложности оперативно-тактической обстановки.

В условиях выполнения задач по ликвидации чрезвычайных обстоятельств и обеспечения режима военного положения на территории республики на внутренние войска возлагается ряд задач, успешное выполнение которых, напрямую зависит от оснащенности частей внутренних войск быстроразвертываемыми средствами разведки, обнаружения и наблюдения.

Перед исследовательской группой факультета внутренних войск были поставлены следующие цели:

1)определить состояние оснащенности соединений и воинских частей внутренних войск быстроразвертываемыми средствами разведки, обнаружения

инаблюдения применяемыми при инженерном обеспечении охраны и обороны принимаемых под охрану объектов и действий в специальных операциях в условиях чрезвычайного положения и режима военного положения;

2)на основе анализа действия внутренних войск МВД РФ, характеристик, принимаемых под охрану объектов и тактики действий противника сформулировать основные тактико-технические требования к перспективному быстроразвертываемому комплекту средств разведки, обнаружения и наблюдения для повышения эффективности инженерного обеспечения охраны

иобороны объектов и действий в специальных операциях соединений и воинских частей внутренних войск Министерства внутренних дел Республики Беларусь;

3)обосновать состав быстроразвертываемого комплекта технических средств на базе существующих средств разведки, обнаружения и наблюдения,

удовлетворяющего требованиям задач, выполняемых соединениями и воинскими частями внутренних войск Министерства внутренних дел Республики Беларусь в условиях чрезвычайного положения и режима военного положения;

4) отработать методику расчета основных показателей эффективности быстроразвертываемого комплекта технических средств.

Назначение предлагаемой БТСО:

679

-обнаружение техники и живой силы противника на маршруте движения, диверсионно-опасных направлениях, в местах временной дислокации;

-наблюдение за местностью;

-несение дежурства по охране объектов личным составом в любое время суток и года;

-поражение противника штатным оружием;

Предполагаемое применение БТСО

При подготовке и в ходе наступления для разведки противника.

1) В обороне:

- на ближних подступах к опорному пункту роты (рубежи охраны, связь со взводами, постами, секретами, заставами);

- для наблюдения и радиолокационной разведки; - для установки сигнальных заграждений.

2) На марше:

-при движении в составе головной (тыльной) походной заставы или в составе главных сил в качестве головного (бокового) дозора;

-для создания контролируемых коридоров на особо опасных участках маршрута движения подразделений.

3) На привале: в качестве наблюдательного поста ротной колонны.

4) При организации охраны военных и режимных объектов БТСО обеспечивает:

-организацию рубежей обнаружения на ближних подступах и перекрытие диверсионно-опасных направлений;

-создание постов радиолокационной и оптической разведки, наблюдательных постов с использованием имеющихся технических средств;

-организацию связи между постами, секретами и нарядами.

Всистемах охраны и обороны временных объектов осуществлялись попытки использовать средства обнаружения типа ―АЛМАЗ‖, ―ТРЕПАНГ‖ для создания рубежей обнаружения на периметрах охраняемых объектов (районов). Однако эффективность применения этих средств оказалась низкой по следующим причинам:

- имелись ―мертвые‖ зоны на рубежах обнаружения; - объем информации о нарушителе очень ограничен (―да‖ или ―нет‖),

например, невозможно определить направление движения нарушителя или отличить по характеру действий человека-нарушителя от животного;

- средства обнаружения или их чувствительные элементы приходилось размещать на местности, находящейся под огневым воздействием вооруженных нарушителей, что создавало серьезные трудности в эксплуатации и восстановлении вышедших из строя средств;

- в подразделениях и частях отсутствовали соответствующие специалисты по техническим средствам обнаружения для их грамотной эксплуатации.

Эффективность применения тех или иных БТСО зависит от множества факторов и может быть оценена с помощью различных критериев.

Врезультате настоящих исследований были разработаны основы

680