07 семестр / Лабораторные работы / PA9 / Pa9new_lab

21

6.3. Анализ динамики гидроподъёмника

Выполните анализ динамики гидроподъёмника (рис. 14), представляющего собой сложную гидромеханическую систему.

Рычаг (стрела)

РИС. 14

Эквивалентная схема гидроподъёмника приведена на рис. 15.

22

РИС. 15

Сигнал, управляющий подъёмником, моделируется трапецеидальными источниками сигнала Вх. сигнал1, Вх. сигнал2 и управляемым источником разности потенциалов E1. Расход жидкости, обеспечиваемый насосом, моделируется источником расхода Q1. Для упрощения моделирования и восприятия технических систем такого рода сложности были спроектированы модели отдельных широко использующихся в конкретной области устройств. Напорные клапаны, обеспечивающие слив жидкости, в случае превышения допустимых значений давления в гидравлической системе на эквивалентной схеме представлены своими моделями Kn1 и Kn2. Модель напорного клапана имеет 3 параметра:

•Коэффициент утечки (KUT).

•Коэффициент пропускания в открытом состоянии (KPR).

•Давление, при котором открывается напорный клапан (PN).

Для моделирования инерционных свойств жидкости в гидролиниях и трение жидкости о стенки гидролинии также используются уже спроектированные модели гидролиний GL1, GL2 и GL3. Модель гидролинии имеет 4 параметра:

•Длина гидролинии (l).

•Диаметр гидролинии (d).

•Кинематическая вязкость жидкости, протекающей по гидролинии (Nu).

•Плотность жидкости, протекающей по гидролинии (Ro).

Вэквивалентной схеме используется модель гидроцилиндра (GC1), в которой в соответствии со значениями параметров осуществляется взаимодействие гидравлической и механической систем. Модель гидроцилиндра имеет 9 параметров:

23

•Площадь поперечного сечения штоковой полости (Fs).

•Площадь поперечного сечения поршневой полости (Fp).

•Длина мёртвого хода в штоковой полости (Ls).

•Длина мёртвого хода в поршневой полости(Lp).

•Масса поршня (M).

•Сила трения поршня о стенки корпуса (Ftr).

•Коэффициент упругости стенок корпуса (KUp).

•Начальное положение поршня (X0).

•Ход поршня (H).

Распределение потока жидкости к полостям гидроцилиндра осуществляется по средствам распределителя трёхлинейного трёхпозиционного, который представлен своей моделью (Ras1). Модель распределителя имеет 5 параметров:

•Динамическая вязкость жидкости (M).

•Плотность жидкости (Ro).

•Площадь дросселя (B).

•Параметр (H) сравнивается с сигналом управления. Если управляющий сигнал <= H, то в распределителе только утечки, иначе – турбулентное сопотивление.

•Коэффициент утечки (KU).

Клапан тормозной регулирует интенсивность потока жидкости, протекающей по гидролинии GL2 в обратном направлении, в зависимости от давления в гидролинии GL3. В эквивалентной схеме используется модель клапана тормозного (Kt1), имеющая 15 параметров:

•Динамическая вязкость жидкости (Mu).

•Плотность жидкости (Ro).

•Параметры с 3-го по 12-ый представляют собой функциональную зависимость проводимости клапана в обратном направлении от значения давления на третьем входе модели клапана тормозного – F(P).

•Проводимость утечки, те в обратном направлении (Gu).

•Проводимость в прямом направлении (G).

•Напорное давление, открывающее клапан в обратном направлении (Pn).

Поршень гидроцилиндра механически воздействует на рычаг (стрелу) подъёмника (Рычаг1). Модель рычага имеет 1 параметр – (K), являющийся отношением расстояния от точки закрепления рычага до точки приложения силы, которую в данном случае создаёт поршень гидроцилиндра, к расстоянию от точки закрепления рычага до точки, в которой подвешен груз.

Эффект свободного хода ненатянутого троса моделируется упорами Up1 и Up2. Модель упора имеет 4 параметра:

•Начальное положение упора (X0).

•Максимальное перемещение вправо (Xp).

•Максимальное перемещение влево (Xn).

•Жёсткость упора (k).

Инерционные свойства подвешенного груза моделируются массой M1. Вес груза, моделируется источником силы F1.

24

1) С помощью графического редактора ПА9 создайте эквивалентную схему гидроподъёмника.

Проверьте наличие базовых узлов в схеме!!!

Укажите переменные "Упр. сигнал", "Перемещение поршня" (интеграл скорости поршня), "Давление в поршневой полости", "Давление в штоковой полости" и "Перемещение груза" (интеграл от скорости груза) для выдачи на график!!!

Задайте следующие параметры элементов:

Q1 = 7e-4 м3/c, Рычаг1 = 0.1, G1 = 1e-8, M1 = 1530 кг, F1 = 15300 Н.

В интеграторе (элемент Int) задайте значение параметра V0 (начальное значение интегрирования) = 0.4.

25

2)Выберите в разделе гидродинамика элемент “Газосодержание и температура”. Установите его на свободное место рабочего поля (например, как на рис. 15) и задайте следующие параметры:

Температура (С): 20 Содержание газа (%): 5

Остальные параметры оставьте по умолчанию.

3)С помощью опратора Dynamic выполните расчёт гидроподъёмника. Установите оператор Dynamic в нижних следующих сразу за элементом “Газосодержание и температура” клеточках рабочего поля, как показано на рис. 15.

Установите следующие параметры оператора Dynamic: Метод интегрирования: Euler

Время интегрирования: 10 (абсолютное) Smn = 1e-15

Sst = 1e-10 Smx = 1 Dlu = 1e-2 Arc = 1e-2

Остальные параметры оставьте по умолчанию.

4)Настройте пределы для выдачи графиков давлений и перемещений так, чтобы можно было оценить следующие выходные параметры моделируемой системы:

a) Максимальное давление в штоковой и поршневой полостях гидроцилиндра. b) Перемещение поршня, за время подъёма груза на максимальную высоту.

5)Измените какой-либо внутренний параметр модели гидроподъёмника и постройте зависимости указанных выходных параметров от изменяемого внутреннего параметра.

ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ ИСТОЧНИКИ

1.Системы автоматизированного проектирования: Учеб. пособие для втузов: В 9-ти кн. / Под ред. И.П.Норенкова. - М.: Высш. шк., 1986.

2.Маничев В.Б., Уваров М.Ю., Жук Д.М., Князева С.Ю. Моделирование динамики технических систем с помощью программы GPA7.

М., МГТУ каф. РК-6, 1996.