Журналов:     Статей:        

Аэрокосмический научный журнал. 2016; 2: 49-68

Анализ, прогнозирование и управление ударным воздействием на объект подъема при переключении ступеней гидроцилиндра

Кобызев С. В., Ломакин В. В.

https://doi.org/10.7463/aersp.0616.0851761

Аннотация

В работе рассматривается проблема динамического воздействия на поднимаемый груз подъемных механизмов на основе многоступенчатых гидроцилиндров. Гидроцилиндры отличаются высокими удельными характеристиками, однако обладают и недостатками. Один из них – воздействие на поднимаемый груз в начале, в конце подъема и при переключении ступеней, причем при переключении ступеней воздействие при определенных условиях может носить характер удара с высоким ударным импульсом. В данной работе исследуются воздействия в начале подъема и при переключении ступеней.

В качестве метода исследования принято численное моделирование. В число взятых в рассмотрение при построении математической  модели факторов включены геометрические параметры гидроцилиндра, сжимаемость жидкости, трение между элементами. Упругость грунта, упругость штока, упругость стенок цилиндра не приняты во внимание.

В результате моделирования выявлена природа удара при переключении ступеней, предложена формула для оценки величины ударного импульса, выявлено влияние трения на величину ударного импульса, предложено использовать камеру противодавления для исключения ударного воздействия при переключении ступеней, приведено выражение для оптимальной величины противодавления.

Полученные результаты могут найти применение при проектировании новых и модернизации существующих подъемных механизмов на основе многоступенчатых гидроцилиндров при задаче увеличения скорости подъема при одновременном устранении ударных воздействий на поднимаемый объект.

В сравнении с подобными работами в данном исследовании ставилась задача выявить именно гидравлическую природу удара при переключении ступеней, без учета динамики и упругости иных, кроме гидроцилиндра, элементов подъемного механизма.

Полученные результаты находят подтверждение в сравнении с результатами числового и натурного моделирования, опубликованными другими авторами.

Список литературы

1. Гидропривод тяжелых грузоподъемных машин и самоходных агрегатов / Под ред. М.Ф. Самусенко. М.: Машиностроение, 1968. 264 с.

2. Сова А.Н., Трибунский А.И., Балдин П.С. Методика расчета системы ускоренного подъема длинномерных грузов в вертикальное положение // 49-я научная конференция МФТИ «Современные проблемы фундаментальных и прикладных наук» (Долгопрудный, 2006): труды. М.; Долгопрудный: МФТИ, 2006.

3. Круглов Ю.А., Зюзликов В.П., Синильщиков Б.Е., Синильщиков В.Б. Расчет динамических и газодинамических процессов в приводах подъема с газовым аккумулятором. СПб.: Изд-во Балт. гос. техн. ун-та, 2003. 158 с.

4. Попов Д. Н. Динамика и регулирование гидро- и пневмосистем: Учебник. 2-е изд. М.: Машиностроение, 1987. 464 с.

5. Лоу А.М., Кельтон В.Д. Имитационное моделирование. 3-е изд. СПб.: Питер, 2004. 847 с. [Law A.M., Kelton W.D. Simulation modelling & analysis. 3rd ed. Osborne: McGraw Hill, 2000. 759 p.].

6. Николенко И.В., Рыжаков А.Н. Математическое моделирование рабочего процесса в гидроприводе на основе регулируемых аксиально-поршневых гидромашин // Наука и образование. МГТУ им. Н.Э. Баумана. Электрон. журн. 2015. № 9. С. 17-31. DOI: 10.7463/0915.0812337

Aerospace Scientific Journal. 2016; 2: 49-68

Analysis, Predictive Modeling and Hoisted Object Impact Control in Hydro-cylinder Stage- Switching

Kobyzev S. V., Lomakin V. V.

https://doi.org/10.7463/aersp.0616.0851761

Abstract

The paper considers a problem of dynamic impact of hoisting mechanisms, which are based on the multistage hydro-cylinders, on the hoisted object. Hydro-cylinders have high specific characteristics, but there are also some drawbacks. One of them is an impact at the beginning and at the end of hoist and in switching the stages. And in case of switching the stages under certain conditions the impact in nature can be a high impact impulse. The paper explores the impacts at the beginning of hoist and when switching the stages.

Numerical modeling is assumed to be a method of study. To build a mathematical model the following factors have been considered: geometrical cylinder parameters, hydraulic liquid compressibility, and friction between cylinder elements. Elasticity of ground, elasticity of rod, and elasticity of cylinder walls have been ignored.

The modeling results allowed us to reveal a hydraulic nature of the stage-switching impact, introduce a formula to estimate the impact impulse value, show the friction effect on the impact impulse value and give a proposal to use a counter-pressure chamber to eliminate the stage-switching impact. An expression for the optimal counter-pressure is presented.

The results obtained can find application in designing the new and upgrading the existing hoisting multistage hydro-cylinder mechanisms to increase a hoisting speed and simultaneously eliminate the impact on hoisted object.

Compared to existing papers in the field concerned, this one concentrates on revealing a specific hydraulic nature of the stage-switching impact, without regard to dynamics and elasticity of the hoisting mechanism parts other than the cylinder itself.

The achieved results find confirmation when compared to the numerical and field data published by other authors.

References

1. Gidroprivod tyazhelykh gruzopod\"emnykh mashin i samokhodnykh agregatov / Pod red. M.F. Samusenko. M.: Mashinostroenie, 1968. 264 s.

2. Sova A.N., Tribunskii A.I., Baldin P.S. Metodika rascheta sistemy uskorennogo pod\"ema dlinnomernykh gruzov v vertikal'noe polozhenie // 49-ya nauchnaya konferentsiya MFTI «Sovremennye problemy fundamental'nykh i prikladnykh nauk» (Dolgoprudnyi, 2006): trudy. M.; Dolgoprudnyi: MFTI, 2006.

3. Kruglov Yu.A., Zyuzlikov V.P., Sinil'shchikov B.E., Sinil'shchikov V.B. Raschet dinamicheskikh i gazodinamicheskikh protsessov v privodakh pod\"ema s gazovym akkumulyatorom. SPb.: Izd-vo Balt. gos. tekhn. un-ta, 2003. 158 s.

4. Popov D. N. Dinamika i regulirovanie gidro- i pnevmosistem: Uchebnik. 2-e izd. M.: Mashinostroenie, 1987. 464 s.

5. Lou A.M., Kel'ton V.D. Imitatsionnoe modelirovanie. 3-e izd. SPb.: Piter, 2004. 847 s. [Law A.M., Kelton W.D. Simulation modelling & analysis. 3rd ed. Osborne: McGraw Hill, 2000. 759 p.].

6. Nikolenko I.V., Ryzhakov A.N. Matematicheskoe modelirovanie rabochego protsessa v gidroprivode na osnove reguliruemykh aksial'no-porshnevykh gidromashin // Nauka i obrazovanie. MGTU im. N.E. Baumana. Elektron. zhurn. 2015. № 9. S. 17-31. DOI: 10.7463/0915.0812337