Пользователь Пароль
Забыли пароль? Регистрация
Содержание >> Анализ и проектирование >> Системы объемного гидропривода >> Гидроприводы автобетононасосов >> Динамика главного гидропривода автобетононасоса СБ-126

Системы объемного гидропривода - Динамика главного гидропривода автобетононасоса СБ-126

Динамика главного гидропривода автобетононасоса СБ-126

На рис. 1, а приведена принципиальная, а на рис. 1, б – расчетная схема главного гидропривода автобетононасоса СБ-126.

Рис. 1. Принципиальная (а) и расчетная (б) схема главного гидропривода автобетононасоса СБ-126.

На принципиальной схеме главного гидропривода автобетононасоса СБ-126 (рис. 1, а) обозначены: 1 - регулятор мощности 400.32, 2 - насос переменной подачи 207.32, 3 - предохранительный клапан непрямого действия 510.32, 4 - гидрораспределитель Р323, 5 - гидроцилиндры 100х63х1400, 6 - обратные клапаны 4121.20, 7 - фильтр, 8 - эжектор. Поскольку при расчете рассматривался только один цикл работы гидроцилиндров главного привода, в расчетную схему не были включены элементы клапанной и распределительной аппаратуры, обеспечивающие переключение гидроцилидров с такта всасывания на такт нагнетания бетонной смеси [1, 4].
Таким образом, расчетная схема главного гидропривода автобетононасоса СБ-126 (рис. 1, б) состоит из насоса переменной подачи 207.32 с регулятором мощности 400.32 (мощность ~51.5 кВт, давление настройки ~13 МПа), двух гидроцилиндров 100х63х1400, предохранительного клапана непрямого действия 510.32, настроенного на давление ~20.6 Мпа, соединенных гидролиниями. Участок гидролинии, соединяющей насос с гидроцилиндром, состоит из рукава высокого давления (диаметр условного прохода 32 мм, длина 1.65 м) и стального трубопровода (диаметр условного прохода 40 мм, длина 1.2 м). Дроссели 4-5 и 10-11 имитируют потери давлений в местных сопротивлениях на реальной схеме (рис. 1, а). Параметры рабочей жидкости: плотность 900 кг/м3, кинематическая вязкость 3·10 –5 м2/с, объемный модуль упругости 980 МПа. Перемычка гидроцилиндров на принципиальной схеме представляет собой короткий участок трубопровода, поэтому она заменена на расчетной схеме эквивалентным местным сопротивлением (дросселем 6-8).
В соответствии с алгоритмом формирования математических моделей гидроприводов, принятом в программе автоматизированного динамического расчета гидросистем (HYDRA), на расчетной схеме нанесены и пронумерованы узлы – точки соединения гидроэлементов в схеме. Тогда расчетная схема главного гидропривода автобетононасоса СБ-126 состоит из 13-ти гидроэлементов, соединенных в 21 узле, и описывается в соответствии с составом гидроэлементов и их математическими моделями системой дифференциальных и трансцендентных уравнений 36-го порядка.

Рис. 2.

Нагрузка от столба бетонной смеси, действующая на поршни бетонорастворных цилиндров, жестко связанные общими штоками с поршнями гидроцилиндров, задана двумя компонентами: переменной силой в функции перемещения z поршня гидроцилиндра, имитирующей процесс сжатия смеси ввиду неполного заполнения бетонорастворных цилиндров и процесс ее перемещения с определенным сопротивлением (рис.2, а), и переменной массой, приведенной к штоку гидроцилиндра (рис. 2, б), равной сумме масс поршня со штоком гидроцилиндра и поршня бетонорастворного цилиндра на начальном отрезке перемещения (z ≤ 0.35 м, рис. 2, б) и претерпевающей скачок при z = 0.35 м ввиду добавления массы столба бетонной смеси. Ясно, что такая модель нагрузки не учитывает возможных колебаний давления в бетонной смеси. Однако, учет этой составляющей станет возможен лишь после проведения соответствующих экспериментов с целью изучения характера волновых и колебательных процессов в бетонопроводе.
Для моделирования аварийных режимов стопорения гидроцилиндра при резком возрастании нагрузки (и изучения динамики гидросистемы при срабатывании предохранительного клапана) дополнительно к зависимости рис. 2, а был рассмотрен случай резкого скачка нагрузки (рис. 2, в) при z ≥ 0.7 м. 
Динамический анализ рабочих процессов в главном гидроприводе автобетононасоса СБ-126 проводился для следующих режимов:
1) горизонтальное положение стрелы при номинальной нагрузке сопротивления перемещению;
2) горизонтальное положение стрелы при скачке нагрузки до максимальной (стопорение гидроцилиндра) при:
   а) отключенном регуляторе мощности,
   б) подключенном регуляторе мощности;
3) вертикальное положение стрелы при номинальной и максимальной нагрузке.
В результате расчета получены переходные процессы по давлению р5 в гидроцилиндре (узел 5 расчетной схемы, рис. 1, б), скорости v7 и перемещению z7 штока гидроцилиндра (узел 7, рис. 1, б), перемещению z12 плунжера регулятора мощности (узел 12, рис. 1, б) в функции времени t.

Режим номинальных нагрузок при горизонтальном положении стрелы


Номинальная нагрузка от сопротивления перемещению бетонной смеси по длине бетонопровода при горизонтальном положении стрелы автобетононасоса составляет R7 ≈ 68.6 кН. Если принять коэффициент наполнения бетонорастворного цилиндра равным 0.75, то это соответствует нарастанию нагрузки от 0 до номинальной (68.6 кН) при перемещении поршня от 0 до 0.25 от полного хода, что составляет 0.35 м (при полном ходе L = 1.4 м). Одновременно, при 0 ≤ z7 ≤ 0.35 м масса m, приведенная к штоку гидроцилиндра, равна 80 кг, а при z7 > 0.35 м m = 1120 кг, причем при z7 = 0.35 м она меняется скачком в силу мгновенного присоединения массы столба бетонной смеси. При таком характере внешней нагрузки переходные процессы в системе главного гидропривода автобетононасоса имеют вид (рис. 3).

Рис. 3.

Характерным для этого режима является достаточно плавное изменение давления р5, несмотря на скачкообразное изменение приведенной массы, которое сказывается лишь на собственной частоте колебаний, меняющейся тоже скачком при z7 = 0.35 м от 30 Гц до 11.4 Гц. Поскольку при заданной нагрузке давление р5 не достигает давления настройки регулятора мощности (~13 МПа), последний не включается в работу.

Режим максимальных нагрузок при горизонтальном положении стрелы


Данный режим динамики привода анализировался как при отключенном регуляторе мощности, так и при подключении последнего в схему.

Схема без регулятора мощности

Рис. 4.

На рис. 4 представлены переходные процессы в гидроприводе автобетононасоса при отключенном регуляторе мощности. При 0 ≤ z7 ≤ 0.7 м в системе действуют номинальные нагрузки; при z7 > 0.7 м нагрузка на штоке R7 меняется скачком от 68.6 кН до 343 кН (имитируя непреодолимое препятствие). Давление р5 возрастает при этом до значения настройки предохранительного клапана, работа которого моделируется статической характеристикой Q(p).

Схема с регулятором мощности

Рис. 5.

На рис. 5 представлены переходные процессы в гидроприводе автобетононасоса при подключении регулятора мощности. Как и в предыдущем случае, при 0 ≤ z7 ≤ 0.7 м в системе действуют номинальные нагрузки; при z7 > 0.7 м нагрузка на штоке R7 меняется скачком от 68.6 кН до 343 кН. В этом случае при резком возрастании давления р5 наряду с предохранительным клапаном срабатывает и регулятор мощности (кривая z12 перемещения плунжера регулятора на рис. 5), уменьшая рабочий объем насоса до ~0.61 от максимального. Однако, как видно из графиков рис. 5, ощутимых изменений в динамику привода это не вносит ввиду срабатывания предохранительного клапана, который в этом случае пропускает на слив меньший поток (в среднем ~250 л/мин вместо 405 л/мин при отсутствии регулятора мощности), что сказывается лишь на снижении среднего значения давления р5.  

Режим номинальных и максимальных нагрузок при вертикальном положении стрелы


При вертикальном положении стрелы эквивалентная длина бетонопровода почти вдвое больше, чем при горизонтальном, поэтому номинальные нагрузки для этого расчетного варианта составили: сопротивление перемещению R7 ≈ 137.2 кН, приведенная масса в момент присоединения массы бетонной смеси m = 3600 кг.

Рис. 6.

Графики переходных процессов для этого режима (рис. 6) показывают, что регулятор мощности (кривая z12 ) в этом случае срабатывает еще при номинальной нагрузке, так как уровень номинальных давлений р5 выше, чем в предыдущих случаях. Поэтому еще до возрастания нагрузки R7 до максимальной (стопорение гидроцилиндра) наблюдается снижение скорости поршня v7 при р5 > 13 Мпа. Кроме того, наблюдается смещение частотного диапазона и амплитуды колебаний ввиду большей приведенной массы поршня гидроцилиндра.


Режим номинальных нагрузок при вертикальном положении стрелы
и внезапном приложении нагрузки к штоку гидроцилиндра


Наряду с рассмотренными вариантами расчета, когда нагрузка от сопротивления перемещению R7, приложенная к штоку гидроцилиндра, на промежутке 0 ≤ z7 ≤ 0.35 м возрастала линейно по z7 и при z7 > 0.35 м становилась равной номинальному значению (~68.6 кН при горизонтальном и ~137.2 кН при вертикальном положении стрелы), был рассмотрен расчетный вариант с внезапным приложением нагрузки R7: R7 = 0 при z7 < 0.35 м и R7 = 137.2 кН при z7 ≥ 0.35 м.

Рис. 7.

Результаты динамического расчета для этого варианта представлены на рис. 7. Характерным моментом является повышенная по сравнению с предыдущим случаем (примерно вдвое) амплитуда колебаний давления р5, скорости v7 и перемещения z12 плунжера регулятора и резкое падение (почти до нуля) скорости штока v7 при срабатывании предохранительного клапана (при 0.4 c < t < 0.44 с, рис. 7). По мере снижения давления и закрытия клапана происходит восстановление движения штока, но с меньшей скоростью ввиду срабатывания регулятора мощности. Там же, на рис. 7, приведена зависимость R7 ( z7 ) для этого расчетного случая.
Проведенные исследования позволили уточнить необходимый уровень давления настройки регулятора мощности, выявить влияние характера и величины внешних нагрузок на качественные и количественные показатели переходных процессов (амплитуды и частóты колебаний, забросы давления), определить динамические характеристики регулятора мощности.

Главная | Дискретность | Пользование сайтом | Ссылки | Связь с нами
© Д-р Юрий Беренгард. 2010 - 2017
Последнее обновление: 11 ноября 2017 г.


Rambler's Top100