Исследование эффективности гидропривода с дискретным клапаном и коммутируемой инерционной трубкой

Авторы

Бахвалов А. В.^*, Грешняков П. И.^**, Гимадиев А. Г.^***

Самарский национальный исследовательский университет им. академика С.П. Королева, Московское шоссе, 34, Самара, 443086, Россия

*e-mail: viperq3c@yandex.ru
**e-mail: pavel.ssau@gmail.com
***e-mail: gimadiev_ag@mail.ru

Аннотация

В настоящее время в технике наблюдается тенденция по внедрению и использованию энергосберегающих технологий, поиску альтернативных источников энергии. Применительно к гидравлике актуальным является эффективное использование энергии, подводимой от источника к потребителю. Широко применяемое пропорциональное регулирование, заключающееся в изменении сопротивления на пути энергетического потока к исполнительному элементу, с энергетической точки зрения является невыгодным. Объёмный способ регулирования энергетически оправдан, но предполагает применение дорогостоящих гидравлических насосов переменной производительности и требует в процессе эксплуатации чистую рабочую среду. Особый интерес представляет дискретный способ регулирования, при котором поток жидкости попеременно подключается к исполнительному элементу гидропривода. Для этого используются клапаны дискретного действия, которые относительно просты, надёжны, нечувствительны к загрязнению и имеют малую стоимость. В статье описана математическая модель гидропривода с дискретным клапаном и коммутируемой инерционной трубкой для подъёма грузов. В результате моделирования динамических процессов в пакете MATLAB/Simulink рассчитаны переходные процессы, возникающие при работе гидропривода. Проанализировано влияние на эффективность (КПД) гидропривода частоты срабатывания клапана в напорной линии, коэффициента заполнения импульса (скважности), диаметра и длины инерционной трубки. Дана оценка качества регулирования при движении выходного звена гидропривода с грузом по заданной траектории. Полученные результаты могут быть полезны при выборе схем гидропривода с более высоким коэффициентом полезного действия.

Ключевые слова:

дискретный гидропривод, электрогидравлический клапан, скважность, инерционная трубка, математическая модель, эффективность

Библиографический список

1. Brown F.T. Switched reactance hydraulics, a new way to control fluid power // National Conference on Fluid Power, Chicago, USA, 1987, pp. 25-34.

2. Brown F.T., Tentarelli S.C., Ramachandran S.A. Hydraulic Rotary Switched-Inertance Servo-Transformer // Journal of Dynamic Systems Measurement and Control-Transactions of the AMSE. 1988. Vol. 110, pp. 144-150.

3. Gall H., Senn K. Ansteuerungskonzept zur Energieeinsparung bei hydraulischen Linearantrieben // FreilaufVentile. Olhydraulik und Pneumatik. 1994, no. 38, pp. 38-43.

4. Scheidl R., Schindler D., Riha G. et al. Basics for the Energy-Efficient Control of Hydraulics Drives by Switching Techniques // Proc. 3^rd Conference on Mechatronics and Robotics, Stuttgart, 1995, pp.118-131.

5. Linjama M. Energy Saving Digital Hydraulics // The Second Workshop on Digital Fluid Power, 12-13 November 2009, Linz, Austria, pp. 5–20.

6. Johnston D.N. A Switched Inertance Device for Efficient Control of Pressure and Flow // Dynamic Systems and Control Conference, Hollywood, California, USA, 2009, pp.1-8.

7. Pan M., Johnston D.N., Hillis A. Active Control of Pressure Pulsation in a Switched Inertance Hydraulic Systems Using a Rectangular-Wave Reference Signal // Proc. Fluid Power and Motion Control Symposium (FPMC 2012) / Bath, UK, 2012, pp. 165-177.

8. Kogler H., Manhartsgruber B. Simulation tools and control design for fast switching hydraulic systems // The Second Workshop on Digital Fluid Power. 12-13 November 2009, Linz, Austria, pp. 85-93.

9. Kogler H., Scheidl R., Ehrentraut M., Guglielmino E., Semini C., Caldwell D.G. A Compact Hydraulic Switching Converter for Robotic Applications // Proc. Fluid Power and Motion Control Symposium (FPMC 2010), Bath, UK, 2010, pp. 56-68.

10. Шахматов Е.В., Гимадиев А.Г., Свербилов В.Я., Синяков А.Ф. Математическое моделирование динамических процессов в гидроприводе с дискретным регулятором потока жидкости // Вестник Самарского университета. Аэрокосмическая техника, технологии и машиностроение. 2013. № 1 (39). С. 157–167.

11. Шорин В.П., Свербилов В.Я., Гимадиев А.Г., Грешняков П.И., Илюхин В.Н., Стадник Д.М. Стендовое оборудование для исследования гидропривода с дискретным регулятором потока жидкости // Вестник Самарского университета. Аэрокосмическая техника, технологии и машиностроение. 2013. № 1 (39). С. 168 –177.

12. Шахматов Е.В., Свербилов В.Я., Гимадиев А.Г., Синяков А.Ф. Дискретный регулятор потока жидкости для гидропривода. Патент РФ на полезную модель № 152072. 04.12.2012.

13. Дьяконов В.П. Simulink 5/6/7: Самоучитель. – М.: ДМК-Пресс, 2008. – 784 с.

14. Кузнецов Е.А., Сысоев О.Е., Колыхалов Д.Г. Прогнозирование предельных состояний трубопроводов высокого давления гидрогазовых систем на этапе ввода в эксплуатацию // Труды МАИ. 2016. № 88. URL: http://trudymai.ru/published.php?ID=70409

Скачать статью