автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.05, диссертация на тему:Магнитожидкостный вихревой элемент для электрогидравлических систем управления

На правах рукописи □03 167161

МЕФЕДОВА Юлия Александровна

МАГНИТОЖИДКОСТНЫЙ ВИХРЕВОЙ ЭЛЕМЕНТ ДЛЯ ЭЛЕКТРОГИДРАВЛИЧЕСКИХ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ

Специальность 05 13 05 - Элементы и устройства вычислительной техники

и систем управления

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Саратов 2008

003167161

Работа выполнена в ГОУ ВПО «Саратовский государственный технический университет»

Научный руководитель кандидат технических наук, доцент

Власов Андрей Вячеславович

Официальные оппоненты

доктор технических наук, профессор Нагорный Владимир Степанович

доктор технических наук, профессор Львов Алексей Арленович

Ведущая организация

ЗАО «Институт Электрокаплеструйных технологий» («ЭКСТ», Санкт-Петербург)

Защита состоится 27 февраля 2008 г в 13 часов на заседании диссертационного совета Д 212.242 08 при ГОУ ВПО «Саратовский государственный технический университет» по адресу 410054, г Саратов, ул Политехническая, 77, Саратовский государственный технический университет, корп 1,ауд 319

С диссертацией можно ознакомиться в научно-технической библиотеке ГОУ ВПО «Саратовский государственный технический университет»

Автореферат разослан «25» января 2008 г

Ученый секретарь /»•/

диссертационного совета Терентьев А А

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность исследования. Автоматизация технологических процессов на базе гидрофицированного оборудования приводит к необходимости разработки более дешевых, надежных электрогидравлических устройств, способных быстро и точно реагировать на управляющие сигналы микропроцессорной техники

Современный рынок электрогидравлической регулирующей аппаратуры ограничен устройствами на базе золотниковых элементов и элементов типа «сопло-заслонка», общий принцип работы которых заключается в последовательном преобразовании электрического сигнала в механический, а лишь затем в гидравлический Механическое звено в целом малонадежно и недолговечно, так как из-за сухого трения и зазоров появляются зоны нечувствительности, инерционность и колебательность, заклинивание в результате деформаций Использование малых проходных сечений в этих устройствах приводит к засорению каналов, нарастанию слоев поляризованных молекул на поверхностях, образующих щели

Отличными от описанных выше являются электрогидравлические регулирующие элементы, основанные на непосредственном преобразовании электрических сигналов в гидравлические без применения подвижных механических и электромеханических звеньев (работы Денисова А А, Нагорного B.C. и др ) Подобное преобразование применимо к элементам струйной техники, уступающим по мощности современным электрогидравлическим усилителям с электромеханическими преобразователями, но исключающие недостатки золотников, «сопла-заслонки», более просты в изготовлении и миниатюрны, работают с любыми типами рабочих жидкостей и газов Они используются для управления малыми расходами либо в качестве одного из каскада усиления

В работах Карышева Ю Д, Лебедева И В , Меркулова А П, Орлова Б В , Смульского И И и других ученых отмечено, что среди струйных элементов вихревая камера с формирующимся внутри закрученным осесим-метричным течением обладает наилучшими параметрами с точки зрения реализации электрогидравлического преобразования Конфигурация вихря внутри камеры может быть легко изменена с помощью электронного управления Для этих целей в настоящее время используется электрогидродинамический эффект, для реализации которого требуется управляющее напряжение порядка 30 кВ, что затрудняет сопряжение электрогидравлического элемента с устройством управления

В связи с этим актуальным является создание принципиально нового вихревого элемента, позволяющего преобразовывать электрический сигнал в гидравлический без перемещающихся с трением подвижных механических и электромеханических звеньев и невысоким по мощности управляющим сигналом

Цель работы: создание и исследование регулирующего элемента на основе вихревой камеры для электрогидравлических систем управления без перемещающихся с фением механических и электромеханических звеньев, обеспечивающего возможность использования любых типов рабочих жидкостей с низким требованием к их чистоте

Для достижения поставленной цели были сформулированы следующие основные задачи

1 Рассмотреть физические основы преобразования электрического сигнала в перемещение с использованием магнитной жидкости

2 Обосновать магнитожидкостный способ управления выходным расходом жидкости вихревой камеры

3 Осуществить техническое решение синтеза неоднородного управляющего магнитного поля в вихревой камере

4 Разработать математическую модель магнитожидкостного вихревого элемента.

5 Осуществить экспериментальные исследования магнитожидкостного вихревого элемента

6 Рассмотреть вопросы практического использования разработанного элемента в электрогидравлических системах управления

Достоверность и обоснованность полученных результатов определяется корректностью применяемых математических методов и соответствием основных теоретических результатов и выводов экспериментальным данным Получено положительное решение о выдаче патента на изобретение (заявка№ 2006105138/06)

Научная новизна работы

1 Разработан метод преобразования электрического сигнала в механическое перемещение мембраны в вихревой камере, отличающийся от известных тем, что, создавая область более сильного магнитного поля, твердые частицы магнитной жидкости втягиваются в эту область, передавая данное перемещение жидкой основе и упругой эластичной мембране, являющейся одной из сторон закрытой полости, в которой размещена магнитная жидкость

2 Разработана модель расчета коэффициента гидравлического сопротивления вихревой камеры с установленным внутри цилиндрическим обтекателем на противоположной выходному отверстию торцевой стенке, отличающаяся тем, что на основе известных соотношений для таких гидравлических элементов как вытяжной тройник с углом ответвления тс/2, колено с углом поворота 2л и участок с истечением из-под экрана учтено их последовательное соединение в камере. Данная модель позволяет исследовать влияние геометрии обтекателя на величину потерь давления рабочей жидкости в устройстве

3 Разработана методика расчета неоднородного магнитного поля в вихревой камере, являющейся воздушным зазором электромагнитной сис-

темы, отличающаяся тем, что последовательно рассчитывается магнитная цепь с целью получения зависимости магнитного потока от силы тока на катушке, далее осуществляется переход от магнитных тел (торцов) к эквивалентным токовым виткам, позволяющий рассчитать изменение напряженности по высоте камеры в зависимости от величины магнитного потока В результате рассчитывается градиент напряженности по высоте вихревой камеры от силы тока на катушке

4. На основе экспериментальных исследований магнитожидкостного вихревого элемента выявлены закономерности, позволяющие оценить значения выходного расхода жидкости вихревой камеры от значений входного электрического сигнала, создающего управляющее магнитное поле с учетом степени влияния на выходной расход таких гидравлических параметров, как давление потоков питания и управления

Основные результаты и положения, выносимые на защиту:

1. При размещении магнитной жидкости в цилиндрической полости одна из торцевых стенок которой образована упругой мембраной, формируется магнитожидкостный сенсор (МЖС) При создании более сильного магнитного поля над мембраной она перемещается под действием возникающего в магнитной жидкости магнитного давления, меняется форма сенсора

2. При расположении сенсора на торцевой стенке вихревой камеры напротив выходного отверстия с возможностью изменения формы МЖС осуществляется магнитожидкостный способ изменения геометрии проточной части камеры (следовательно, и выходного расхода) без перемещающихся с трением подвижных механических звеньев

3 Для формирования в вихревой камере магнитного поля требуемой конфигурации предложены два варианта конструктивного решения установка управляющей катушки с полым сердечником, являющимся выходным каналом камеры напротив магнитожидкостного сенсора и использование магнитной системы в виде корпуса устройства, усиливающей поле катушки

4. Предложенная математическая модель вихревого элемента с расчетом перемещения магнитожидкостного сенсора как упругой мембраны, неоднородного магнитного поля и коэффициента гидросопротивления вихревой камеры позволяет рассчитывать выходной расход устройства в зависимости от значений входных гидравлических и электрических параметров

5 Проведенные экспериментальные исследования сенсора и устройства в целом подтверждают достоверность теоретических исследований

6 При практическом использовании в системах управления магнитожидкостный элемент рассматривается как исполнительное устройство, суммирующее два рабочих потока и изменяющее выходной суммарный расход в зависимости от значения электрического управляющего сигнала.

Практическая значимость и реализация результатов работы.

1 Результаты исследований поведения магнитной жидкости, заключенной в полость с упругой мембраной в неоднородном магнитном поле

могут служить основой для изменения геометрии различных проточных частей гидравлических устройств

2 Разработанный образец магнитожидкостного вихревого элемента позволяет осуществлять дросселирование суммирующихся в вихревой камере двух рабочих потоков жидкостей любого типа и загрязненности с малой мощностью управляющего сигнала (порядка 12 Вт)

3 При наличии управляющего электрического сигнала осуществляется магнитная активация рабочей жидкости в вихревой камере элемента

Вихревой элемент рекомендован к внедрению в системах капельного полива тепличных культур комбината ОАО «Волга» г Балаково Саратовской области, в водоканальных и тепловых системах МУП г Маркса «Мар-ксводоканал» и МУП Балаковского муниципального образования «Городские тепловые электрические сети» Научные и практические результаты работы использованы в плановых госбюджетных НИР, выполненных на кафедре «Управление и информатика в технических системах» Балаковского института техники, технологии и управления СГТУ в 2002-2007 гг, в НИР СГТУ-169 по заданию Министерства на проведение научных исследований в 2007 г, а также по гранту Минпромнауки России №НШ-20б4 2003 8

Апробация результатов исследований. Научные результаты работы докладывались и обсуждались на VII, VIII Международных научных конференциях «Современные проблемы электрофизики и электрогидродинамики жидкостей» (СПб, 2003, 2006), VIII, IX Международных научно-практических конференциях «Системный анализ в проектировании и управлении» (СПб, 2004, 2005), VII Международной научно-технической конференции «Динамика технологических систем» (Саратов, 2004), IV Международной молодежной школе-семинаре «Будущее информатики, космического, авиационного и медицинского приборостроения БИКАМП,03» (СПб, 2003), VIII Всероссийской научно-практической конференции «Современные технологии в машиностроении» (Пенза, 2004), VI-IX Российских конференциях «Векторная энергетика в технических, биологических и социальных системах» (Саратов, 2003-2006)

Публикации. Список публикаций по материалам диссертации составляет 27 печатных работ, 2 из которых в изданиях, рекомендованных ВАК

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав и заключения на 171 странице, включая 94 рисунка, 18 таблиц, а также списка использованной литературы из 100 наименований и 3 приложений

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность темы, цель и задачи исследования, сформулированы положения, выносимые на защиту, научная новизна, кратко изложено содержание работы по разделам

В первой главе проведен обзор литературы по теме диссертации, обозначена предметная область и проблемы, присущие электрогидравлическим регулирующим элементам Рассмотрены элементы струйной техники, в частности устройства, построенные с использованием закрученных потоков Разработана классификация электрогидравлических вихревых элементов, на основании которой определена основная проблема при управлении закрученным потоком вихревой камеры, осуществлена постановка задач исследования

Среди рассмотренных регулирующих устройств отмечены достоинства вихревых элементов, в которых осуществляется закрутка потока питания потоком управления (рис 1)

—>

Рис 1 Вихревой элемент 1 - канал управления, 2 - выходной канал, 3 - канал питания, 4 - камера

С ростом давления потока управления увеличивается интенсивность закрутки, растет гидравлическое сопротивление камеры, уменьшается выходной расход элемента К достоинствам вихревой камеры можно отнести возможность использования рабочей жидкости с невысокой степенью очистки, что обусловлено отсутствием каналов с размерами менее 1-2 мм, а также осуществления перемешивания жидкостей, зависящего от интенсивности закрутки суммарного потока Элементы малогабаритны с возможностью многокаскадного и модульного исполнения Они имеют большое количество факторов (геометрические параметры, скорости и давления потоков, физические свойства рабочей среды), влияющих на процессы в вихревой камере

На основе анализа патентных и литературных данных электрогидравлические вихревые элементы разделены на 1) электрогидродинамические элементы с управляющим сигналом в виде потенциала электрического поля высокого порядка, что является их недостатком, 2) магнитогидродинамиче-ские элементы, работающие только с проводящими жидкостями, что существенно сужает область их использования, 3) феррогидродинамические эле-

Н

менты, в которых управление происходит под действием магнитной составляющей электромагнитного поля и используются любые типы жидкостей

Единственный известный феррогидродинамический вихревой элемент содержит промежуточное механическое звено, уменьшающее быстродействие и точность работы В результате сделан вывод, что при разработке нового вихревого элемента актуальным является использование магнитной составляющей электромагнитного поля невысокого уровня Для преобразования электрического сигнала в гидравлический необходимо использовать звено, содержащее магнитную жидкость и упругую эластичную мембрану и способное изменять свои геометрические параметры под действием внешнего магнитного поля

Во второй главе рассмотрены физические основы и теоретические исследования магнитожидкостного вихревого элемента Описан механизм воздействия магнитного поля на магнитную жидкость (МЖ), заключающийся в перемещении МЖ в область более сильного поля Магнитная объемная сила Рм, описанная Фертманом В Е :

где цо - магнитная постоянная, Гн/м;

М - средняя равновесная намагниченность магнитной жидкости, А/м, уН - градиент напряженности магнитного поля, А/м2, определяет степень воздействия стационарного неоднородного магнитного поля на магнитную жидкость

Магнитожидкостный сенсор (МЖС) представляет собой цилиндрическое основание, в котором размещена магнитная жидкость (коллоидный раствор жидкой основы с твердой фазой ферро- или ферримагнетика, окруженной поверхностно-активными веществами, предотвращающими их слипание) (рис 2) Верхняя торцевая стенка представляет собой упругую эластичную резиновую мембрану

Рм=ц0МУН,

0)

Рис 2 Магнитожидкостный сенсор 1 - эластичная упругая мембрана, 2 - цилиндрическое основание сенсора

БМ

2

При формировании над мембраной сенсора более сильного магнитного поля частицы втягиваются в это поле, вовлекая в это перемещение с помощью броуновского движения жидкую основу и прогибая мембрану. В итоге, осуществляется преобразование электрического сигнала в перемещение изменяется форма магнитожидкостного сенсора

Предложенный МЖС устанавливается на нижней торцевой стенке вихревой камеры напротив выходного отверстия. Данный выбор объясняется следующими факторами: 1. Анализ структуры закрученного течения в вихревой камере показал минимальную составляющую радиальной скорости в области сформированного течения на стадии «умеренной» и «сильной» закрутки. При этом основной зоной крутки потока является периферия камеры, а зоной, наиболее существенно влияющей на выходной расход, -зона истечения около выходного отверстия. 2. Известно авторское свидетельство СССР (№1317193 от 15.06.87), в котором в вихревой камере на внутренней торцевой крышке напротив выходного отверстия установлен цилиндрический обтекатель. Геометрические размеры обтекателя: диаметр Б0 (м) и высота Н0 (м), выбраны таким образом, чтобы повысить быстродействие, снизить потери энергии потока и устранить пульсации в выходном канале:

— = 0,75 н-0,85, — = 0,65 + 0,9, D Н

(2)

где D, Н - диаметр и высота вихревой камеры соответственно, м.

В нашем случае сенсор выполняет функции обтекателя, в котором верхняя торцевая поверхность может изменять свою форму (высоту обтекателя) под действием внешнего управляющего поля. При изменении формы МЖС меняются геометрия проточной части камеры, гидросопротивление и выходной расход элемента. В подтверждение данного факта проведен расчет коэффициента гидросопротивления вихревой камеры с учетом установки сенсора. При этом вся область камеры рассмотрена как последовательное соединение трех участков (рис.3). Участок при слиянии потоков питания Qn (м3/с)и управления Qy (м3/с) 1 рассмотрен как тройник с углом ответвления 2к; участок при закрутке потока 2 как колено с углом поворота 2л; выходной участок 3 как участок с истечением из-под экрана. На основании формул, описанных Идельчиком И.Е., рассчитаны коэффициенты гидросопротивления каждого участка ^ь причем высота обтекателя Но входит в выражение для третьего участка:

\/

> Qs.PB

Рис.3. Схема для расчета коэффициента гидросопротивления камеры

. 2-dB Н-Н.'

где <1в - диаметр выходного канала, м

Общий коэффициент гидравлического сопротивления камеры получен с учетом соотношений площадей поперечных сечений каждого участка к площади поперечного сечения выходной канала камеры

к d„

Н

(D-D0)

я d.

(D-D0)

H

(4)

Выражения (3),(4) дают связь высоты обтекателя (сенсора) с коэффициентом гидросопротивления вихревой камеры

Для изменения высоты сенсора рассмотрены возможности формирования магнитного поля требуемой конфигурации При этом исследованы два варианта использование электромагнитной катушки с полым сердечником, являющимся выходным отверстием вихревой камеры (рис 4), и с целью усиления магнитного поля использование сложного магнитопровода, являющегося корпусом камеры (рис 5) Второй вариант принят за основной Катушка 5 располагается внутри устройства, а вихревая камера 4 находится в воздушном зазоре торцов магнитопровода, одним из которых является основание сенсора 3, другим - выходной канал 6

3

Рис.4 Схема элемента с управляющей катушкой и полым

сердечником 1 - катушка, 2 - полый сердечник, 3 - выходной канал, 4 - вихревая камера, 5 - МЖС

Рис 5 Схема элемента с катушкой и магнитопроводом

в виде корпуса 1 - канал питания, 2 - корпус, 3 - МЖС, 4 - вихревая камера, 5 - катушка, 6 - полый сердечник

Для анализа значений напряженности магнитного поля в области расположения сенсора первоначально произведен расчет магнитной цепи с целью определения зависимости магнитного потока Ф (Вб) от силы тока I (А) на катушке При этом поле в воздушном зазоре усреднено и рассматривается однородным Для получения аналитического выражения кривая намагничивания стали, из которой выполнен корпус камеры, аппроксимирована гиперболическим синусом Результатом расчета является выражение вида Ф = 1,2 1(Г3 агзЬ(4,63 I) (5)

Учет неоднородности осуществлен при расчете поля от системы ферромагнитных тел - торцов магнитопровода путем их замены на эквивалентные круговые токовые витки Исходя из равенства магнитного момента катушки и ферромагнитного тела эквивалентный ток 1э (А) определялся через намагниченность I (А/м), которая, в свою очередь, найдена через «кулонов-ский» магнитный момент рм (А м2), однозначно зависящий от найденного ранее магнитного потока Ф и геометрии торцов

; т и Рм и ф Ь и Ф Ь

ц = J И =- П =- П =--(61

где Ь (м), V (м3) и Б (м2) - высота, объем и площадь ферромагнитного тела соответственно

С использованием выражения для напряженности поля на оси симметрии для кругового витка рассчитана напряженность на оси симметрии для каждого из ферромагнитных тел (основания сенсора и выходного штуцера) Применяя принцип наложения полей и приводя к единой системе отсчета, было получено выражение для общей напряженности поля Н(г) (А/м) на оси симметрии и градиента напряженности VII (А/м2) по высоте камеры как функции магнитного потока в магнитопроводе, а следовательно, тока на управляющей катушке. Зависимость нелинейная и после аппроксимации гиперболическим синусом имеет вид

УН(1) = 0,6345-107 агзЬ(5,49 I) (7)

Для расчета перемещения упругой поверхности сенсора использованы классические решения прогиба тонкой мембраны, жестко закрепленной по краям При этом учтено, что нагрузка на мембрану сенсора д (Н/м2) складывается из магнитной объемной силы, действующей на элементарную частицу магнитной жидкости и веса жидкости

Я = Ч, + Ч2 =М^Н-11мж +8-рмж Ьмж, (8)

где Ьмж, Рмж - толщина слоя и плотность магнитной жидкости

Тогда для центральной точки мембраны решение выглядит следующим образом

где \у0 - перемещение центральной точки круглой мембраны, м,

a, h* - радиус и толщина мембраны, м,

fin» Е - коэффициент Пуассона и модуль продольной упругости, На основании (9) с учетом (7) получена зависимость прогиба центральной точки сенсора от силы тока на катушке (рис 6)

QB,lCrV/c

ОД 0,4 0,6 0,8

1,2 1,4

Рис 6 Зависимость перемещения центра сенсора от силы тока 1 - толщина мембраны 0,1мм, 2 толщина мембраны 0,5мм

Рис 7 Теоретическая статическая характеристика элемента, при давлении управления 0,5 10 Па

Для получения статической характеристики устройства в целом в выражение (3) вводится коррекция высоты обтекателя Но, учитывающая осе-симметричный прогиб мембраны и неподвижное основание сенсора Ьс

Н0 =ИС +2/3-\у0 (10)

Приравнивая общие потери давления в МВЭ, выраженные через коэффициент гидросопротивления ^ и через разность начального (в совокупности давления управления ру (Па) и питания рп (Па)) и давления в выходном канале рв (Па), получен выходной расход СЬ (м3/с) элемента

^ <П)

2 Рп

Sn +

р " V Р ^П+^У + где Бп, Бу - площадь сечения питающего и управляющего каналов соответственно, м2; р - плотность рабочей среды, кг/м3

Выражение (11) с учетом (3), (4), (7), (9), (10) позволяет осуществлять расчет выходного расхода МВЭ в зависимости от силы тока на катушке На рис 7 представлен вид теоретической статической характеристики

Для анализа динамической характеристики МЖС рассмотрена динамика формирования магнитного поля в устройстве, намагничивания МЖ и перемещения мембраны сенсора под воздействием поля Пренебрегая гистерезисом и вихревыми токами, возникающими в стали при изменении маг-

нитного потока, анализ процессов в катушке со стальным магнитопроводом при постоянном напряжении сведен к расчету эквивалентной схемы с последовательным включением нелинейной индуктивности и резистивного сопротивления Используя метод Эйлера и понятие дифференциальной индуктивной катушки, построен переходный процесс и получена передаточная функция, которая с учетом того, что выходным сигналом магнитной системы является градиент напряженности магнитного поля, имеет вид

1,4-10'

У,(р)=..п.. . (12)

0,0002 р + 1

Динамика процесса намагничивания магнитной жидкости связана с двумя флуктуационными процессами неелевским (определяется свойствами твердой фазы) и броуновским (определяется вязкостью жидкости) Анализ литературных источников показал, что данные процессы не существенны по сравнению с другими динамическими свойствами сенсора, поэтому не учтены при выводе общей передаточной функции

Для анализа динамических свойств мембраны, а также решения задачи прогиба мембраны как системы с распределенными параметрами рассмотрено уравнение, описывающее прогиб осесимметричной мембраны вида

dw (г,*)

а

<fw(r,t) 1 5w(r,t)

= f(r,t), (13)

dt г дт

где w(r,t) - ортогональная деформация (прогиб) мембраны, м, f(r,t) - входное воздействие на мембрану, м/с2, а - волновая скорость мембраны, м/с

С учетом нулевых граничных условий и начальных условий, определенных прогибом мембраны под собственным весом, найдена распределенная выходная величина как пространственно-временная композиция от произведения функции Грина и функции, включающей входное воздействие, начальные и граничные условия Также получена интегральная передаточная функция, построена логарифмическая амплитудно-частотная характеристика для центральной точки мембраны. После аппроксимации и коррекции к входному воздействию в виде градиента напряженности магнитного поля получена передаточная функция вида

3 5 10"'°

W2(p)= ' —г (14)

2W (0,001р + 1)2 v '

Общая передаточная функция, отражающая динамические свойства магнитожидкостного сенсора, найдена как произведение последовательно соединенных звеньев с передаточными функциями Wi(p) и W2(p) При этом магнитожидкостный сенсор имеет время регулирования порядка 5,5 мс, запас по амплитуде 50 дБ. Исследование динамики устройства в целом осуществлено в ходе экспериментов

В третьей главе приведены результаты экспериментальных исследований магнитожидкостного сенсора и вихревого элемента с целью определения их статических и динамических характеристик. А-А

, 2 I Б-Б

Рис.8. Конструкция вихревого элемента: 1 - канал управления; 2 - канал питания; 3 - магнитожидкостный сенсор; 4 - вихревая камера; 5 - металлический корпус; 6 - катушка; 7 - полый сердечник (выходной канал)

Конструкция элемента (рис.8,9) состоит из магнитожидкостного сенсора 3, выполненного из цилиндрического обтекателя, прикрепленного к верхней крышке устройства и заполненного магнитной жидкостью, контактная сторона которого изолирована от рабочего потока упругой резиновой мембраной, а также вихревой камеры 4, выполненной в корпусе из органического стекла, выходного штуцера 7, являющегося частью магнито-провода вместе с корпусом устройства 5, выполненного из литой стали и управляющей катушки 6.

Рис.9. Внешний вид магнитожидкостного вихревого элемента

Потоки питания 2 и управления 1 подаются через верхнюю крышку устройства с помощью штуцеров, изготовленных из латуни для исключения асимметрии магнитного поля внутри камеры Корпус камеры является сменным с возможностью изменения геометрии проточной части

Проведены эксперименты при отсутствии управляющего воздействия для выбора оптимальных режимных параметров, эксперименты на «сухой» камере для оценки степени воздействия магнитного поля на сенсор, экспериментальные исследования «мокрой» камеры Зависимость выходного расхода от давления управления при различных начальных давлениях питания в отсутствии управляющего сигнала представлена на рис 10 Статическая характеристика, отражающая зависимость выходного расхода от напряжения на катушке при некоторых уровнях давлений потоков питания и управления, представлена на рис 11

Рис 10 Зависимость выходного Рис 11 Статическая характеристика МВЭ

расхода от давления управления приру=0,5 105Па

1-рп=1 105 Па, 2-рп=0,7 105Па, 1 -рп=1 105 Па, 2-рп=0,7 105 Па,

3 - рп-0,6 105 Па, 4 - рп=0,5 105 Па 3 - рп=0,5 103 Па

Также экспериментально проведена оценка влияния температуры на статическую характеристику (с ростом температуры характеристика смещается вверх), влияние размеров цилиндрического основания МЖС (диаметра и высоты), исследованы динамические свойства с получением переходных характеристик в условиях видеоэксперимента Идентификация передаточной функции МВЭ на «мокрой» камере апериодическим звеном первого порядка по экспериментальной переходной характеристике привела к следующему виду

(15)

^ 0,067р + 1 У

На основании экспериментальных данных разработана регрессионная квадратичная модель, позволяющая оценить выходной расход МВЭ в зависимости от трех факторов напряжения на катушке, давления питания и давления управления, которая имеет вид

(Зв = 77,2 КГ" -9,42-10^41 + 3,1-10"'°рп +5,1 10'мру +4,24-10"7иг (16)

Полученная модель проверена на адекватность и значимость каждого фактора Выполнено сравнение теоретической статической характеристики, построенной на основании формул (3), (4), (7), (9), (10), (11), экспериментальной и характеристики, построенной на основании регрессионной модели (16) (рис 12) Теоретическая характеристика входит в доверительный интервал рассчитанной регрессионной модели

-1-1-1-г

0123456789 10 Рис 12 Сопоставление характеристик МВЭ при рп=0,75 105 Па, ру=0,5 105 Па 1 - теоретическая характеристика, 2 - характеристика на основе регрессионной модели,

3 - экспериментальные точки,

4 - доверительный интервал

В четвертой главе рассмотрены вопросы практического использования машитожидкостного вихревого элемента при автоматизации гидрофи-цированного технологического оборудования с разработкой функциональных схем соответствующих систем автоматического регулирования, разработана методика инженерного расчета МВЭ

Выходная мощность устройства составляет 10-30 Вт, в результате чего МВЭ занимает определенную «технологическую нишу» в электрогидравлических системах управления На основании этого, а также с учетом дополнительных функциональных возможностей элемента рассмотрен ряд систем управления с использованием МВЭ Предложена система автоматического регулирования расхода поливочной воды тепличных культур при организации капельного полива (рис 13 ) Рабочие давления в системе устанавливаются исходя из требуемого диапазона выходного расхода, согласно характеристикам магнитожидкостного вихревого элемента Использование МВЭ в качестве регулирующего расход устройства при этом дает следующие дополнительные преимущества перемешивание компонентов поливочной воды (воды и маточного раствора), омагничивание поливочной воды при наличии магнитного поля в устройстве, что положительно влияет на рост рас-

тений Быстродействие системы по сравнению с использованием заслонок с электрическим или электромагнитным приводом возрастает в десятки раз

Рис 13 Функциональная схема САР расхода при капельном поливе МБУ - микропроцессорный блок управления, У - усилитель, ДВ-Н - насос с приводным двигателем, ДР - датчик расхода

Предложены также САР температуры при охлаждении машиностроительных изделий и инструмента в процессе резания и САР концентрации приготовляемых смазочно-охлаждающих жидкостей При этом СОЖ, являющиеся многокомпонентными средами, дополнительно смешиваются и активируются магнитным полем Рассмотрено использование МВЭ при автоматизации технологии купажного производства ликероводочных изделий, где предложено каскадное включение устройства Отражены вопросы автоматизации в отопительных системах, при этом МВЭ рассмотрен в системе подпитки и воздухоудаления с автоматическим регулированием уровня расширительного бака

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1 Из анализа принципа работы вихревой камеры установлена возможность ее использования для создания магнитожидкостного вихревого элемента, не подверженного засорениям, с возможностью смешивания двух и более потоков рабочей жидкости

2 На основе литературного и патентного поиска разработана классификация электрогидравлических вихревых элементов Показано, что известные феррогидродинамические вихревые элементы, управляемые под действием магнитной составляющей электромагнитного поля и работающие на любых типах жидкостей, не представлены на промышленном рынке и в научных разработках

3 На основе анализа физических процессов, происходящих в магнитной жидкости при приложении внешнего неоднородного магнитного поля, предложен и обоснован метод преобразования электрического сигнала в

перемещение. При этом внешнее неоднородное магнитное поле позволяет осуществлять перемещение магнитной жидкости в область более сильного поля, вовлекая в это перемещение упругую эластичную мембрану, являющуюся одной из сторон полости, в которой расположена эта жидкость

4 На базе прототипа в виде вихревой камеры с неподвижным обтекателем предложен способ управления выходным расходом, заключающийся в замене обтекателя магнитожидкостным сенсором, форму которого можно изменять внешним магнитным полем При этом изменяются геометрия проточной части, гидравлическое сопротивление и выходной расход

5 Разработана математическая модель магнитожидкостного элемента, позволяющая анализировать влияние неоднородного магнитного поля с учетом формирующего его управляющего токового сигнала на выходной расход устройства При этом модель учитывает все геометрические и гидравлические параметры вихревого элемента, а также свойства материалов

6 На основании теоретических исследований разработаны действующие образцы и проведены экспериментальные исследования как магнитожидкостного сенсора, так и устройства в целом При изменении управляющего сигнала от 0 до 10 В обеспечивается плавное регулирование выходного расхода с постоянной времени 0,067 с

7 Разработанный элемент имеет низкие требования к чистоте рабочих жидкостей, плавность характеристик, возможность смешивания суммарного потока и активации его магнитным полем В связи с этим предложены системы на базе МВЭ для автоматизации ряда технологических процессов во-доорошения тепличных культур, купажирования ликероводочного производства, в отопительных системах и других, с улучшением ряда показателей в каждом из них, на что имеются акты внедрения

Публикации по теме диссертационной работы

Результаты работы изложены в 27 печатных работах, основные из которых приведены ниже

1 Мефедова Ю А Электрогидравлический вихревой регулирующий элемент с магнитожидкостным сенсором / Ю А Мефедова, А В Власов // Вестник СГТУ -2007.-Вып 1(21) - С 63-69

2. Мефедова Ю.А Физические процессы в электрогидравлическом вихревом регулирующем элементе с магнитожидкостным сенсором / Ю А Мефедова, А В Власов // Научно-технические ведомости СПбГПУ - 2007 -Вып 2(50) - С 216-218

3 Мефедова Ю.А. Электрогидравлический вихревой усилитель мощности с магнитожидкостным сенсором / Ю А Мефедова, А В Власов // Современные проблемы электрофизики и электрогидродинамики жидкостей . сб докл. VII Междунар науч конф / СПбГУ, ин-т механики МГУ -СПб,2003 - С 171-172

4 Мефедова Ю А Анализ методов расчета закрученных течений в вихревых усилителях / Ю А Мефедова, А В Власов // Системный анализ в проектировании и управлении сб тр VIII Междунар науч -практ конф / СПбГПУ - СПб, 2004 - 4 2 -С 227-229

5 Мефедова Ю А Анализ электрогидравлического вихревого усилителя с магнитожидкостным сенсором в распределенных параметрах / Ю А Мефедова И Системный анализ в проектировании и управлении сб тр IX Междунар науч -практ конф / СПбГПУ - СПб, 2005 - С 459-462

6 Мефедова Ю А Магнитожидкостный сенсор электрогидравлического вихревого регулирующего элемента / Ю А. Мефедова // Современные проблемы электрофизики и электрогидродинамики жидкостей сб докл VIII Междунар науч конф / СПбГУ, ин-т механики МГУ - СПб, 2006 -С 259-262

7 Мефедова Ю А Экспериментальные исследования ЭГВУ с МЖС на «сухой» камере / Ю А Мефедова, А В Власов, В В Власов // Динамика технологических систем сб тр 7 Междунар науч -техн конф / СГТУ -Саратов, 2004 - С 276-278

8 Мефедова Ю А Расчет передаточной функции электрогидравлического вихревого регулирующего элемента / Ю А Мефедова, А В Власов, В В Власов // Автоматизация и управление в машино- и приборостроении сб науч трудов / СГТУ - Саратов, 2006 - С 126-129

9 Мефедова ЮА Математическая модель электрогидравлического вихревого усилителя с магнитожидкостным сенсором / Ю А Мефедова // Современные технологии в машиностроении сб ст VIII Всерос науч -практ конф -Пенза, 2004 - С 181-184

10 Мефедова Ю А Основные уравнения закрученного течения вихревой камеры / Ю А Мефедова, В В Власов, А В Власов // Автоматизация и управление в машиностроении и приборостроении сб науч трудов / СГТУ - Саратов, 2005 -С 51-54

11 Мефедова ЮА Разработка электрогидравлического вихревого усилителя мощности с магнитожидкостным сенсором // Будущее информатики, космического, авиационного и медицинского приборостроения сб тр 4междунар школы-семинараБИКАМП'03 - СПб, 2003 -С 81

12 Мефедова Ю А Расчет гидравлического сопротивления проточной части электрогидравлического вихревого регулирующего устройства с магнитожидкостным сенсором / Ю А Мефедова, А В Власов // Векторная энергетика в технических, биологических и социальных системах сб тр VI Рос науч конф / СГТУ - Саратов, 2003 - С 70-75

13 Мефедова Ю А Классификация способов и устройств электрогидравлического управления вихревыми усилителями в системах управления / ЮА Мефедова, В В Власов - Балаково, 2004 - Юс-Деп в ВИНИТИ 13 10 04 №1599-В2004

Подписано в печать 23 01 08 Формат 60x84 1/16

Бум офсет Уел печ, л 1,16 Уч-издл 1,0

Тираж 100 экз Заказ 1 Бесплатно

Саратовский государственный технический университет

410054, Саратов, Политехническая ул, 77 Отпечатано в РИЦ СГТУ 410054, Саратов, Политехническая ул , 77

Список основных обозначений и сокращений

Введение

Глава 1. Анализ существующих задач регулирования потоков в электрогидравлических системах

1.1. Обзор электрогидравлических регулирующих устройств

1.2. Вихревая камера как элемент струйной техники

1.3. Классификация электрогидравлических вихревых элементов

1.3.1. Магнитогидродинамические вихревые элементы

1.3.2. Электрогидродинамические вихревые элементы

1.3.3. Феррогидродинамические вихревые элементы 39 Выводы

Глава 2. Физические основы и теоретические исследования магнитожидкостного вихревого элемента

2.1. Физика магнитожидкостного сенсора в магнитном поле

2.2. Способ управления течением жидкости в вихревой камере посредством магнитожидкостного сенсора

2.2.1. Режимные стадии работы и основные зоны течения в вихревой камере

2.2.2. Основные уравнения закрученного течения в вихревой камере

2.2.3. Исследование коэффициента гидравлического сопротивления вихревой камеры

2.2.4. Синтез неоднородного управляющего магнитного поля

2.3. Разработка модели перемещения магнитожидкостного сенсора

2.4. Расчет статической характеристики магнитожидкостного вихревого элемента

2.5. Анализ динамической характеристики магнитожидкостного сенсора

Выводы

Глава 3. Экспериментальные исследования магнитожидкостного вихревого элемента

3.1. Описание стенда для исследования вихревого элемента

3.2. Конструкции магнитожидкостных вихревых элементов

3.3. Выбор критических режимных параметров элемента при отсутствии управляющего сигнала

3.4. Экспериментальные статические и динамические характеристики магнитожидкостного сенсора

3.5. Экспериментальные статические и динамические характеристики магнитожидкостного вихревого элемента

3.6. Разработка экспериментальной факторной модели 125 Выводы

Глава 4. Практическое использование магнитожидкостного вихревого элемента

4.1. Методика инженерного расчета магнитожидкостного вихревого элемента

4.2. Технические характеристики магнитожидкостного вихревого элемента

4.3. Магнитожидкостный вихревой элемент в системе водоорошения тепличных культур

4.4. Магнитожидкостный элемент в системах подачи и приготовления смазочно-охлаждающих жидкостей

4.5. Магнитожидкостный вихревой элемент в системе купажирования ликероводочного производства

4.6. Магнитожидкостный вихревой элемент в отопительных системах

4.7. Магнитожидкостный вихревой элемент в системах управления гидравлическим приводом 157 Выводы

Актуальность. Современное развитие автоматизации технологических процессов на базе гидрофицированного оборудования приводит к необходимости разработки более дешевых, надежных электрогидравлических устройств, способных быстро и точно реагировать на управляющие сигналы микропроцессорной техники.

Современный рынок электрогидравлической регулирующей аппаратуры ограничен элементами на базе золотниковых устройств и устройств типа «сопло-заслонка», общий принцип работы которых заключается в последовательном преобразовании электрического сигнала в механический, а лишь затем в гидравлический [1-4]. Механическое звено в целом малонадежно и недолговечно, так как из-за сухого трения и зазоров появляются зоны нечувствительности, инерционность и колебательность, заклинивание в результате деформаций. Использование малых проходных сечений в этих устройствах приводит к засорению каналов, нарастанию слоев поляризованных молекул на поверхностях, образующих щели [5,6].

Новый этап в разработке электрогидравлических регулирующих элементов основан на непосредственном преобразовании электрических сигналов в гидравлические без применения подвижных механических и электромеханических элементов (работы Денисова А.А., Нагорного B.C. и др.) [6]. Подобное преобразование применимо к элементам струйной техники, уступающим по мощности современным электрогидравлическим усилителям с электромеханическими преобразователями, но исключающие недостатки золотников, «сопла-заслонки», более просты в изготовлении и миниатюрны, работают с любыми типами рабочих жидкостей и газов. Они используются для управления малыми расходами, либо в качестве одного из каскада усиления.

В работах Карышева Ю.Д., Лебедева И.В., Меркулова А.П., Орлова Б.В., Смульского И.И. и других ученых, отмечено, что среди струйных элементов вихревая камера с формирующимся внутри закрученным осесимметричным течением обладает наилучшими параметрами с точки зрения реализации электрогидравлического преобразования [7-10]. Конфигурация вихря внутри камеры может быть легко изменена с помощью электронного управления.

Для этих целей в настоящее время используется электрогидродинамический эффект, для реализации которого требуются управляющее напряжение порядка 30 кВ. Необходимость использования высоких напряжений затрудняет сопряжение электрогидравлического вихревого элемента с устройством управления.

В связи с этим актуальным является создание принципиально нового элемента, позволяющего преобразовывать электрический сигнал в гидравлический без перемещающихся с трением подвижных механических и электромеханических элементов, с невысоким по мощности управляющим сигналом. Для расширения области использования электрогидравлического элемента необходимо предусмотреть возможность работы с любыми типами жидкостей и простоту изготовления.

Цель работы: создание и исследование регулирующего элемента на основе вихревой камеры для электрогидравлических систем управления без перемещающихся с трением механических и электромеханических звеньев, обеспечивающего возможность использования любых типов рабочих сред с низким требованием к их чистоте.

Для достижения поставленной цели были сформулированы следующие основные задачи:

1. Рассмотреть физические основы преобразования электрического сигнала в перемещение с использованием магнитной жидкости.

2. Обосновать магнитожидкостный способ управления выходным расходом жидкости вихревой камеры.

3. Осуществить техническое решение синтеза неоднородного управляющего магнитного поля в вихревой камере. и

4. Разработать математическую модель магнитожидкостного вихревого элемента.

5. Осуществить экспериментальные исследования магнитожидкостного вихревого элемента.

6. Рассмотреть вопросы практического использования разработанного элемента в электрогидравлических системах управления.

Достоверность и обоснованность полученных результатов определяется корректностью применяемых математических методов и соответствием основных теоретических результатов и выводов экспериментальным данным.

Научная новизна работы:

1. Разработан метод преобразования электрического сигнала в перемещение, отличающийся от известных тем, что, создавая область более сильного магнитного поля, твердые частицы магнитной жидкости втягиваются в эту область, передавая данное перемещение жидкой основе и упругой эластичной мембране, являющейся одной из сторон закрытой полости, в которой размещена магнитная жидкость.

2. Разработана модель расчета коэффициента гидравлического сопротивления вихревой камеры с установленным внутри цилиндрическим обтекателем на противоположной выходному отверстию торцевой стенке, отличающаяся тем, что на основе известных соотношений для таких гидравлических элементов как вытяжной тройник с углом ответвления я/2, колено, с углом поворота 2% и участка, с истечением из-под экрана учтено их последовательное соединение в камере. Данная модель позволяет исследовать влияние геометрии обтекателя на величину потерь давления рабочей жидкости в устройстве.

3. Разработана методика расчета неоднородного магнитного поля в вихревой камере, являющейся воздушным зазором электромагнитной системы, отличающаяся тем, что последовательно рассчитывается магнитная цепь с целью получения зависимости магнитного потока от силы тока на катушке, далее осуществляется переход от магнитных тел (торцов) к эквивалентным токовым виткам, позволяющий рассчитать изменение напряженности по высоте камеры в зависимости от величины магнитного потока. В результате рассчитывается градиент напряженности по высоте вихревой камеры от силы тока на катушке.

4. На основе экспериментальных исследований магнитожидкостного вихревого элемента выявлены закономерности, позволяющие оценить значения выходного расхода жидкости вихревой камеры от значений входного электрического тока, создающего управляющее магнитное поле с учетом известной ранее степени влияния таких гидравлических параметров, как давление потоков питания и управления.

Основные результаты и положения, выносимые на защиту

1. При размещении магнитной жидкости в цилиндрическом основании, одна из торцевых стенок которого образована упругой эластичной мембраной, формируется магнитожидкостный сенсор (МЖС). При создании более сильного магнитного поля над мембраной МЖС, последняя перемещается под действием возникающего в магнитной жидкости магнитного давления и тем самым меняется форма сенсора.

2. При расположении магнитожидкостного сенсора' на торцевой стенке вихревой камеры напротив выходного отверстия с возможностью изменения формы МЖС осуществляется магнитожидкостный способ изменения геометрии проточной части камеры (следовательно, и выходного расхода) без перемещающихся с трением подвижных механических звеньев.

3. Для формирования в вихревой камере магнитного поля требуемой-кон-фигурации предложены два варианта конструктивного решения: установка управляющей катушки на выходной штуцер элемента напротив магнитожидкостного сенсора, одновременно являющийся полым сердечником и использование магнитной системы в виде корпуса устройства, усиливающей поле катушки. Последний вариант принят за основной.

4. Предложенная математическая модель МВЭ с расчетом перемещения магнитожидкостного сенсора как упругой мембраны, неоднородного магнитного поля и коэффициента гидравлического сопротивления вихревой камеры позволяет рассчитывать выходной расход устройства в зависимости от значений входных гидравлических и электрических параметров элементов.

5. Проведенные экспериментальные исследования магнитожидкостного сенсора и устройства в целом подтверждают достоверность теоретических исследований.

6. При практическом использовании в электрогидравлических системах управления магнитожидкостный вихревой элемент рассматривается как исполнительное устройство, суммирующее два рабочих потока и изменяющее выходной суммарный расход в зависимости от значения электрического управляющего сигнала.

Практическая значимость и реализация результатов работы:

1. Результаты исследований поведения магнитной жидкости, заключенной в упругую оболочку в неоднородном магнитном поле могут служить основой для изменения геометрии различных проточных частей гидравлических устройств.

2. Разработанный образец магнитожидкостного вихревого элемента позволяет осуществлять дросселирование суммирующихся в вихревой камере двух рабочих потоков любого типа и загрязненности жидкостей с малой мощностью управляющего сигнала (порядка 12 Вт).

3. При наличии управляющего электрического сигнала осуществляется магнитная активация рабочей жидкости в вихревой камере элемента.

Созданный вихревой элемент рекомендован к внедрению в системах капельного полива тепличных культур комбината ОАО «Волга» г.Балаково Саратовской области, в водоканальных и тепловых системах МУП г.Маркса «Мар-ксводоканал» и МУП Балаковского муниципального образования «Городские тепловые электрические сети». Научные и практические результаты работы использованы в плановых госбюджетных научно-исследовательских работах, выполненных на кафедре «Управление и информатика в технических системах»

Балаковского института техники, технологии и управления СГТУ в 2002-2007г.г., в НИР по заданию Министерства на проведение научных исследований в Балаковском институте техники, технологии и управления СГТУ в 2007 г., а также по гранту Минпромнауки России №НШ-2064.2003.8.

Апробация результатов исследований. Научные результаты работы докладывались и обсуждались на VII, VIII Международных научных конференциях «Современные проблемы электрофизики и электрогидродинамики жидкостей» (г. Санкт-Петербург, 25-29 июня 2003, 26-28 июня 2006 гг.); VIII, IX Международных научно-практических конференциях «Системный анализ в проектировании и управлении» (г. Санкт-Петербург, 22-24 июня 2004, 30 июня - 8 июля 2005 гг.); VII Международной научно-технической конференции «Динамика технологических систем» (г.Саратов, 4-9 октября 2004 г.); IV Международной молодежной школе-семинаре Будущее Информатики, космического, авиационного и медицинского приборостроения БИКАМП,03 (г. Санкт-Петербург, 23-27 июня 2003); VIII Всероссийской научно-практической конференции «Современные технологии в машиностроении» (г. Пенза, 23-24 декабря 2004); VI, VII, VIII, IX Российской конференции «Векторная энергетика в технических, биологических и социальных системах» (г.Саратов, 17-21 ноября 2003, 15-19 ноября 2004, 21-25 ноября 2005, 20-23 ноября 2006).

Публикации. Список научных публикаций по материалам диссертационной работы составляет 27 печатных работ, 2 из которых в изданиях, рекомендованных ВАК.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав и заключения на 171 страницах, включая 94 рисунка, 18 таблиц, а также списка литературы из 100 наименований и 3 приложений.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Из анализа принципа работы вихревой камеры установлена возможность ее использования для создания магнитожидкостного вихревого элемента, неподверженного засорениям, с возможностью смешивания двух и более потоков рабочей жидкости.

2. На основе литературного и патентного поиска разработана классификация электрогидравлических вихревых элементов. Показано, что известные феррогидродинамические вихревые элементы, управляемые под действием магнитной составляющей электромагнитного поля и работающие на любых типах рабочих жидкостей, не представлены на промышленном и научном рынке.

3. На основе анализа физических процессов, происходящих в магнитной жидкости при приложении внешнего неоднородного магнитного поля, предложен и обоснован метод преобразования электрического сигнала в перемещение. При этом внешнее неоднородное магнитное поле позволяет осуществлять перемещение магнитной жидкости в область более сильного поля, вовлекая в это перемещение упругую эластичную мембрану, являющейся одной из сторон полости, в которой расположена эта жидкость.

4. На базе прототипа в виде вихревой камеры с неподвижным обтекателем по результатам расчета гидравлического сопротивления предложен способ управления выходным расходом, заключающийся в замене обтекателя магни-тожидкостным сенсором, форму которого можно изменять управляющим магнитным полем. При этом изменяется геометрия проточной части, гидравлическое сопротивление и выходной расход.

5. Создана математическая модель магнитожидкостного вихревого элемента, позволяющая анализировать влияние неоднородного магнитного поля с учетом влияния управляющего токового сигнала на выходной расход устройства. При этом модель учитывает все геометрические и гидравлические параметры вихревого элемента, а также свойства материалов.

6. На основании теоретических исследований разработаны действующие образцы и проведены экспериментальные исследования как магнитожидкостного сенсора, так и устройства в целом. При изменении управляющего сигнала от 0 до 10 В обеспечивается плавное регулирование выходного расхода с постоянной времени 0,067 с.

7. Разработанный элемент имеет низкие требования к чистоте рабочих жидкостей, плавность характеристик, возможность смешивания суммарного потока и активации его магнитным полем. В связи с этим предложены системы на базе МВЭ для автоматизации ряда технологических процессов: водоорошения тепличных культур, купажирования ликероводочного производства, в отопительных системах и ряда других, с улучшением ряда показателей в каждой из них, на что имеются акты внедрения.

1. Башта Т.М. Гидропривод и гидропневмоавтоматика / Т.М. Башта. — М. : Машиностроение, 1972. 320 с.

2. Денисов А.А. Электрогидро и электрогазодинамические устройства автоматики / А.А. Денисов, B.C. Нагорный. Л. : Машиностроение, 1979. - 288 с.

3. Попов Д.Н. Динамика и регулирование гидро- и пневмосистем: учеб. для вузов / Д.Н. Попов. 2-е изд. перераб. и доп. - М. : Машиностроение, 1987. - с.

4. Свешников В.К. Станочные гидроприводы: справочник / В.К. Свешников, А.А. Усов. — 2-е изд., перераб. и доп. М. : Машиностроение, 1988. - 512 с. : ил.-ISBN 5-217-00233-6.

5. Фомичев В.М. Современные электрогидравлические усилители мощности / В.М. Фомичев // Пневматика и гидравлика. Приводы и системы управления. Вып.5. Сб.статей. М. : Машиностроение, 1978. - С.210-213.

6. Ильин М.Г. Технология изготовления прецизионных деталей гидропри- ^ вода / М.Г. Ильин, Я.А. Бекиров. М. : Машиностроение, 1978. - 159с.

7. Лебедев И.В. Элементы струйной автоматики / И.В. Лебедев, С.А. Трескунов. -М. : Машиностроение, 1973. -241 с.

8. Меркулов А.П. Вихревой эффект и его применение в технике / А.П. Меркулов. -М. : Машиностроение, 1969. 184 с.

9. Орлов Б.В. Струйная автоматика в системах управления / Б.В. Орлов. -М. : Машиностроение, 1975. 368 с.

10. Смульский И.И. Аэродинамика и процессы в вихревых камерах / И.И. Смульский. — Новосибирск : Наука, Сибирская издательская фирма, 1992. 301 с.

11. Попов Д.Н. Механика гидро- и пневмоприводов: учеб. для вузов / Д.Н. Попов. 2-е изд. стереотип. М. : Изд-во МГТУ им. Баумана, 2002. - 320 с. : ил. -ISBN 5-7038-1371-9.

12. Схиртладзе А.Г. Гидравлические и пневматические системы: учеб. для сред. проф. учеб. заведений / А.Г. Схиртладзе, В.И. Иванов, В.Н. Кареев; под ред. Ю.М. Соломенцева. М. : Высшая школа, 2006. — 534 с. : ил. - ISBN 5-06004452-1.

13. Ретхен А.В. Струйная техника: основы, элементы, схемы / А.В. Ретхен. — М.: Машиностроение, 1980.-263 с.

14. Вихревые аппараты / А.Д. Суслов, С.В. Иванов, А.В. Мурашкин и др. -М.: Машиностроение, 1985. 256 е.: ил.

15. Штым А.Н. Аэродинамика циклонно-вихревых камер: монография / А.Н. Штым ; Дальневосточный университет. Владивосток : Изд-во Дальневосточного университета, 1984. - 200 с.

16. Гольдштик М.А. Вихревые потоки / М.А. Гольдштик. Новосибирск : Наука, 1981.-366 с.

17. Пиралишвили Ш.А. Вихревой эффект. Эксперимент, теория, технические решения / Ш.А. Пиралишвили, В.М. Поляев, М.Н. Сергеев. М.: Энергомаш, 2000. - 414 с. - ISBN 5-8022-0006-5.

18. Мефедова Ю.А., Власов В.В. Классификация способов и устройств электрогидравлического управления вихревыми усилителями в системах управления- Балаково, 2004. 10 с. Деп. в ВИНИТИ 13.10.04, №1599-В2004.

19. Patent USA cl. 137/81.5 №3638672. Vortex Fluid Amplifier circuit for controlling flow of electrically conductive fluid / D.L. Rexford.

20. A.c. 634019 (СССР), F15 С1/04. Регулирующий вихревой клапан для электропроводящих жидкостей / О.П. Щербанюк, Г.Г. Молчанов, В.П. Силанчев. -3 е.: ил.

21. Patent USA cl. 137/81.5, №3508564. Vortex Amplifier / D.J. Nelson.

22. Shimada К. Static characteristics of an electromagnetically-controlled Vortex type liquid amplifier // Proc. 6 Cornfield Fluidic Conf., 1974, Cornfield, 1974.

23. Patent USA cl. 137/81.5 №3395720. Magnetohydrodinamic Vortex / J.D. Brooks.

24. A.c. 541052 (СССР), F15 Cl/08. Вихревой усилитель / В.П. Коротков. 2 е.: ил.

25. А.с. 966336 (СССР), F15 С1/08. Электрогидравлический вихревой преобразователь / В.П. Коротков. 2 е.: ил.

26. А.с. 525812 (СССР), F15 С1/08. Электрогидравлический вихревой преобразователь / А.А. Денисов, B.C. Нагорный, В.В. Власов, Г.Г. Молчанов, В.П. Силанчев. — 2 е.: ил.

27. А.с. 783487 (СССР), F15 С1/08. Электрогидравлический вихревой преобразователь / А.А. Денисов, B.C. Нагорный, В.В. Власов. 3 е.: ил.

28. А.с. 744155 (СССР), F15 С1/14. Вихревой усилитель / А.А. Денисов, B.C. Нагорный, В.П. Лимарев, В.В. Власов. 3 е.: ил.

29. А.с. 1208328 (СССР), F15 С1/04. Электрогидравлический вихревой преобразователь / В.В. Власов. 2 е.: ил.

30. А.с. 744154 (СССР), F15 С1/08. Электрогидравлический вихревой преобразователь / А.А. Денисов, B.C. Нагорный, В.В. Власов. 4 е.: ил.

31. А.с. 926390 (СССР), F15 С1/04. Электрогидропреобразователь / B.C. Нагорный. 3 е.: ил.

32. А.с. 433294 (СССР), F15 СЗ/14. Вихревой клапан / А.А. Казанцев, И.М. Пашкин, Л.Ш. Хаиров. 2 е.: ил.

33. А.с. 220629 (СССР), F15 С1/04. Способ управления струйными элементами / В.М. Дворецкий 2 е.: ил.

34. А.с. 1401443 (СССР), F15 С4/00. Устройство для регулирования расхода / Г.В. Любимова, Б.А. Мартынова, В.Ю. Рыжнева. 3 е.: ил.

35. Фертман В.Е. Магнитные жидкости: справочное пособие / В.Е. Фертман. -Минск : Выш. шк., 1988. 184 е.: ил. - ISBN 5-339-00085-0.

36. Шлиомис М.И. Магнитные жидкости / М.И. Шлиомис // Успехи физических наук, Т.112, вып.З, март 1974, С.427-458.

37. Odenbach S. Magnetic fluids-suspensions of magnetic dipoles and their magnetic control / S. Odenbach // J.Phys : Condensed Matter 15, 2003. C. 1497-1508, Germany.

38. Грицюк С. H. Измерение расхода диэлектрических сред с помощью маг-нитожидкостных преобразователей / С.Н. Грицюк // 12-я Международная Плес-ская конференция по магнитным жидкостям: сб. науч. трудов Плесс : ГОУ ВПО ИГЭУ, 2006. - С. 401 -406.

39. Cotae С. Magnetic liquid sensor in orthogonal magnetic fields / C. Cotae , R. Olaru, M. Luca, D. Creanga // Sensors and Actuators A59. 1997. C.222-225, Romania.

40. Cotae C. The study of a magnetic fuid-based sensor / C. Cotae, O. Baltag, D. Calarasu, R. Olaru // Journal of Magnetism and Magnetic Materials 201. 1999. -C.394-397, Romania.

41. Popa N. Magnetic liquid sensor for very low gas flow rate with magnetic flow adjusting possibility / N. Popa, I. Potencz, I. Anton, L. Vekas // Sensors: and Actuators A59. 1997. -C.307-310, Romania.

42. Olaru R. Magnetic fluid actuator / R. Olaru, A. Salceanu, D. Calarasu, C. Cotae // Sensors and Actuators 81, 2000. C.290-293, Romania.

43. Olaru R. Tilt sensor with magnetic liquid / R. Olaru, C. Cotae // Sensors and Actuators A59, 1997. C. 133-135, Romania.

44. Смульский И.И. Одномерная теория несжимаемого вязкого течения в вихревой камере / И.И. Смульский // Журнал технической физики. 1994. -Т.64, N11. — С. 8-18.

45. А.с. 1317193 (СССР), F15 G1/14. Вихревой аналоговый элемент / В.И. Сулига, Д.А. Семин, А.В. Вялых, А.А. Пильтенко. 2 е.: ил.

46. Мефедова Ю.А. Основные уравнения закрученного течения вихревой камеры / Ю.А. Мефедова, В.В. Власов, В.А. Власов // Автоматизация и управление в машиностроении и приборостроении: сб. науч. тр. / СГТУ. Саратов, 2005.-С. 51-54.

47. Мефедова Ю.А. Анализ методов расчета закрученных течений в вихревых усилителях / Ю.А. Мефедова, А.В. Власов // Системный анализ в проектировании и управлении: сб. тр. VIII междунар. науч.-практ. конф. / СПбГПУ. — СПб., 2004. 4.2. - С. 227-229.

48. Идельчик И.Е. Справочник по гидравлическим сопротивлениям / И.Е. Идельчик. М.: Машиностроение, 1975. - 559 с.

49. Карасик В.Р. Физика и техника сильных магнитных полей / В.Р. Карасик. -М. : Наука, 1964.- 247 с.

50. Белоус П.А. Осесимметричные задачи теории упругости: учеб. пособие для вузов /П.А.Белоус. Одесса : ОГПУ, 2000. - 183 с.

51. Колкунов Н.В. Основы расчета упругих оболочек: учеб. пособие для строит, спец. вузов / Н.В. Колкунов. 3-е изд., перераб. и доп. - М. : Высшая школа, 1987. -256 с. : ил.

52. Корн Г. Справочник по математике для научных работников и инженеров / Г. Корн, Т. Корн. М. : Наука, 1974. - 832 с.

53. Кузнецов А.В. Методы математической физики: учеб. пособие / А.В. Кузнецов ; Яросл. гос. ун-т. Ярославль : Яросл. гос. ун-т., 2004. - 200 с. -ISBN 5-8397-0319-2.

54. Векштейн Г.Е. Физика сплошных сред в задачах / Г.Е. Векштейн. М. : Институт компьютерных исследований, 2002. - 208 с. - ISBN 5-93972-136-2.

55. Материалы в приборостроении и автоматике: справочник / под ред. Ю.М. Пятина. 2-е изд., перераб. и доп. — М. : Машиностроение, 1982. — 528с. : ил.

56. Бамдас A.M. Дроссели переменного тока радиоэлектронной аппаратуры (катушки со сталью) / A.M. Бамдас, Ю.А. Савиновский. М. : Советское радио, 1969.-248 с.

57. Бессонов JI.A. Теоретические основы электротехники. Электрические цепи: учеб. / JI.A. Бессонов. 9-е изд., перераб. и доп. - М. : Гардарики, 1996. — 638 с. : ил. - ISBN 5-8297-0070-0.

58. Бессонов JI.A. Теоретические основы электротехники. Электромагнитное поле: учеб./ JI.A. Бессонов. 9-е изд., перераб. и доп. - М. : Гардарики, 2001. -317 с. : ил. - ISBN 5-8297-0070-0.

59. Власов А.Д. Единицы физических величин в науке и технике: справочник / А.Д. Власов, Б.П. Мурин. М. : Энергоатомиздат, 1990. - 176 с. : ил. - ISBN-5-283-03966-8.

60. Демирчян К.С. Машинные расчеты электромагнитных полей / К.С. Де-мирчян, B.JI. Чечурин. М. : Высшая школа, 1986. - 380 с.

61. Жеребцов И.П. Электрические и магнитные цепи: Основы электротехники / И.П. Жеребцов. JI. : Энергоатомиздат, Ленинградское отделение, 1982. — 216 с. : ил.

62. Ганзбург Л.Б. Проектирование электромагнитных и магнитных механизмов: справочник / Л.Б. Ганзбург, А.И. Федотов. — Л. : Машиностроение. Ленинградское отделение, 1980. 364с. : ил.

63. Лойцянский Л.Г. Механика жидкости и газа: учеб. для вузов / Л.Г. Лой-цянский. 7-е изд., испр.-М. : Дрофа, 2003.-840 с. - ISBN 5-7107-6327-6.

64. Немцев М.В. Справочник по расчету параметров катушек индуктивности /М.В. Немцев, Ю.М. Шамаев. -М. : Энергоиздат, 1981. 136 с. : ил.

65. Тарасик В.П. Математическое моделирование технических систем: учеб. для вузов. / В.П. Тарасик. Мн. : ДизайнПРО, 2004. - 640 с. ил. - ISBN 985452-080-3.

66. Бутковский А.Г. Характеристики систем с распределенными параметрами / А.Г. Бутковский. М. : Наука, 1979. - 224 с.

67. Общетехнический справочник / Е.А. Скороходов, В.П. Законников, А.Б. Пакнис ; под общ. ред. ЕА. Скороходова. 3-е изд., перераб. и доп. - М. : Машиностроение, 1989. -512с. : ил.-ISBN 5-217-00423-1.

68. Рапопорт Э.Я. Структурное моделирование объектов и систем управления с распределенными параметрами: учеб. пособие / Э.Я. Рапопорт. — М: : Высш. шк., 2003. 299 с. ил. - ISBN 5-06-004694-Х.

69. Власов В.В. Синтез интегральной передаточной функции для объектов управления с распределенными параметрами /В.В. Власов // Школа академика Власова: сб. метод, тр. М. : Буркин, 1998. - 128 с.

70. Бесекерский В.А. Теория систем автоматического управления / В.А. Бесе-керский, Е.П. Попов. 4-е изд., перераб и доп. - СПб. : Профессия, 2003. - 752 с.-ISBN 5-06-004096-8.

71. Дьяконов В.П. Matlab 6/6.1/6.5 + Simulink 4/5 в математике и моделировании / В.П. Дьяконов. М. : Солон-Пресс, - 2003. - 576 с. - ISBN 5-93455-177-9.

72. Мефедова Ю.А. Моделирование магнитожидкостного сенсора вихревого регулирующего элемента в Matlab / Ю.А. Мефедова, А.В. Власов, В.В. Власов //

73. Векторная энергетика в технических, биологических и социальных системах: сб. тр. VIII Рос. науч. конф. / СГТУ. Саратов, 2005. - С. 158-163.

74. Мефедова Ю.А. Расчет передаточной функции электрогидравлического вихревого регулирующего элемента / Ю.А. Мефедова, А.В. Власов, В.В. Власов // Автоматизация и управление в машино- и приборостроении: сб. науч. тр. / СГТУСаратов, 2006. С. 126-129.

75. Мефедова Ю.А., Власов В.В., Власов А.В. Расчет динамической характеристики электрогидравлического вихревого усилителя в распределенных параметрах Балаково, 2005. - 12 с. Деп. В ВИНИТИ 27.10.2005, №1373-В2005.

76. Мефедова Ю.А. Анализ электрогидравлического вихревого усилителя с магнитожидкостным сенсором в распределенных параметрах // Системный анализ в проектировании и управлении: сб. тр. IX междунар. науч.-практ. конф. / СПбГПУ. СПб., 2005. - С. 459-462.

77. Мефедова Ю.А. Электрогидравлический вихревой регулирующий элемент с магнитожидкостным сенсором / Ю.А. Мефедова, А.В. Власов, В.В. Власов // Вестник СГТУ. 2007. - Вып. 1(21). - С. 63-69.

78. Мефедова Ю.А. Физические процессы в электрогидравлическом вихревом регулирующем элементе с магнитожидкостным сенсором / Ю.А. Мефедова, А.В. Власов // Научно-технические ведомости СПбГТУ. 2007. - Вып. 2(50).-С. 216-218.

79. Мефедова Ю.А., Власов А.В. Теоретические исследования влияния магнитожидкостного сенсора на гидравлическое сопротивление вихревого усилителя Балаково, 2004. - 9 с. Деп. в ВИНИТИ 13.10.04, №1605-В2004.

80. Мефедова Ю.А., Власов В.В., Власов А.В. Расчет перемещения магнитожидкостного сенсора электрогидравлического вихревого усилителя Балаково, 2005. - 11 с. Деп. В ВИНИТИ 27.10.2005, №1378-В2005.

81. Мефедова Ю.А., Власов В.В., Власов А.В. Расчет управляющего магнитного поля электрогидравлического вихревого усилителя — Балаково, 2005. — 10 с. Деп. В ВИНИТИ 27.10.2005, №1370-В2005.

82. Технология резиновых изделий: учеб. пособие для вузов / Ю.О.Аверко-Антонович, Р.Я.Омельченко, Н.А.Охотина ; под ред. П.А. Кирпичникова. JI. : Химия, 1991.-352с.: ил.-ISBN 5-7245-0614-9.

83. Беляев Ю.К. Надежность технических систем: справочник / Ю.К. Беляев, В.А. Богатырев, В.В. Болотин ; под ред. И.А.Ушакова. М. : Радио и связь, 1985.-608 с. ил.

84. Мефедова Ю.А. Экспериментальные исследования ЭГВУ с МЖС на «сухой» камере / Ю.А. Мефедова, А.В. Власов, В.В. Власов // Динамика технологических систем : сб. тр. 7 междунар. науч.-техн. конф. / СГТУ. Саратов, 2004. - С. 276-278.

85. Мефедова Ю.А., Власов А.В. Экспериментальные исследования электрогидравлического вихревого усилителя с магнитожидкостным сенсором Балаково, 2004. - 8 с. Деп. в ВИНИТИ 13.10.04, №1607-В2004.

86. Мефедова Ю.А., Власов А.В., Власов В.В. Экспериментальные исследования статики и динамики электрогидравлического вихревого усилителя Балаково, 2005. -5 с. Деп. В ВИНИТИ 27.10.2005, №1375-В2005.

87. Горский В.Г. Планирование промышленных экспериментов (модели динамики) / В.Г. Горский, Ю.П. Адлер, A.M. Талалай. М. : Металлургия, 1978. -112 с.

88. Зацепина Г.Н. Физические свойства и структура воды / Г.Н. Зацепина. — 2-е изд., перераб. М. : Изд-во МГУ, 1987. - 171 с.

89. Трубопроводная арматура с автоматическим управлением : справочник / Д.В.Гуревич, О.Н.Заринский, С.И.Косых ; под общ. ред. С.И.Косых. JI.: Машиностроение, 1982. - 320 с.

90. Бердичевский Е.Г. Смазочно-охлаждающие средства для обработки материалов: справочник / Е.Г. Бердичевский. М, : Машиностроение, 1984 - 224 с.