автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.02, диссертация на тему:Повышение чувствительности гидроприводов с регулируемыми аксиально-плунжерными насосами

На правах рукописи

Черняков Алексей Александрович

ПОВЫШЕНИЕ ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ ГИДРОПРИВОДОВ с РЕГУЛИРУЕМЫМИ АКСИАЛЬНО-ПЛУНЖЕРНЫМИ НАСОСАМИ

Специальность 05.02.02 - «Машиноведение, системы приводов и детали машин»

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

1 5 МАИ 2Щ4

Ковров 2014

005548244

Работа выполнена в федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования "Ковровская государственная технологическая академия им. В.А. Дегтярева".

Официальные оппоненты:

Кобзев Александр Архипович, д-р техн. наук, профессор, ГОУ ВПО "Владимирский государственный университет имени А. Г. и Н. Г. Столетовых" Черкасов Юрий Владимирович, канд. техн. наук, рук. сектора ФГУП «Крона» (г.Владимир)

Ведущая организация: ОАО «Ковровский электромеханический

Защита диссертации состоится « 27 » 06 2014 г. в 12 часов 00 мин. в ауд. 244 на заседании диссертационного Совета Д 212.090.01 ФГБОУ ВПО "Ковровская государственная технологическая академия им. В.А. Дегтярева" по адресу: 601910, г. Ковров, ул. Маяковского, д.19.

Просик Вас принять участие в заседании диссертационного совета или направить в адрес ученого секретаря диссертационного совета отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные печатью, но не позднее, чем за пятнадцать дней до дня защиты диссертации.

Факс: (49232) 3-21-60, e-mail: ksta@dksta.ru.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО "Ковровская государственная технологическая академия им. В.А. Дегтярева" и на сайте www.dksta.ru.

Автореферат диссертации разослан » 2014 г.

Научный руководитель:

доцент, д-р техн. наук Даршт Яков Адольфович

завод», г.Ковров

Ученый секретарь диссертационного совета

Пантелеев Е.Ю.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Гидроприводы с аксиально-плунжерными регулируемыми насосами (по принятой терминологии: аксиально-поршневыми с наклонным диском) широко распространены в различных гидрофицированных машинах строительно-дорожной техники, станочной гидравлики и др., а также в военной технике.

В следящих системах гидроприводы с регулируемыми аксиально-плунжерными насосами, по сравнению с гидроприводами, в состав которых входят аксиально-поршневые насосы с наклонным блоком, имеют ограниченное применение, так как аксиально-плунжерные насосы не обладают достаточной чувствительностью к управляющему сигналу и, в частности, имеют относительно большую зону нечувствительности характеристики подачи «в нуле». Это сказывается на точности систем, в которые они входят. Однако эти насосы имеют другие достоинства перед аналогичными машинами: имеют меньшие габариты и вес, удобство компоновки, большую удельную мощность и др., поэтому повышение их чувствительности к управляющему воздействию является актуальной задачей, так как приведет к расширению области применения гидроприводов с аксиально-плунжерными насосами.

Цель работы. Целью работы является повышение эффективности работы гидропривода за счет сокращения до рационального значения зоны нечувствительности на основе исследований влияния на нее конструктивных и эксплуатационных параметров гидропривода и его элементов.

Для достижения указанной цели необходимо решить следующие задачи: провести анализ существующих гидроприводов с точки зрения выявления факторов, определяющих величину зоны нечувствительности характеристики подачи насоса и, соответственно, скоростной характеристики привода. Разработать математические и имитационные модели насоса и гидропривода, отражающие различные режимы работы привода. Выявить влияние конструктивных и режимных параметров гидропривода на зону нечувствительности характеристики подачи насоса и, соответственно, на зону нечувствительности скоростной характеристики привода при различных режимах работы, определить меры по уменьшению этой зоны. Разработать элементы методики выбора параметров гидропривода, обеспечивающих наименьшую зону нечувствительности. Предложить конструкцию насоса, позволяющую реализовать наименьшую величину зоны нечувствительности.

Методы исследования. Для решения поставленной научной задачи использованы аналитические методы, методы цифрового моделирования, методы расчета и анализа теории автоматического регулирования и управления, натурные и вычислительные эксперименты, методы обработки данных.

Основные положения, защищаемые автором.

1. Результаты анализа и исследования влияния конструктивных и режимных параметров гидропривода и его элементов на величину зоны нечувствительности.

2. Математические и имитационные модели для исследования и проектирования гидроприводов с аксиально-плунжерными насосами.

3. Обоснование технических решений, направленных на уменьшение зоны нечувствительности.

4. Конструкция насосной установки и ее обоснование.

Научная новизна работы заключается в следующем:

1. Выявлены основные конструктивные и режимные параметры гидропривода и его элементов, влияющие на величину зоны нечувствительности.

2. Выявлена зависимость для величины зоны нечувствительности характеристики регулирования подачи аксиально-плунжерного насоса исследуемого гидропривода.

3. Разработаны имитационные модели насоса и гидропривода и на их основе предложены новые элементы методики проектирования и исследования гидроприводов с аксиально-плунжерными насосами.

4. Разработана конструкция насосной установки из, аксиально-плунжерных насосов для двухосевого гидропривода, обеспечивающая максимальную чувствительность на различных режимах работы.

Практическая ценность диссертационной работы состоит в следующем:

1. Исследованы зависимости зоны нечувствительности характеристики регулирования подачи аксиально-плунжерного насоса от конструктивных и режимных параметров, что позволило разработать предложения по её уменьшению.

2. Для аксиально-плунжерных насосов современных гидроприводов получены данные по составляющим потокам объемных потерь. С учетом данных усовершенствована конструкция насоса и насосной установки.

3. Разработаны элементы методики проектирования и исследования гидроприводов с насосными установками из аксиально-плунжерных насосов.

4. Разработана конструкция насосной установки из аксиально-плунжерных насосов для применения её в составе следящего гидропривода (получен патент).

Реализация результатов работы.

Результаты данной работы получили следующую реализацию:

1. Разработанная тандемная насосная установка внедрена в составе следящего гидропривода в изделие «АК-176МА». Документации присвоена литера «Оь:

2. Разработанные элементы методики проектирования насосов используются в ОАО «СКВ ПА».

3. Разработки диссертационной работы используются в учебном процессе кафедры Гидропневмоавтоматики и гидропривода КГТА им. В. А Дегтярева.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на

- Всероссийской научно-технической конференции «Гвдромашины, гидроприводы и гидро пневмоавтоматика», г .Москва, МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2009г.

- V Всероссийской конференции аспирантов и молодых ученых «Вооружение. Технология. Безопасность. Управление» с международным участием, г.Ковров, КГТА им. В .А. Дегтярева, 2010г.

- VI Всероссийской конференции аспирантов и молодых ученых

«Вооружение. Технология. Безопасность. Управление», г.Ковров, KITA им. В.А. Дегтярева, 2012г.

- Технических семинарах кафедры ГПА и ГП, КГТА им. В.А. Дегтярева (г.Ковров), НТС предприятий ОАО «СКБ ПА» (г.Ковров) и ОАО «КЭМЗ» (г.Ковров).

Публикации. По материалам диссертационных исследований опубликовано 15 работ: 8 статей в журналах, в том числе 3 входящих в перечень утвержденных ВАК РФ, 2 учебных пособия, получен патент на изобретение №2436994 от 24.08.2010г. «Аксиально-поршневой насос переменной производительности», автор: Черняков A.A.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, выводов, списка использованных литературных источников и приложений. Общий объем включает 140 страниц, 58 рисунков, 9 таблиц, список литературы из 84 источников, 10 страниц приложений на 10 страницах машинописного текста.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы исследования, определены цель и задачи работы и основные положения, выдвигаемые на защиту. Отмечены научная новизна работы, ее практическая ценность и применение полученных результатов.

В первой главе выполнен обзор литературы по вопросам, посвященным исследованию различных факторов, влияющих на скоростную характеристику гидропередачи; факторов, влияющих на характеристику подачи аксиально-поршневых насосов переменной производительности и, в том числе, на зону нечувствительности. Обзор включает анализ конструкций гидроприводов, а также работы по исследованию объемных потерь, нагрузок и характеристик механизмов управления, в том числе вибрационную линеаризацию характеристик привода, мер по уменьшению сил трения и другие работы.

Данные проблемы рассматривались в работах отечественных ученых и специалистов в области гидропривода TM. Баллы, В.Н. Прокофьева, Б.К.Чемоданова, Н.С. Гамынина, A.B. Кулагина, Д.Н. Попова, ЮМ. Орлова, БА. Савельева, В.Ю. Энгеля, А.Д. Болтянского, С.Н. Попова, А.К. Алексеева, Ю.А. Данилова, Л.Н. Коццакова, P.M. Пасынкова, В.Ф. Цыгана, ВМ Фомичева и др., зарубежных авторов Klaus R., Seeqer К., Damm W., G. Zeiger., A. Akers, К. Yamauchi, Т. Yamamoto, B.O. Helgestad, KA. Edge и др.

Наибольшее количество работ, направленных на изучение зоны нечувствительности скоростной характеристики гидропривода, связаны с изучением рабочего процесса привода, изучением конструкции применяемых гидромашин, герметичности узлов и соединений, нагрузок на органе регулирования насоса, влияния давления рабочей жидкости, а также жёсткости звеньев, наличия люфтов и зазоров в элементах и механизмах гидропередачи. Эти работы имеют экспериментальный и аналитический характер, однако исследований, подробно учитывающих связи режимных параметров, особенности конструкций насосов с их объемными потерями, нагрузками от сил давления жидкости, для современных машин недостаточно. Современное

состояние расчетных технологий, по нашему мнению, позволяет углубить эти исследования и на основе углубленных исследований разработать конструкцию насоса с улучшенными характеристиками и, следовательно, улучшить характеристики следящего привода с этим насосом. Цели и задачи работы в целом сформулированы на основе изучения вопроса, приведенного в этой главе.

Во второй главе разработаны математические и имитационные модели гидроприводов и его элементов, и с использованием аналитических подходов и математического моделирования проведено исследование потоков рабочей жидкости в гидроприводе. В частности, разработаны модели: насоса в составе разомкнутого и замкнутого гидропривода, рабочей камеры, нагрузок на органе регулирования насоса и др.

1. Модель гидропередачи насос-гидромотор. В основу имитационной модели гидропривода положена расчетная схема, приведенная на рис.1, но с дифференциацией утечек и перетечек по местам утечек и расширенным перечнем учитываемых параметров. В частности учтены, кроме обычно учитываемых деформационных расходов, связанных с динамическим колебанием давления в приводе ((.?сж1, потери расхода из-за сжатия

жидкости при переходе плунжеров из области низкого давления в область

()„ - геометрическая подача насоса; Qn, - геометрический расход гидромотора; (Эуп, -расход утечек насоса (по распределителю, через зазор в паре «поршень-отверстие блока цилиндров», через гидростатическую опору поршня, через сферическую заделку опоры поршня); (Эутги - расход утечек гидромотора (по распределителю, через зазор в паре «поршень-отверстие блока цилиндров»); Qmm - подача подпитки; ю„ - угловая скорость вала насоса; Ун - рабочий объем насоса; р\ - давление в 1-ой гидролинии; р^ - давление подпитки

Описание баланса расходов в магистралях проводим исходя из того, что магистраль 1 — нагнетающая, а магистраль 2 - всасывающая.

Уравнение расходов для магистрали 1:

Q^t 0подп1 @гм бперн ' ^пергк + бути! + бутгм1 + <2сж1+ О. сж1 • (1)

Уравнение расходов для магистрали 2:

0гм |Зподп2 Qncpн |2лергм Qн + 2утн1 + буггм! + бсж2 + 2'сж2 • (2)

Имитационная модель, отражающая уравнение (2), для одной гидролинии показана на рис.2.

Рис.2. Имитационная модель гидролинии С использованием разработанной имитационной модели выполнены многовариантные модельные эксперименты для подробного воспроизведения расходов потоков жидкости в приводе с учетом особенностей конструкции.

2. Модель рабочей камеры насоса. В дистанционно управляемом приводе с электрогидравлическим механизмом управления подачей насоса свой вклад в зону нечувствительности вносят и нагрузки на органе регулирования насоса, зависящие от давления насоса. Аналитическое описание нагрузок известно, но в описание входит такой параметр, как давление в поршневой камере насоса, поэтому расчет нагрузок на органе регулирования насоса (как потерь потока жидкости на сжатии (глава 2), перетечек через распределитель, и др.) проводится на имитационной модели, включающей модель камеры насоса. Расчетная схема камеры, в соответствии с которой была сформирована имитационная модель, представлена на рис.3.

Рг ^

V.

)(|

<?п

)(

р I

пер!

И//////.'//////Л-

Рис. 3. Расчетная схема поршневой камеры: бп - геометрическая подача поршня; Qвр1 - расход, дросселирующий из камеры высокого давления; - расход, дросселирующий из камеры высокого давления; бут - суммарный расход утечек (по распределителю, через зазор в паре «поршень-отверстие блока цилиндров», через гидростатическую опору поршня, через сферическую заделку опоры поршня); бе* - деформащонный расход, связанный со сжатием рабочей жидкости

3. Модель нагрузок на органе регулирования подачи насоса. Модель «собирается» из подблоков: «объем», «дроссель», «кинематика насоса» и специальных дополнительных блоков для специальных исследований (см. приложения). В частности, для исследования моментов сил на органе регулирования насоса разрабатывается блок «расчета моментов». Такие

исследования были выполнены и, после постпроцессорной обработки результатов расчетов, зависимость момента на органе регулирования от различных углов наклона при квадратичной аппроксимации для насоса ЗЗсм3/об при номинальном давлении выглядит следующим образом:

Мид=0.008 ■ у2 + 0.19-у-1.37. (3)

Эта зависимость подтверждается и экспериментальными исследованиями (глава 4).

4. Имитационная модель гидропривода в целом. Модель состоит из модели системы управления, модели механизма управления подачи насоса, которая включает модель нагрузок на нём, подробной модели гидропередачи и модели нагрузки привода, обратной связи. Эта модель сформирована на основе всех исследований, выполненных в работе и приведена на рис.4.

ы

и ио» ' • К

ви

Рис.4. Укрупненная модель следящей системы: Ви — электронный блок управления; Ми — механизм управления насосом; ОР гидропередача; Яес! - редукто; ОБ - обратная связь; и — сигнал управления; Шб — сигнал обратной связи; е — ошибка системы; Я - относительный параметр регулирования насоса; \у1 — скорость приводного двигателя насоса =31 4с'); \у2 -скорость гидромотора; М1 - крутящий момент мотора; М2 — крутящий момент на нагрузке; у? — скорость нагрузки; дИл-угол поворота нагрузки; в - оператор Лапласа Во третьей главе приведены результаты исследований, выполненных с использованием моделей, представленных в главе 2. С целью выявления связей конструкции насоса с его характеристикой подачи и скоростной характеристикой привода и, соответственно, зоной нечувствительности этих характеристик, выполнено подробное аналитическое описание силовой части привода. Исследовано влияние давления подпитки, объемных потерь, нагрузок на органе регулирования на зону нечувствительности характеристики подачи аксиально-плунжерного насоса гидропривода. Исследования проводились на моделях, разработанных в главе 2 для расчетной схемы (см. рис.1):

А. Аналитические исследования баланса расходов в гидролинии привода с аксиально-плунжерным насосом.

Одним из важных элементов характеристики подачи насоса, является наличие у нее зоны нечувствительности: т.е. отсутствие подачи в области малых углов поворота органа регулирования при условии, чтор^рг"Рполп, т.е. при небольшом перепаде давления в гидролиниях ДряО. Рассмотрим для этого случая уравнение неразрывности потока, например, для 1-й гидролинии:

д„+2подп=дут+е«. (4)

Составляющие уравнения (1) описываются формулами:

О. Ян'Ги ■

¿•ж

В пределах зоны нечувствительности прир\=рг~РпоЛт расход гидромотора Qru =0, перетечки в насосе Qmpn =0. Расход утечек определяется следующей формулой:

Qyr^yr'Pnodn ■ (7)

Следует отметить, что эта величина постоянная, так как постоянными являются и давление подпитки, и коэффициент утечек привода. С учетом последнего обстоятельства, уравнение (1) принимает вид:

Q«+2поДп= Qyr= const. (8)

Из этого следует, что с увеличением угла наклона органа регулирования подача подпитки уменьшается и становится равной нулю в точке Q„ = Q^, следовательно: у

■а>и-Гя=Ьуг-ртдп. (9)

2-я-

откуда

Уз.н. У и

_ 2-л-к-РподГ1

V-G>„

(10)

где У,.и,- минимальное значение величины зоны нечувствительности. Для серийно выпускаемых машин (в частности для насосов с объемом 33.3 см3/об, ОАО «СКБ ПА», г.Ковров) она может составлять 0.3° - 0.45°. Только при дальнейшем отклонении органа регулирования насоса приращение подачи затрачивается на создание перепада давления в приводе и далее - на вращение гидромотора с нагрузкой:

п _ К-а„-(у„-(у,„+&у„))

Изменение всех расходов (4) - (10) отражается графиками:

Рис.5. Подача насоса и подпитки Из формулы (10) следует, что минимальная величина зоны нечувствительности тем больше, чем больше давление подпитки. Очевидно также, что зона тем больше, чем больше зазоры в машинах, и тем меньше, чем больше частота вращения вала насоса и больше его рабочий объем.

Поэтому первое предложение по уменьшению зоны нечувствительности, которое можно сделать на основе приведенного выше анализа, состоит в

обоснованном снижении давления подпитки. В настоящее время типовым схемным решением привода является питание потоком одного давления и механизма управления насоса, и подпитка главного контура привода. Причем величина давления определяется потребностями механизма управления. Теперь с учетом полученного выше результата целесообразно разделить эти два параметра. Технически это можно сделать, например, перенастройкой подпиточных клапанов. Так, если условия работы ходовой части насоса допускают снижение давления подпитки с 2,0 МПа, до 1,0 МПа, то, соответственно, величина зоны нечувствительности снижается в 2 раза.

Формула (10) определяет минимальное значение зоны нечувствительности. Она справедлива при малых значениях давления в приводе. На практике это имеет место при работе привода в составе следящей системы преимущественно на инерционную нагрузку в области малых сигналов управления и малых значений давления. В этом случае значение фактической зоны нечувствительности близко к рассчитываемой по полученной выше формуле.

При работе привода на значительную нагрузку эта зона расширяется, но приращение зоны и в этом случае отсчитывается от своей минимальной величины, определяемой приведенной выше формулой.

Б. анализ влияния утечек на зону нечувствительности проводим при наличии существенного перепада давления в гидролиниях (Ар>0).

Как следует из формулы (10), зона нечувствительности характеристики регулирования подачи насоса, а следовательно, и характеристика регулирования скорости мотора в приводе, зависит, даже при отсутствии нагрузки на привод, и от коэффициента утечек привода (насоса и гидромотора), т.е. от зазоров их ходовой части. Поэтому задача исследования и минимизации утечек также аюуальна. Тем более это важно для режимов с существенным перепадом давления в гидролиниях.

В насосе исследуем утечки по следующим рабочим парам: «поршень-блок цилиндров», «распределитель-блок цилиндров», «сфера поршня-пята», «пята-диск».

Для модельного исследования процесса трехмерного течения жидкости через рабочие зазоры распределителя, пяты и сферической заделки поршня применяем специализированную программу гидромеханических расчетов, для других случаев - имитационные модели (см. глава 2). В результате моделирования получены данные по утечкам гидростатической опоры для зазоров различной формы при различных вариациях параметров. В целом значения утечек меняются примерно в три раза при девятикратном изменении давления. При рабочем давлении 250 кгс/см2 утечки по распределителю (насос с объемом 33.3 см3/об) составляют <Зр=0.156л/мин (что эквивалентно приращению зоны нечувствительности Ду=0.0295°); а утечки по сферической заделке поршня -

<3,4=0.00005 л/мин (Ау=1.5-10^°).

В рамках работы были проведены также экспериментальные исследования по специальной программе на 30 образцах гидромашин с рабочим объемом 33,3 см3/об (ОАО «СКБ ПА», г. Ковров). Анализ результатов исследований показал, что средние утечки по ходовой части в этих машинах составляют 4,41 л/мин при

действительных радиальных зазорах 17...31 мкм, при этом утечки по паре «поршень-блок цилиндров» составили (Зп=3,328 л/мин (Ду=0.629°). Для уменьшения утечек зазоры в экспериментальном образце были уменьшены до 10...15 мкм. Утечки при уменьшенных зазорах составили 1,5 л/мин, при этом утечки по паре «поршень-блок цилиндров» составили <3„=0,838 л/мин (Лу=0.158°). Если средняя «жесткость» насосов (т.е. изменение величины угла наклона органа регулирования, вызывающее изменение давления рабочей жидкости в одной полости от 160 кгс/см2 до 160 кгс/см2 в другой полоста) в штатном исполнении составляет - 2,89°, то при уменьшенных зазорах жесткость составила - 2,16°. Средняя величина расхода через опоры при давлении 250 кгс/см2 составляет (}„„=0,465 л/мин (Ду=0.088°).

В. Исследование потерь рабочей жидкости из-за сжимаемости жидкости при её переносе из области всасывания насоса в область нагнетания.

Исследование проведено при различных режимах работы насоса и величины «мертвого» объема поршня.

Необходимость этого исследования связана с известным явлением фактического уменьшения эффективной подачи насоса из-за сжимаемости жидкости. Сам эффект аналогичен перетеканию жидкости из области высокого давления в область низкого.

Из-за сложной связи потерь жидкости на сжатии при разном газосодержании, температуре и др. исследования проведены на имитационной модели рабочей камеры насоса, где легко обеспечивается много вариантов расчетов. Как показал анализ, среднее значение потерь, полученное интегрированием мгновенных значений потерь подачи поршня вследствие сжимаемости рабочей жидкости (рис.6), в этом случае весьма существенны и составляют до 2,7% от общей подачи (данное значение приведено при температуре рабочей жидкости +80°С, когда ее сжимаемость увеличивается на 30%, и давлении 35МПа).

Осж. х-10~4цЗ /с ___

1 1

Полос тк высокою) авления

■ ;

Полость низкого давп ения

0 0.005 0.01 .0.01.5 0.02 0.025 0.03 0.035 О.ОЛ 0.045 1.С

Рис.6. Мгновенные значения расхода сжатия <2сж =/(0

Для этих исследований важен эффект сжатия, который происходит при переходе поршня из зоны низкого в зону высокого давления (рис.6). Его средняя на оборот ротора насоса величина при рабочей температуре +20°С и давлении ЮМПа составляет 0,7% от общей величины подачи поршня или вносит увеличение зоны нечувствительности расходной характеристики насоса наДу=0.126°.

В этом плане важно изучение влияния «мертвого» объема в поршневой камере гидромашины. Выполнено экспериментальное исследование влияния на объемные потери «мертвого» объема поршня. Были исследованы два варианта поршней: полый и заполненный, с уменьшенным «мертвым» объемом. На графике рис.7 приведены данные эксперимента по исследованию влияния «мертвого» объема на полные потери.

В результате анализа работы насоса при различных частотах вращения можно сделать вывод, что уменьшение «мертвого» объема позволяет сократить потери жидкости от «перетечек» в связи со сжатием жидкости на 50%, причем значение потерь возрастает с ростом частоты вращения ротора насоса и давления жидкости.

О 10 20 30 40 50

р,МПа

а Опотерь(мо)=^р) ■ Опотерь=Г(р)

Рис. 7. Исследование объемных потерь при п=2400об/мин, для поршней с большим «мертвым» объемом (сплошная линия) и с уменьшенным (пунктирная линия)

Г. Исследования характеристики регулирования скорости гидропривода и подачи насоса на имитационной модели гидропередачи.

Доработки конструкции аксиально-плунжерного насоса, выполненные, на основе приведённых выше исследований, позволили приблизить параметры его характеристики регулирования подачи к аналогичным для аксиально-поршневых насосов с двойным несиловым карданом.

Так, в режиме синусного управления при малых сигналах, низкой частоте сигналов и малых перепадах давления результаты моделирования, относящиеся к одной из гидролиний, приведены на рис.8.

В левом столбце приведены три графика расходов для одного давления подпитки, на правом - для другого. На графике «а»: 1- подача насоса, 2 -расход утечек, 3 - подача расхода через подпиточный клапан, на графике «б» - перепад давления на гидромоторе и на графике «в» - скорость гидромотора.

Из приведенных графиков видно, что при отклонении органа регулирования некоторое время рост подачи насоса затрачивается не на вращение гидромотора, а на замещение подачи подпитки. Только после того, как подпиточный клапан полностью закрывается, начинается вращение

гидромотора. Таким образом, чем меньше подача жидкости через подпиточный клапан, тем меньше зона нечувствительности на

и давлении подпитки 0.5МПа (справа). Сигнал управления для обоих вариантов

одинаковый

определяется утечкой жидкости из этого объема, которая зависит не только от зазоров гидромашин привода, но и от давления, под которым происходит эта утечка. Здесь проверялось предположение, что снижение подпиточного давления снизит зону нечувствительности на скоростной характеристике привода.

Рис.9. Тандемная насосная установка

Установка насосная включает в себя: основные насосы 1 и 2 для позиционирования нагрузки по вертикальной и горизонтальной оси, подпиточный насос 3, обеспечивающий питание механизмов управления 5 и б, подтопку основных насосов 1 и 2, а также насос 4 для питания дополнительного оборудования. Все насосы работают от одного приводного двигателя в составе насосного агрегата. Ходовая часть основных насосов 7 и 2 разработана с учетом результатов по исследованию и снижению объемных потерь. Снижены нагрузки механизмов управления органов регулирования подач основных насосов применением опор из подшипников качения, а также максимальным снижением нагрузок на цилиндрах управления, что позволило получить высокое быстродействие насоса. Дополнительно, также с целью повышения чувствительности, применены механизмы управления 5 и б с золотниками проточного типа. У таких механизмов фактически отсутствует зона нечувствительности. Обратная связь по положению органов регулирования обеспечивается датчиками угла 7 и 8.

Данная конструкция позволяет обеспечить требуемую точность привода в динамических режимах. Масса установки, по сравнению с приводом, использующим насосы с наклонным блоком, снижена примерно на 30%, а за счет отсутствия редуктора, без которого нельзя обеспечить привод двух насосов

Снижение давления в 5 раз (с 2.5МПа до 0.5МПа) также снизило зону нечувствительности на графиках скорости и давления тоже в 5 раз.

На этой же модели оценивается влияние и остальных факторов в любом интересующем исследователя режиме (часть результатов по этим исследованиям приведена в главе 2).

В четвертой главе представлена разработанная по результатам исследований конструкция тандемной насосной установки (см. рис.9) и результаты экспериментов.

от одного электродвигателя, достигается дополнительное снижение массы и уменьшение габаритов до 50%, что весьма существенно.

В результате модельных и натурных экспериментов получены графики отработки синусного входного воздействия привода при различной скорости задающего сигнала и значения динамической ошибки, снятые на макетной экспериментальной установке.

Ошибка.мр ад Полож«ни«. мрад

Рис.10. Результаты экспериментальных исследований (со штатным насосом) Результаты натурного эксперимента (см. рис.10) приведены для режима отработки синусного входного воздействия привода при скорости задающего

Положаииа. мрад Ошибка, «рад

сигнала: 60% и значения динамической ошибки. Значения времени фиксировались с частотой 128с"1.

Динамическая ошибка при этом составила 4,3 мрад(т.д.) (1 т.д.=0.06°) «по часовой стрелке» и 3,6 мрад(т.д.) при движении «против часовой стрелки».

После проведения анализа результатов были намечены пути снижения динамической ошибки, для этого были учтены результаты моделирования нагрузок на органе регулирования и экспериментального определения объемных потерь и снижения величины зоны нечувствительности

На рис.11 величина динамической ошибки, полученной при отработке синусного задающего сигнала после доработки машин, составила 1,1 мрад(т.д.) «по часовой стрелке» и 2,25 мрад(т.д.) при движении «против часовой стрелки».

Аналогично сравнивались результаты при скоростях задающего сигнала 10 и 307с при синусном и других входных воздействиях. Величина динамической ошибки, полученной при отработке различных входных воздействий, уменьшилась.

В заключении обобщены результаты исследований и приведены общие выводы по проведенным исследованиям.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

Аналитические исследования, математическое моделирование и экспериментальные исследования, проведенные в диссертационной работе, позволили получить следующие результаты и сделать выводы:

1. Выявлена зависимость минимальной величины зоны нечувствительности характеристики регулирования подачи аксиально-плунжерного насоса, из которой следует, что величина минимальной зоны нечувствительности прямо пропорциональна утечкам в насосе и давлению подпитки и обратно пропорциональна рабочему объему насоса и угловой скорости вращения вала насоса

2. Предложены меры по обоснованному снижению давления подтопки с целью уменьшения минимальной величины зоны нечувствительности. При разделении питания МУ и питания подпитки целесообразно давление подпитки снизить до 0.8...1.2МПа.

3. Проведены модельные и экспериментальные исследования объемных потерь в аксиально-плунжерных насосах. Установлены составляющие объемных потерь и их значение в величине зоны нечувствительности характеристики подачи насоса и, соответственно, привода. Установлено, что наиболее существенными потерями являются потери жидкости в зазорах поршней, в зазорах гидростатической опоры и потери рабочей жидкости из-за сжимаемости в момент перехода плунжеров из полости всасывания в полость нагнетания. Предложены меры по снижению объемных потерь.

4. Установлено, что на углах поворота органа регулирования насоса, близких к нулю, моменты от сил давления не являются преобладающими, а на первый план выходят усилия пружин нольустановителя и сил инерции. Установлена составляющая величина этих нагрузок в минимальной величине зоны нечувствительности.

5. Разработанные меры позволили снизить минимальную величину зоны

нечувствительности с уз.„=0.37° до у3.„=0.095°, соответственно изменились параметры отклонения органа регулирования подачи насоса при испытаниях на «чувствительность» с 0.936° до 0.541° (коэффициент «чувствительности» уменьшен с 0.052 до 0.03), и «жесткость» с 1.912° до 1.182° (коэффициент «жесткости» уменьшен с 0.11 до 0.065), что приближает их к характеристикам аксиально-поршневых насосов с двойным несиловым карданом (коэффициент «чувствительности» - 0.01, коэффициент «жесткости» - 0.06).

6. По результатам модельного и натурного исследования получено снижение динамической ошибки привода 1,5-4 раза при отработке различных входных сигналов.

7. Разработан комплекс имитационных моделей для исследований и проектирования насосных установок с аксиально-плунжерными насосами, который позволяет учитывать особенности конструкций насосов.

8. Разработанная тандемная насосная установка внедрена в состав следящего привода изделия, документации присвоена литера «Oi».

Основные публикации по теме диссертации

Статьи в научных изданиях, рекомендованных ВАК РФ

1. Черняков, A.A. Исследование факторов, влияющих на динамические характеристики системы приводов с тандемной насосной установкой [Текст]/ A.A. Черняков// Производство, модернизация, эксплуатация многоцелевых гусеничных и колесных машин. Подготовка специалистов: материалы межрегион, науч.-практ. конф. - Омск, 2011.- С.З 86-3 89.

2. Черняков,.A.A. Исследование нагрузок на регулирующем органе аксиально-поршневого насоса [Текст]/ A.A. Черняков, А.П. Конов, Я.А. Даршт //Вестник машиностроения. -2010. -№3. -С.6-9.

3. Даршт, Я.А. Исследование зоны нечувствительности скоростной характеристики гидропередачи с аксиально-плунжерным насосом [Текст]/ Я.А. Даригт, A.A. Черняков //Вестник машиностроения. - 2013. - №1. — С.12-15.

Материалы научно-технических конференций и других научных гаданий

4. Пат. 2436994 Росссийская Федерация, МПК F04B1/26/ Аксиально-поршневой насос переменной производительности [Текст]/Черняков A.A.; заявитель и патентообладатель Открытое акционерное общество «Специальное конструкторское бюро приборостроения и автоматики» - №2010135451/06; заявл.24.08.2010; опубл. 20.12.2011, Бюл.№35.-4с: ил.

5. Даршт, Я.А. Гидропривод и средства гидроавтоматики: Метод, указ. к вып. курсовой и расчетно-графической работ / Я.А. Дарпгт, A.B. Мельников, A.A. Черняков. - Ковров: ГОУ ВПО «КГТА им. В.А. Дегтярева», 2010.

6. Полянин, В А. Автоматизированные системы научных исследований в гидроприводостроении : учеб. пособУ В.А. Полянин, И.Н. Холкин, Е.В. Лоскутова, A.A. Черняков/-Ковров: КГТА, 1998.-64с.

7. Черняков, A.A. Имитационное моделирование рабочего процесса аксиально-поршневого насоса [Электронный ресурс]/ A.A. Черняков, Я.А. Даршт// Актуальные вопросы современной науки и образования: IV Общероссийская научная конференция,-Красноярск, 2010. -Режим доступа: http://zaochno.f.qip.ru.

8. Черняков, A.A. К вопросу создания систем сквозного проектирования

гидроприводов[Гекст]/А.А. Черняков, В.А. Полянин Н Системы управления-конверсия-проблемы: Материалы научно-технической конференции. — Ковров: КГТА, 1996. — С.93-94.

9. Черняков, A.A. Модельные исследования рабочего процесса аксиально-поршневого насоса [Текст]/ АА. Черняков, Я. А. Даршт//-В 2кн.: Информационные технологии и математическое моделирование (ИТММ-2009): Материалы VIII Всероссийской научно-практической конференции с международным участием.—Томск: Изд-во Томского университета, 2009. — С.67-72.

10. Черняков, A.A. Исследования характеристик аксиально — поршневых гидромашин методом имитационного моделирования [Текст]/ A.A. Черняков, Я.А. Дар шт//Гидромашины, гидроприводы и Гидропневмоавтоматика: тезисы докладов Всероссийской студенческой научно-технической конференции. - Декабрь 2009: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2009.-50с.

11.A. A. Chernyakov, А. P. Konov, and Y. A. Darsht Loads on the Regulator of an Axial_Piston Pump. - Russian Engineering Research, 2010, Vol. 30, No. 3, pp. 201205. Allerton Press, Inc., 2010.

12. Черняков, A.A. Имитационное моделирование рабочего процесса аксиально-поршневого насоса [Текст]/ A.A. Черняков // Вооружение. Технология. Безопасность. Управление: материалы V всероссийской научно-технической конференции аспирантов и молодых ученых. — Ковров: ГОУ ВПО «КГТА им. В.А. Дегтярева». - 2010. - С.287-293.

13.Черняков, АА. Исследование моментов на органе регулирования аксиально-поршневого насоса [Текст]/ A.A. Черняков // Вооружение. Технология. Безопасность. Управление: материалы V всероссийской научно-технической конференции аспирантов и молодых ученых. — Ковров: ГОУ ВПО «КГТА им. В А. Дегтярева». - 2010. - С.294-300.

14. Черняков, A.A. Экспериментальные исследования привода стабилизации инерционного объекта с тандемной насосной установкой [Гекст]/АА. Черняков// Гидромашины, гидроприводы и Гидропневмоавто матика: сб. докладов междунар. науч.-техн. конф. студентов и аспирантов. -М.: Изд-во МЭИ, 2010.

15. Черняков, A.A. Исследование точности следящего привода с аксиально-плунжерным насосом [Текст]/А.А. Черняков//Достижения в области технических наук: сб. науч. трудов, посвященный 60-летаю высшего образования в городе Коврове. -Ковров: ФГБОУ ВПО «КГТА им. В.А. Дегтярева», 2012. - С.240-243.

Личный вклад соискателя:

[1], [2], [3], [7], [9], [10] - создание и отработка имитационных моделей и проведение математических экспериментов; [4] - разработка конструктивной схемы и ее отработка на образцах; [5], [6] - участие в разработке учебного и методического пособия; [8] - участие в создании системы сквозного проектирования гидроприводов в ОАО «СКВ ПА»; [12], [13] - проведение испытаний и последующий анализ; [14, 15] — разработка имитационной подмодели и проведение математических и натурных экспериментов.

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего

профессионального образования "Ковровская государственная технологическая академия им. В.А. Дегтярева"

л/ 4.59738

Черняков Алексей Александрович

На правах рукописи

ПОВЫШЕНИЕ ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ ГИДРОПРИВОДОВ С РЕГУЛИРУЕМЫМИ АКСИАЛЬНО-ПЛУНЖЕРНЫМИ НАСОСАМИ

Специальность 05.02.02 - «Машиноведение, системы приводов и детали машин»

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук

Научный руководитель -доцент, д-р техн. наук Даршт Я.А.

Ковров 2014

СОДЕРЖАНИЕ

Перечень основных обозначений, индексов, сокращений........................ 5

Введение...................................................................................... 9

Глава 1. Факторы, определяющие величину зоны нечувствительности статической скоростной характеристики гидропривода с аксиально-плунжерными насосами. Анализ конструкций гидроприводов и методов их исследования................................................................................. 13

1.1. Анализ конструкций гидроприводов. Выявление факторов, определяющих зону нечувствительности................................................................. 13

1.2. Обзор исследований по объемным потерям аксиально-плунжерных гидромашин.............................................................................. 17

1.3. Обзор исследований по расчетам нагрузок на органе регулирования аксиально-плунжерных насосов...................................................... 20

1.4. Механизмы управления аксиально-плунжерными насосами переменной производительности, применяемые в электрогидравлическом следящем приводе (ЭГСП)............................................................................ 28

1.5. Выводы к главе 1 и постановка задачи исследования....................... 31

Глава 2. Математические и имитационные модели гидропривода и его элементов.............................................................................................................. 34

2.1. Схема ЭГСП с аксиально-плунжерным насосом................................ 34

2.2. Анализ потоков рабочей жидкости силовой части гидропривода....... 37

2.3. Имитационные модели гидромашин, гидропередачи и ЭГСП

в целом............................................................................................................... 44

2.4. Моделирование объемных потерь........................................................... 49

2.4.1. Утечки по распределителю и сферической заделке поршня..............50

2.4.2. Утечки по гидростатической опоре........................................................................................53

2.4.3. Потери подачи насоса от сжимаемости рабочей жидкости в его рабочих камерах..........................................................................................................................................................57

2.5. Модель нагрузок на органе регулирования аксиально-плунжерного насоса................................................................................................................................................................................................60

2.6. Механизмы управления (МУ) аксиально-плунжерными насосами......................67

2.6.1. Конструкции МУ............................................................................................................................67

2.6.2. Требования к МУ насосами переменной производительности..........69

2.7. Математическая и имитационная модели механизма управления..............74

2.8. Выводы к главе 2........................................................................................................................................75

Глава 3. Исследование влияния конструктивных и режимных параметров гидропривода на зону нечувствительности при различных режимах работы, определение мер по уменьшению этой зоны................................................ 78

3.1. Исследование влияния давления подпитки на зону нечувствительности гидропривода..................................................................... 78

3.2. Экспериментальные исследования объемных потерь аксиально-плунжерного насоса...................................................................... 89

3.2.1. Экспериментальное исследование утечек в паре «поршень-цилиндр» ..................................................................................................... 89

3.2.2. Экспериментальное исследование влияния на объемные потери «мертвого объема» поршневой камеры......................................... 91

3.2.3. Анализ результатов математического моделирования и экспериментальных исследований объемных потерь........................ 95

3.3. Исследование нагрузок на органе регулирования аксиально-плунжерного насоса.............................................................................. 96

3.4. Обобщение результатов моделирования нагрузок на органе регулирования аксиально-плунжерного насоса........................................... 100

3.5. Заключения и выводы к главе 3................................................. 105

Глава 4. Установка насосная с аксиально-плунжерными насосами: обобщение результатов исследования зоны нечувствительности, моделирование и экспериментальные исследования ЭГСП....................................................... 108

4.1. Обоснование конструкции установки насосной для ЭГСП............................108

4.2. Конструкция установки насосной для ЭГСП................................................................111

4.3. Принцип работы установки насосной....................................................................................112

4.4. Результаты экспериментальных исследований и математического моделирования ЭГСП........................................................................................................................................114

Заключение................................................................................... - 121

Список использованной литературы........................................................................................................123

Приложение А. Элементы имитационной модели поршневой камеры....................132

Приложение Б. Укрупненная структурная схема модели насоса с 9-ю

поршнями............................................................................................................................................................................................................................135

Приложение В. Элементы имитационной модели механизма управления

насосом....................................................................................................................................................................................................................................136

Приложение Г. Патент на изобретение №2436994 от 24.08.2010г.

«Аксиально-поршневой насос переменной производительности»..................................138

Акты об использовании результатов работы..........................................................................................................139

ПЕРЕЧЕНЬ ОСНОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ, ИНДЕКСОВ, СОКРАЩЕНИЙ Основные обозначения:

Qн — подача насоса; Qш - расход гидромотора;

(2пери - расход, дросселирующий из полости высокого давления в полость низкого давления насоса;

бпергм - расход, дросселирующий из полости высокого давления в полость низкого

давления гидромотора;

Qym—расход утечек насоса;

бутгм - расход утечек гидромотора;

Qcж—деформационный расход;

бподп - подача подпитки;

кпер - коэффициент перетечек;

кур - коэффициент утечек;

У\, У г ~ объемы магистралей с учетом внутреннего объема насоса и гидромотора; Е(р) - модуль объемной упругости жидкости;

£?сжтр — деформационный расход сжатия в магистральных трубопроводах;

()сжн - деформационный расход сжатия в полостях насоса;

бсжгм ~~ деформационный расход сжатия в полостях гидромотора;

Мш - момент нагрузки на валу гидромотора;

рпр - давление на подпиточном клапане от усилия пружины;

сон - угловая скорость вала насоса;

р\ - давление в 1-й гидролинии;

Р2—давление во 2-й гидролинии;

Аюдп - давление подпитки;

Я - параметр регулирования;

/з.н._ минимальное значение величины зоны нечувствительности;

Ун - значение величины угла наклона органа регулирования насоса; (2Р - утечки по распределителю;

бсф - утечки по сфере поршня;

вп ~ утечки по поршню;

Опят~ утечки по пяте;

«о - угол разворота распределителя;

пн- частота вращения вала насоса;

Мвд - момент от сил давления;

Мни - момент от неточности изготовления;

Мин - момент инерции;

Мшн - динамический момент инерции регулирующего органа;

Мхр - момент от усилий активного сопротивления;

М:Р, - среднее значение момента на органе регулирования от давления;

М[ - мгновенное значение момента;

Мр - суммарное значение момента на органе регулирования; Т7; - сила от давления в поршневой камере; р-1 - давление в поршневой камере насоса; /п - площадь поршня;

Мтрд- момент трения пят о наклонный диск;

•Л^трсф - момент трения сферических головок поршней о сферы пят; М.рП - трение в подшипниках регулирующего органа; Мгрцу ~ момент трения цилиндра управления гидроусилителя; Руь Ру2 ~ давление в полостях цилиндра управления гидроусилителя; Упцу — площадь поршня цилиндра гидроусилителя; 1¥о- «мертвый» объем; ОС | — 0.4 — фазовые углы распределителя;

¡3- угол в плоскости, перпендикулярной плоскости наклона органа регулирования;

пдв- частота вращения приводного двигателя;

уч- угол наклона органа регулирования насоса, определяющий «чувствительность»; Ужт- угол наклона органа регулирования насоса, определяющий «жесткость».

Основные индексы, сокращения:

н - насос;

гм - гидромотор;

пер - перетечки;

подп - подпитка;

ут - утечки;

сж - сжатие;

тр - трубопровод;

пр - пружина;

откр - открытие;

з.н. - зона нечувствительности;

п - поршень;

сф - сфера поршня;

пят - пята;

ид - индикаторная диаграмма;

гл - гидролиния;

ни - неточность изготовления;

ин - инерция;

тр - трение;

во - объем воздуха;

ж - жидкость;

жт - жесткость;

ч - чувствительность;

ап - аксиально-поршневой;

апл - аксиально-плунжерный;

др - дроссель;

дв - двигатель;

пит - питание;

сл - слив;

ос - обратная связь; упр - управление.

ЭГСП - электрогидравлический следящий привод;

МУ - механизм управления;

ЭМП - электромагнитный преобразователь;

ЭГУ - электрогидравлический усилитель;

УН — установка насосная;

ЭД - электродвигатель;

КП - предохранительный клапан;

КО - обратный клапан;

ВН - вертикальное наведение;

ГН - горизонтальное наведение;

ГСО — гидростатическая опора;

ЦУ - цилиндр управления.

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность работы. Гидроприводы с аксиально-плунжерными регулируемыми насосами (по принятой терминологии: аксиально-поршневыми с наклонным диском) широко распространены в различных гидрофицированных машинах строительно-дорожной техники, станочной гидравлики и др., а также в военной технике.

В следящих системах гидроприводы с регулируемыми аксиально-плунжерными насосами, по сравнению с гидроприводами, в состав которых входят аксиально-поршневые насосы с наклонным блоком, имеют ограниченное применение, так как аксиально-плунжерные насосы не обладают достаточной чувствительностью к управляющему сигналу и, в частности, имеют относительно большую зону нечувствительности статической характеристики подачи «в нуле». Это сказывается на точности систем, в которые они входят. Однако эти насосы имеют другие достоинства перед аналогичными машинами: имеют меньшие габариты и вес, удобство компоновки, большую удельную мощность и др., поэтому повышение их чувствительности к управляющему воздействию является актуальной задачей, так как приведет к расширению области применения гидроприводов с аксиально-плунжерными насосами.

Цель работы. Целью работы является повышение эффективности работы гидропривода за счет сокращения до рационального значения зоны нечувствительности на основе исследований влияния на нее конструктивных и эксплуатационных параметров гидропривода и его элементов.

Для достижения указанной цели необходимо решить следующие задачи:

- провести анализ существующих гидроприводов с точки зрения выявления факторов, определяющих величину зоны нечувствительности;

- разработать математические и имитационные модели насоса и гидропривода, отражающие различные режимы работы привода;

- выявить влияние конструктивных и режимных параметров

гидропривода на зону нечувствительности при различных режимах работы, определить меры по уменьшению этой зоны;

- разработать элементы методики выбора параметров гидропривода, обеспечивающих наименьшую зону нечувствительности;

- предложить конструкцию насоса, позволяющую реализовать наименьшую величину зоны нечувствительности.

Методы исследования. Для решения поставленной научной задачи использованы аналитические методы, методы цифрового моделирования, методы расчета и анализа теории автоматического регулирования и управления, натурные и вычислительные эксперименты, методы обработки данных.

Основные положения и разработки, защищаемые автором.

1. Результаты анализа и исследования влияния конструктивных и режимных параметров гидропривода и его элементов на величину зоны нечувствительности.

2. Математические и имитационные модели для исследования и проектирования гидроприводов с аксиально-плунжерными насосами.

3. Обоснование технических решений, направленных на уменьшение зоны нечувствительности.

4. Конструкция насосной установки и ее обоснование.

Научная новизна работы заключается в следующем:

1. Выявлены основные конструктивные и режимные параметры гидропривода и его элементов, влияющие на величину зоны нечувствительности.

2. Выявлена зависимость для минимальной величины зоны нечувствительности характеристики регулирования подачи аксиально-плунжерного насоса исследуемого гидропривода.

3. На основе комплекса разработанных имитационных моделей предложены новые элементы методики проектирования и исследования гидроприводов с аксиально-плунжерными насосами.

4. Разработана конструкция насосной установки из аксиально-плунжерных

насосов для двухосевого гидропривода, обеспечивающая максимальную чувствительность на различных режимах работы.

Практическая ценность диссертационной работы состоит в следующем:

1. Исследованы зависимости зоны нечувствительности характеристики регулирования подачи аксиально-плунжерного насоса от конструктивных и режимных параметров, что позволило разработать предложения по её уменьшению.

2. Для аксиально-плунжерных насосов современных гидроприводов получены данные по составляющим потокам объемных потерь. С учетом данных усовершенствована конструкция насоса и насосной установки.

3. Разработаны элементы методики проектирования и исследования гидроприводов с насосными установками из аксиально-плунжерных насосов.

4. Разработана конструкция насосной установки из аксиально-плунжерных насосов для применения её в составе следящего гидропривода (получен патент).

Реализация результатов работы.

Результаты данной работы получили следующую реализацию:

1. Разработанная тандемная насосная установка внедрена в составе следящего гидропривода в изделие «АК-176МА». Документации присвоена литера «О1».

2. Разработанные элементы методики проектирования насосов используются в ОАО «СКБ ПА».

3. Разработки диссертационной работы используются в учебном процессе кафедры Гидропневмоавтоматики и гидропривода КГТА им. В.А.Дегтярева.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на

- Всероссийской научно-технической конференции «Гидромашины, гидроприводы и гидропневмоавтоматика», г.Москва, МГТУ

им. Н.Э. Баумана, 2009 г.;

- V Всероссийской конференции аспирантов и молодых ученых

«Вооружение. Технология. Безопасность. Управление» с международным участием, г.Ковров, КГТА им. В.А. Дегтярева, 2010 г.

- VI Всероссийской конференции аспирантов и молодых ученых «Вооружение. Технология. Безопасность. Управление», г.Ковров, КГТА им. В.А. Дегтярева, 2012 г.

- Технических семинарах кафедры ГПА и ГП, КГТА

им. В.А. Дегтярева (г.Ковров), НТС предприятий ОАО «СКБ ПА» (г.Ковров) и ОАО «КЭМЗ» (г.Ковров).

Публикации. По материалам диссертационных исследований опубликовано 15 работ: 8 статей в журналах, в том числе 3 во входящих в перечень утвержденных ВАК РФ, 2 учебных пособия, получен патент на изобретение №2436994 от 24.08.2010г. «Аксиально-поршневой насос переменной производительности», автор: Черняков А.А.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, выводов, списка использованных литературных источников, приложений. Общий объем включает 140 страниц, 58 рисунков, 9 таблиц, список литературы из 84 источников, 10 страниц приложений на 10 страницах машинописного текста. Приложения содержат структурные схемы моделей насоса, механизма управления, патент на изобретение и два акта внедрения результатов исследования.

Глава 1. Факторы, определяющие величину зоны нечувствительности статической скоростной характеристики гидропривода с аксиально-плунжерными насосами. Анализ конструкций гидроприводов и методов их исследования.

В главе 1 проведен анализ конструкций гидроприводов машин и методов их исследования с целью оценки величины зоны нечувствительности. Также рассмотрены работы, посвященные исследованию факторов, определяющих величину зоны нечувствительности и влияющих на основные статические характеристики гидропривода с аксиально-плунжерными насосами, в частности, на характеристику подачи насоса и зону нечувствительности этой характеристики: объемные потери гидромашин привода, нагрузки механизмов управления (далее по тексту - МУ) регулируемых насосов, характеристики механизмов управления.

Эти вопросы наиболее актуальны в ЭГСП стабилизации различных инерционных объектов, требующих высоких точностей при отработке входных сигналов управления. Качество регулирования силовой части ЭГСП напрямую зависит от характеристик применяемых гидромашин. Объемные потери определяются конструкцией, увеличивают время реакции привода на управляющий сигнал, уменьшают чувс