автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.03, диссертация на тему:Процессы и устройства деления и суммирования потоков в гидросистемах машин

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ УКРАИНЫ

КЕВСКИЙ МЕЖДУНАРОДНЫЙ ГОСУДАРСТВЕНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ГРАЖДАНСКОЙ АВИАЦИИ

На правах рукописи

Сахно Юрий Алексеевич

ПРОЦЕССЫ И УСТРОЙСТВА ДЕЛЕНИЯ И СУММИРОВАНИЯ ПОТОКОВ В ГИДРОСИСТЕМАХ МАШИН

Специальность 05.02.03 - Системы приводов

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Киев - 1995

ой

диссертации лрздстагл^на е ьидо рукописи.

Работа ЕиПо:;«онэ £ Чернигогокоы технологической институте.

Официальные оппоненты - Доктор технических наун,

профессор Федорец Владимир Александрович

Доктор технических наук, профессор Чкалов Валерий Васильевич

Доктор технических наук, профессор Искоеич-Лотоцкий Ростислав Дмитриевич

Ведущее предприятие - Краиаторскоэ станкостроитель-

ное объединение, г.Краматорск

Зацитз состоится " ЯН В А _ 1996 г.

ь " 1Ь " часов на заседании специализированного совете _¿С135. СЛ в Киевскои иендународном государственном университете гражданской авиации. /Украина, 252058, г.Киев, ул.Комарова, 2/

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Киевского ыендународного государственного университета грэкдэнской авиэ-ции по указанному адресу.

Автореферат разослан" ¿?3 " ЯМ В А 1995 г.

Ученый секретарь специализированного совета ' К/^4*4"? Н.С.Кулик

ОЩЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность. Зкономичасное и социальное развитие Украины на данной этапе неразрывно связано с задачами расширения исследований, результаты которых позволили бы создать принципиально новые виды продукции, техники и технологии,обеспечили бы ускоренный выпуск многофункциональных видов техники конкурентоспособной на внешнем рынке.

Перспективным направлением развития ыаииностроения, способствующий выполнению указанных задач, является создание комплексов технологического оборудования для реализации гибких производственных систем. В различных отраслях машиностроения комплексы формируют на базе гидрофицировэнного оборудования с передачей энергии к движущимся частям через жидкость для обеспечения требуемых циклограмм работы механизмов в зависимости от размеров и формы обрабатываемых изделий, строго определенных формообразующих движений в широком диапазоне постоянных и переменных нагрузок.

При подаче жидкости от насоса одновременно к нескольким потребителям возможности применяемых гидросистем с переливным клапаном и параллельно включенными в работу одноканальными дроссельными регулирующими устройствами ограничены. Практика показывает,что, например при параллельной рэботе гидродвигателей, подаче жидкости к нескольким элементам гидроавтомата, устройствам адаптивного управления, в смазочные устройства, они не обеспечивают стабильную работу механизмов вследствие взаимного влияния давлений и расходов в параллельных потоках как при изменении Енедших, так и внутренних /силы трения, демпфирования, противодавления и т.п./нагрузок, а также вследствие интерференции местных сопротивлений.Ре-гуляторы потока, как автономные аппараты, при работе не взаимодействуют мекду собой и функционируют, не координируя работу системы потребителей в целом; при равенстве давлений потребителя и насоса нарушается стабильная согласованная работа потребителей, происходит рззбалансировкэ настроенного технологического цикла. Причем, в режиме постоянного давления,при дроссельном способе регулирования расхода,гидросистема с избыточной производительностью насоса имеет весьма низкий КПД /не более 0,4/.

Конструктору гидравлических систем есяний раз приходится решать -минимаксную задачу: при минимальном количестве насосных станций обеспечивать максимальные возможности /при заданных ограничениях/ по механизации и автоматизации технологического цикла. Про-

Олеыа создания оптимальной структуры системы обьемнкх гидроприводов с параллельной работой нескольких потребителей усугубляется еще и тем, что промышленное тыо не в полной мере освоены и не выпускаются насосы на расходы менее 0,5Л0~^м3/с при еысоком объемном КПД для ыэловязких жидкостей ввиду проблемы уплотнения рабочих зазоров в подвинных частях насосов. Поэтому, в области иэлнх расходов возможности создания высокоэффективных гидросизтем для одновременного обслуживания нескольких потребителей.в условиях ы нхронизации потоков жидкости■ >используются недостаточно полно и 1' обстоятельно.

'' Гидросистемы с делительными и суммирующими клапанами, исследуемые в данной работе, в отличив от.вышерассмотренных систем не юлько адаптируются к факторам воздействия, но и сохраняют взаим-'" ное соотношение расходов в потоках при изменении давлений путем автоматического.перераспределения подеодимой энергии и изменена внутренних сопротивлений гидромагистралей.

Известно, что создание для гидросистем с одним насосом неслс жных, но эффективных и надежных конструкций'многопоточных делительных и суммирующих клапанов для промышленных целей является вес] ма проблематичным. Даже более простые двухпоточные делительные к; паны, производство которых налажено в США, ФРГ, Англии и других ] сокорэзвитых странах, не удовлетворяют потребителей по надежное!! работы и техническим данным /отсутствуют типоразмеры на расходы менее 0,5.10""^ м3/с в отводе/.. Синтез делительных и суммирующих клапанов на число потоков более двух представляет собой, кэк изе< стно, многовзриантную задачу; в природе нет аналогов подобных ус: ройств. Б связи с этим'вопрос систематического теоретического и экспериментального исследования процесса деления и суммирования 1 Г»"1 ' токов важен как о точки зрения фундаментального анализе,, так и д;

' решения задач прикладного характера. V-' В результате выполнения данной работы разрешена научная про<

лема согласования одновременной работы нескольких разнонагруженн! потребителей от одного нзсоса путем деления потока на равные или пропорциональные части и суммирования потоков.

Цель работы. Повышение эффективности гидрофицироЕэнных испо; нительных органов и других узлов машины в условиях подачи жидкое: от одного насоса к нескольким потребителям за счет перераспредел* ния подводимой энергии с помощью ыногопоточных делительных и суш рующих клапанов, обеспечивающих работу потребителей в широком дш пазоне изменения нагрузок, снижающих уроиень вредных колебаний д(

вления и упрощающих схемное решение гидросистемы.

Задачи исследований.

1. Изучить механизм и гидродинамические явления процессз цепного срабатывания регулирующих органоЕ делительных и суммирующих нлэпанов при делении потока на п равных и пропорциональных частей.

2. Разработать математическую модель системы'управления гидравлическими потоками на базе многопоточных делительных /суммирующих/ клапанов как новых объектов с цепным срабатыванием регулирующих органов, взаимодействующих посредством гидравлического проточного передаточного звена.

3. Оптимизировать схемные решения внутриаппаратных связей и соотношения между количеством потоков, потерей давления и погрешностью деления с целью создания методики расчета многопоточных делительных и суммирующих клапанов с цепным срабатыванием регулирующих органов, отвечающих требованиям заказчика.

Дзть системный анализ потокорзспределения при неравных давлениях в отводах многопоточных делительных и суммирующих клапанов, работающих в системах объемных гидроприводов, гидроэвтомэти-ки, устройствах адаптивного управления и других системах.

Научная новизна работы заключается: - I. В выдвинутой гипотезе о взаимном соотношении расходов в потоках при цепном срабатывании регулирующих органов делительных и суммирующих клапанов в результате последовательного изменения давлений в командных камерах.

2. В прздлоаенной теории делительных устройств, концептуальной и математической модели процесса управления гидравлическими потоками на основе цепного срабатывания регулирующих органов делительных и суммирующих клапанов, которая представлена в виде.гидродинамической нелинейной системы, описанной несколькими теоретико-экспериментальными моделями /статической, динамической, оптимизационной и др./, обеспеченных программами рзсчетз нз ЭВМ.

Новые объективные факты и закономерности, описывающие процесс управления гидравлическими потоками и механизм деления потока на п равных или пропорциональных частей, подтверждены натурными экспериментами клапанов путем осциллографирования переходных и динамических установившихся процессов, дисперсионного анализа погрешности деления и моделирования на ЭВМ, испытаниями разработанных гидросистем в лабораторных и производственных условиях.

3. В создании метода управления потоками на основе эффекта

цепного срабатывания регулирующие органов гидроустройстЕ.

Практическая ценность работы заключается в разработке инженерной методики расчета и оптимального проектирования системы ус раЕления гидравлическими потоками на базе делительных и суммирующих клапанов с цепным срабатыванием регулирующих органов.

В развитие предложенного метода дроссельного деления потока не л частей синтезирован новый вид гидроаппаратуры - многопоточ ные делительные и суммирующие клапаны /а.с. № 983329, № 1129428, №. П3259, Кг 126140/, принцип ^действия которых основан на цепном срабатывании регулирующих органов посредством проточного гидрав; ческого звена, формируемого в процессе пуска гидросистемы автоме тически и работоспособного в условиях интенсивной промышленной эксплуатации гидросистемы.

. Новый вид гидроаппаратуры - многопоточные делительные и су1 . мируищие клепаны, как нормализованные стандартные элементы многс планового назначения, являются элементной базой для разработок 1 дрэвлических механизмов и,устройств, в такие комплектного гидрооборудования на основе многопоточных систем; они придают последним конкурентноспособность и патентную чистоту. С их помощью мои но эффективно решать сложные задачи по синхронизации и регулированию движения нескольких исполнительных органов машин и ыехэни; мов, в том числе вибрационного действия, по автоматизации цикла адаптивному управлению работой ответственных гидрофицированных ; лов, автоматической балансировке шпиндельных узлов и снижению у] вня колебаний машин.

Разработаны на базе многопоточных делительных клапанов гид] системы на малые расходы / 0,16.10"^ ы3/с/ с перепадами давлен; в потоках 0 -.3,5 ЫПе для подачи одинакового или лропорциональн! го нагрузке количества жидкости к нескольким потребителям /в ги; родеигатели, устройства гидроавтоыатики, карманы гидростатичесм опор, смазочные канавки опор скольжения и др./.

Полученные результаты исследований и методики проектирован; гидравлических делительных и суммирующих клапанов и систем на и базе апробированы в проектных организациях и на промышленных пр приятиях /п/я Г4551, Краматорское СПО, кооператив "Элга" при Го мельском конструкторсно-технологическом и экспериментальном инс туте и.др / и использоеэны при создании металлорежущих станков другого оборудования,в учебных целях-по курсам "Гидравлика, гид привод и гидропневмозвтоматика станочного оборудования", "Мэтал режущие станки и промышленные работы" в Киевском политехническо

институте и Черниговском технологическим институте..

Апробация работы. Основные результаты работы доложены и обсуждены на 30 всесоюзных, республиканских и региональных конференциях и совещаниях, на кафедре гидропривода и гидропнеЕмоавтоматики Московского стэнкоинструментального института, кафедре металлорежущих станков и систем Черниговского технологического института,на секции гидропривода семинара по ТММ при Научном Совете по проблемам машиноведения и технологических процессов Российской Академии Наук. Диссертация рассмотрена специалистами кафедры гидрогззовых систем Киевского международного государственного университете гражданской авиации, а также на научно-техническом совете КПП ".Химтек-стильыаш"./ г.Чернигов/.

Разработанные устройства экспонировались на ВДНХ УССР.

Публикации. По материалам работы опубликованы две монографии, две брошюры, более 50 статей и тезисов докладов конференций, получено 12 авторских свидетельств.

Структура и обьем работы. Диссертация состоит из введения, 8-ыи глав и заключения, изложенных на 252 страницах машинописного текста, 10 таблиц, 102 иллюстраций, списка литературы из 112 наименований. В приложении на 67 страницах приведены общие виды делительных клапанов с цепным срабатыванием регулирующих органов, программы расчета на ЗВМ, копии актов внедрения результатов работы и отзывы предприятий.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Глава I. Состояние вопроса, постановка цели и задач исследования

Дэн анализ состоянию вопроса, определены цель и задачи исследований.

S связи с расширением технологических задач и функционального назначения машин структура гидравлических схем усложняется, а насыщение гидроаппаратурой возрастает. Все это сопряжено с учащением отказов е работе гидросистемы и требует для повышения эксплуатационной надежности, наряду с применением диагностирующих средств, расширить исследования, результаты которых позволяют обеспечить создание ноеых более надежных конструкторских решений.

Процессы пропорционального деления потока в следящих и синхронных гидроприводах рассмотрены, в той или инок мере, в работах Га-мынинз Н.С., Коробочкинэ Б. Л., Лещенко З.А., Пересэдько ¡0.3., Федо-

рцв В.А. и др. Исследования многопоточных систем с дроссельным гулированиеы /системы питания гидростатизввних опор/ даны в раб тех Бушуевэ В.В., Пуша В.Э., и др. Вопросы проектирования много поточных гидравлических систем рассмотрены в работах Бердникова В,Б., Чкзлоеэ В.В. и др. Общие вопросы исследования и синтезе у< тройств управления дэны в работах Блзкборна Д.Ф., Бочарова В.П. Крэссовэ И.Ы., Попова Д.Н., Цухэновой Е.А., Домрачевэ А.Ф. и др а делителей-регуляторов расхода для поддержания заданного coothi тения расходов в нескольких параллельных потоках - в трудах Tay-гера Ы.Б., Хруслова Н.И., Яилина Д.Д., Rogez Chan, Gzed sehe (lau, Richard Burton, Victor a Bá eá. Soi va , P. Tano.se. В рвботэх Скрицкого B.fl., Рокшевского В.А., Гуревичз Ю.Д.,Роадес венского С.Н., Полозова A.B., Богдановича Л.Б. и других авторов обобщен отечественный и зарубежный опыт промышленных предприятия по применению двух и четырехпоточных делителей для синхронизации движения исполнительных органов мэшин, согласованных в определен ных допустимых пределах, для обеспечения ряда независимых нанало питания в системах гидроавтоматики. При этом общий подход к оцен ке рассогласований гидродвигателей при параллельной работе с син ронизаторами движений и без них на основе применения аналогово-в числительных мэшин дан R. Panuszко..

Мзслорзспределительные системы на базе ыногопоточных делите льных и суммирующих нлапанов осуществляют не отдельное /как при ¡ раллельной работе регуляторов/, в взаимосвязанное регулирование, обеспечивая заданное соотношение расходов в потоках при различны: нагрузках. Таким образом, в гидравлической системе с одноЕременш работой нескольких потребителей нет ни одного из них, в который жидкость не поступала бы или.поступала в недостаточном количестве и никакие ограничения по нагрузке /в пределах мощности насосной установки/ не нужны. Поэтому делительно-суыыирующие клапаны приме няются Е ответственных машинах и механизмах, например, в летателi ных аппаратах для синхронного выпуска интерцепторов /самолет ТУ-134 и др./.

В настоящее время вопрос управления гидравлическими потоками с помощью многопоточных делительных и суммирующих клапанов глубок не изучен; в литературе отражена лишь часть исследований, посвяще ных ыногопоточным системам на базе дроссельных делительных и сумм рующих клапанов, отсутствует общая теория деления потоков нэп чэ стей. Известный метод деления потока на п. равных или пропорционэ' льных частей на основе параллельного взаимосвязанного управления

о

регулирующими органами с помощью замкнутого пзредаточного згена не получил широкого распространения в промышленности. Известно, что замкнутое передаточное звено вследствие утечек жидкости под.-вераено отнэээы и нуждается г тщательной регулировке и нэледке системы регулирования и подпитии.

Б результате обобщения и систематизации знаний по проблеме управления гидравлическими потоками и процессам дроссельного деления потока на а рэЕншс и пропорциональных частей, изучения вариантов схем и конструкций делителей и сумматоров, разработанных в СНГ и зэ рубежом эЕтором прздлояена классификация ыногопоточных делительных и суммирующих клапанов дроссельного типа.

Глава 2. Разработка методов дроссельного деления потока на а равных и пропорциональных частей

Общие принципы управления гидравлическими потоками на эффекте цепного срзОэтыЕэния регулирующих оргзноЕ при делении потока на а равных или пропорциональных частей с проточной системой передаточных звеньев выдвинуты вЕтором в 1970 году. Техническая идея состо- ¡ яла в том, что е полости корпуса последовательно один за другим ¡ располагаются / а - I/ регулировочных плунжеров для гг -го количества независимых потонов с образоЕзнием переменных дросселей между ■ торцовыми .поверхностями этих плунжерое. При этом Езжную родь'ио . чина ют играть цепкыа процессы взвииодейст'вия плунжеров, не учитываемые теорией и не изученные экспериментально. И лишь десятилетие • спустя е результате всесторонних исследований и сделанных усовершенствований был предлозен метод деления и заявлены в комитет по делам изобретений многопоточные делительные и суммирующие клапаны с проточным передаточным звеном, не имеющие аналогов в зарубежной технике.

Как известно, при параллельно-последовательном соединении нескольких даухпоточных делителей для поддеряэния зэданного соотношения расходов в нескольких потоках потери давления и погрешность деления суммируются: ; £^ = I ,

где üpoSa* и соответственно общие потери давления в

потоке и общая наибольшая погрешность деления; др£ и ~ поте-

ри давления и погрешность давления на одном аппарате; к - количество последовательно^становленных делителей в потоке. Следовательно, с целью поЕшения КПД системы и снижения погрешности деления проектирование многопоточного делительного /суммирующего/ клапана должно проводиться с учетом критериев: &poSu. — дp¿ ; £ .

Ю-

Не первом этапе проектирования для поиска приближенных кон структиЕНЫХ схем многопоточных делительного, суммирующего и дел тельно-сумыирующего клапанов принят эвристический метод Цвикки. Не последующих этапах проектирования конструктивные элементы и параметры клапанов при различных режимах их работы уточнены нет дэми математического моделирования с помощью ЭВМ и эксперимента льного исследования.

Системно-морфологический подход дал возможность исключить из конструкции мвогопоточного делителя традиционное передаточно звено в виде запертого обьемз, изменяющегося вследствие утечек рабочей жидкости.

На основе единого подхода /применение проточного передзточ ного звена/ разработано несколько исполнений делительных и сумм рующих клапэнов с постоянными и регулируемыми еходными дросселя ми, в том числе с функциями гидравлического управления по давле нию и электрического управления по положению. Отличаясь друг о друга по внешнему виду, делите'льные клапаны /рис.1/ имеют, Емес с тем, общий конструктивный признак - цепное срабатывание регул рующих органов. Проточное передаточное з;*ено образуется в клапз' нах автоматически при включении в работу гидросистемы; не подае] кено отказам и не требует какой-либо настройки в течение всего срока эксплуатации гидросистемы, что повышает надежность' послед ней.

Исследованиями гидродинамических явлений в командных камер! и передаточных звеньях установлено, что для синтеза еысокоточньс делительных клапанов необходимо обеспечивать идентичность геоме: рических форм дросселирующих кромок плунжеров и рабочих окон,ум< выдать разность квадратов скоростей жидкости в рабочих окнах,ш мизировать площадь дросселирующего кольцевого участка торца плу1 жерэ, не применять глухих номандных камер.

Понижение давления е окрестности рабочего окна обусловлива? погрешность деления -с -Р( V^ - vi)fi

4 FaP*p * /I/

где V* и Vs - скорости жидкости в рабочих окнах менее нагруженного и более нагруженного отводов клапана, F* - площадь пониженного давления на кольцевом участке е окрестности рабочего окна, Г - площадь кольцевого участка на торце плунжера, - neper давлений на входном дросселе.

Разность давлений в командных камерах с учетом потерь дэЕле ния на кольцевой щели при давлении в менее нагруженном отводе

р<

В

{,56,

г"ПЕГ О Я*

^7Г

Ь+я*

й

А

а)

в)

г)

т-Г «-—

Рг Ргйр Я-^А-Зйр'

д)

е)

ис. I. Принципиальные схемы делительных клапанов: а - плунжерного типа, в - мембранного типа, г - с мембранным корректирующим устройством, д - с плунжерным корректирующим устройством, б - структурная схема одноступенчатого клапана, е - структурный график взаимосвязей командных камеи; I, П - ступени деления.

рнн = 0 ра^'э

Ь.л .

к ^ Г 2 Ел й/йо .

21 га ЧНо /2/

Н'ЩЧ*?]

где Й и й0 - радиусы кольцевого участка на торце плунжера.

1!з выражения /2/ следует, что при разность дэЕле-

...... рг-рн и> следовательно, погрешность деления уменьшаются. Экспериментальные проливки жидкости выполнены при ширине дро сселирующей кромки 0,1 мы. "Г " Концептуальное решение проблеш деления потока на л равных '~или пропорциональных частей основывалось на предположении о зако - номерной взаимодействии регулирующих органов не только в статическом состоянии, но и с динамических позиций.

Глава 3. Динамика цепного взаимодействия регулирующих органов делительного клапане

Процесс цепного срабатывания регулирующих органов клапана щ 4 возмущэющем воздействии в потоках основан на последовательном изменении давления в командных камерах и безотказной работе передаточного звена, не требующего какой-либо наладки и настройки при эксплуатации клапанов.

В отличие от известных методов расчета ыногомассовых систем, предложенная математическая модель нелинейная; "она учитывает нелинейную зависимость расхода от перепада давления не входных дрос селях, нелинейное демпфирование, обусловленное вытеснением жидкое ти через рабочие окна /выходные дроссели/ переменного сечения, су хое трение, а также отражает динамические процессы как при ступенчатом увеличении нагрузки в отводах клапана, тек и при высвобождении регулирующих органов от нагрузки с последующим выравниванием давлений в командных камерах с учетом сжимаемости жидкости.При ' этом математическая процедура расчета переходных процессов имеет цепной вид: перемещение, скорость, ускорение и давление последующего плунжера проводится на основании динамики предыдущего плунжера.

1 Математическая модель цепного срабатывания регулирующих органов делительного клапана при ступенчатом уменьшении нагрузки в менее нагруженном отводе 1У /сы.рис.1,8/ выражается системой нелиней ных дифференциальных уравнений. а

л р у

у* + - УгЛ.Уг ) " Р»(Уг,У*, * 1Б > /3/

где , Чь , Ул , Уг, у3 , У<, Цъ, ^ - соответственно

ускорения, скорости и перемещения регулировочных плунжеров; /?-приведенный коэффициент жидкостного трения между плунжером и корпусом; т - масса плунжера; То - сила сухого трения.

Струнтурно-фуннционэльнэя схема действия делительного клапана, составленная без учета времени Т1 и "^г запаздывания моментов стрвгивзния плунжеров показана на рис.1,6, где р^^.-.р^Ь) -давления на торцах плунжера в момент переходного процесса; Ч-, , - перемещения плунжеров.

Графическая интерпретация перемещений плунжеров 2,4 и 6 в момент переходного процесса при постоянных нагрузках в отводах 1-Ш показана на рис.2,а.

На 1-й стадии переходного процесса плунжер б перемещается /кривая у3 /, а плунжер 4 неподвижен, что отражается уравнением . неразрывности /4/.

а - а ? • Уг • ^

Уз ' ■ , к/

Уъ Ф- Уг *, /5/

Нъ- УзР^УгГ;

а • Уз = А /б/

+ Уъ = о /V

Через промежуток времени , при понижении давления р3 на величину большую, чем отношение Ь/р , приходит в движение плунжер /кривая Уг /. Б силу неравенства скоростей плунжеров 4 и б (у3ф уг) расход в окне 9 на П стадии переходного процесса определится по формуле /5/.. При выравнивании скоростей на Ш этапе переходного процесса можно принять, что расход через входной дроссель 5 равен расходу через рабочее окно 9 /формула б/. При остановке плунжера 6, но перемещающемся плунжере 4 /1У стадия/ еще некоторое время происходит повышение давления р3 вследствие увеличе-. ния расхода в окне 9 /формула 7/.

Аналогичным образом спустя некоторое время Тг , исчисляемое от начала движения плунжере 4, придет в движение плунжер 2 /кривая 5Л /.

Численное решение уравнений /3/ показало, что при анализе дви жения регулирующих органов силзми давления жидкости на их торцы /активный период переходного процесса/ необходимо учитывать пассивный период еосстэноблзния давления е командных кзыерэх, обусловленный сжимаемостью жидкости при очень малой скорости движения ре-

в)

Рис. 2. Изменения в процессе движения регулирующих органов клапана (при ступенчатом уменьшении давления в отводе): а - пути; б, в - давления в командных камерах; Ру и р8 - давления на первой и второй ступенях деления; б - осциллограмма; в - расчетный график.

гупирующих органов. Восстанови тельный период характеризуется изломом переходной характеристики давления в командной кбмере /рис.2,б/, что накладывает ограничения на область применения делительных клапанов низкочастотным диапазоном колебания давлений. Общее время переходного процесса клапана равно

Iе г,+ Т г + Ьк* 13 ,

где £3 - время перемещения последнего /при цепном срабатывании/ плунжера, определяемое в результате решения уравнений /3/; -£сж - Бремя сжатия жидкости в передаточном звена;

Рч1

Г C¿Pl__B*LZ ./

Р<с<5|

I \íl7¡£TpZ

rivü/Тлг

-/8/

~t/i \ ^ LslE*Pe,m I N/L2 |E - ptt(S)

rze C=.)bVa , m=M/N , n.--1¡Ñ 4 4f-Kd b , А-/сЩр Ifép ; p - коэффициент сжимаемости жидкости; - обьем сжимаемой

жидкости; и Рас - начальное и текущее давление в передаточ- -. ноы звене. -

Методика определения коэффициентов H¡ N, l2 ',E дана в работе..Время сжатия жидкости, определенное без учета деформации трубопроводов по формуле /8/, составило 0,06 с, замеренное экспериментально - 0,08 с.

Передаточная функция регулирующего органа с учетом времени его запаздывания принимает вид

\ у,- Ч K¡/eH~ Lu3Ti)í1'¿coTz), . .

WfLa) = 1

где T, , Тг ~ постоянные Бремени; Куе - коэффициент усиления; ю - угловая частота колебаний.

Разработана программа расчета нэ ЭВУ для вычисления усиления амплитуды М(ш) - Кче JN1 + Т/ м2 \J 1 * Tf со*) и сдвига фазы f(co )=<оГ *axcigTtu3 +áxctg т2со . Полученные амплитудно-частотные, фэзо-чэстотные и амплизудно-фээмые характеристики показывают, что канал регулирования расхода е отЕоде представляет собой, как и регулятор в целом, апериодическое звено второго порядка с вещественными отрицательными корнями характеристического уравнения. При увеличении частоты изменения давления в отеодз амплитуда перемещения регулирующего органа уменьшается.

Осноеныз параметры клап&нэ - диаметр и масса плунжера, длина

рабочих поясков, диаметр и длина демпфирующих каналов внутри плунжере, размеры рабочих окон для получения апериодического движения плунжера при переходных процессах выбираются исходя из уело-

7ТТРГ [^г^ь'Иь^р] , 5>де Л,Л',Ь,Ь' - коэффициенты, зависящие от размеров и формы рабочих окон и перепада давлений на них. '

V , глаВа Погрешность делания потоке на равные и пропорцио-.СС.1'' ' ..; ! ьальные части в установившемся и неустановившемся ■ '* ' режимах"'1

1 -."*;, Статическая модель многопоточного клапана определяет связь \<Л |" меяду давлениями, расходами, перемещениями регулирующих органов з установившихся режимах, в том числе на основе дисперсионного анализа погрешности деления. Полагаем, что плунжеры перемещаются бе; заеданий и заклиниваний при перепаде давлений на их торцах, веди-V .■ чина которого не превышает потерь давления на входных дросселях. '' .. Это допущение', согласуясь с принципом действия делительного и су! ~>;•■. мирующего клапанов и техническими возможностями их изготовления, позволяет множество комбинаций "плунжеры-нагрузка" свести к знвл! .- зу работы более нагруженной /опорной/ ветви и менее нагруженной

ветви.

Расходно-перепэдные характеристики ^-/р0-р„5\и (р0-р„„) где^? ¡- расход жидкости е Еегви, рнВ - давление е более нагруженном отводе, рнн - даЕлениз в менее нагруженном отьоде позеол* ют установить зависимости скорости движения синхронно работающих . . , двигателей от нагрузки, определить область рационального использс вания клапанов по расходу, потерям давления и погрешности деления Относительная погрешность % деления потока в установивие* д. ся режиме при отсутствии перегечек в рабочих зазорах

"" у = Мдр<гР ~ & Ч

кй-:-. Vдр</р-&ргр 1 ¿(ро-рнь) *

■с где Ар<?р - перепад давления на входных дросселях; дртР-нечувст-

■ Еительность действия клапана, Д 9/Ж(ро-рш) ~ гРаДиент измене

•* = '" 'ния расхода £ по перепаду давлений р0-рнв » определяемый наклоном кривых расходно-перепадных характеристик. - ' Для плунжерного клапана /рис.1,а/

У. - -Г- '

где Тс - сила трения; ^ - площадь плунжера; Л - число по токов.

Погрешность деления мембранного делительного клапана зависит. от упруго-деформационной характеристики мембраны.

Нечувствительность клапана /рис Л,в/ Ар1Р-р<-рг .Давление в командной камере более нагруженного отвода р^сопъц Давление в командной камере менее нагруженного отвода I

р2= тф°„- »*-«'>

2 tu. R/Rol

где R0 , ñ , Яы - рвдиусы мембранного блонэ; и х - жесткость и перемещение мембранного блока.

Если рня - р»« i ю Pi~Pz , Км х = о и деление потока на равные части происходит без ошибки.

Разработан метод повышения точности деления потока на л. частей с помощью корректирующих устройств, выполненных в виде параллельно соединенных двухпоточных делителей на первой ступени деления /рис.1,г; 1,д/. При силе трения Т= др'/F на каждом регулировочном плунжере /рис.1,д/ наибольшая разность давлений в командных камерах составляет: на второй ступени лрТР - злр' jpm. 1,е, нижняя горизонталь/, на пергой ступени ¿/>тР ~ 2др' /рис.1, е верхняя горизонталь/. В силу условия неразрывности потоков, погрешность деления уменьшается в 1,5 рззз. Причем, если плунжерам первой ступени придать вращение или осциллирование, погрешность деления уменьшается дополнительно.

Разность давлений в командных камерах на первой ступени мем-бранно-плуннарного двухступенчатого клапана /рис.1,г/ при P-i >Рг ~>Ръ~?Ра составляет

V,/9/

где Т - сила трения на плунжере второй ступени, F, FH , Fc соответственно эффективная площадь плунжера, мембраны и сопла.

Анализ уравнения /9/ показывает, что двухступенчатая схема деления уменьшает погрешность по сравнению с одноступенчатой схемой приблизительно в 3 раза.

Абсолютная погрешность делительного клапана /рис.1,д/ при q. = 67 см3/с вырааэется на основа однофакторного дисперсионного анализа уравнением вида

Л

у = 2,92 - -1,17лрн + 0,54 Apí,

где Aq - разность расходов е-отводах, сы3/с; дрн - разность

lui

давлений в отводах /МПа/ при любой* комбинации нагружения отвод

Арн é 3,5 МПа . • '

Для автоматизации вычислительных операций по дисперсионно анализу разработана программа расчета на Э£М, включающая peinei системы уравнений методом Гаусса.

Относительная погрешность четырехпоточного делительного i ля при расходе 67 см3/с и перепадах давлений у потребителя 0 ^ МПв не превышает 3.% для мембранного и 7 % для плунжерного ко£ тирующих устройств и тем .меньше, чем больше расход жидкости.

Рассмотрены пути перетачек жидкости в рабочих зазорах од£ и двухступенчатых делительных клапанов. Рабочие зэзоры при aaj ной'разности давлений лрн можно корректировать из условия комш ции ошибки деления, возникающей вследствие действия гидродина! сних сил жидкости, соответствующим выбором расхода утечек qyi площади Çjp проходных сечений входных дросселей по формуле

; -Bfhsiip, t^-^Lià + кЧ>р(Ра _р<. |М)

где. В - 2J.3\FÇj0£9 . . - ¿ - коэффициент расхода

р - плотность жидкости; в - угол наклона струи жидкости к < плунжера.

Полученные при численном решении нелинейного дифферента: го уравнения /3/ перемещение уъ , скорость У} и зависимости P¿,-f(í) позволяют, принимая в расчет конечные разности мени перемещения плунжера /шаг д± /, определить максимальную грешность деления /разность объемов жидкости, поступивших в б< и менее нагруженные,ветви в переходном процессе за гремя t кэк

к

л V — 21 aV¿ уп F , ,

где aVí - ошибка деления на I - ом участке зависимости^ = К - количество участков интегрирования, у„ - рабочий ход п: sepa 88 время t .

Приведены расчетные зависимости для определения разности ходов в отводах делителя в функции частоты периодического изм< ния давления в отводе с учетом сухого трения и гидродинамичео сил. С увеличением частоты эта развость возрастает, при этом : новившемуся процессу колебания регулирующего органа соогветст] и установившаяся динамическая погрешность

Глава 5. Вопросы проектирования и оптимизации пзрэыетров многопоточных делительных и суммирующих клапанов

Рассмотрены задачи проектирования многопоточных делительных /суммирующих/ клапанов; они многокритериальны: с одной стороны желательно уменьшить погрешность деления, например, за счет уменьшения погрешности изготовления входных дросселей, увеличения перепада давлений на входных дросселях, уменьшения ненуьствитель-ности рабочего органа; с другой стороны желательно увеличить КПД делителя, уменьшить колебательность рабочего органа, увеличить количество отеодов и др.

Наибольшая погрешность делителя в установившемся режиме представляет собой сумму следующих составляющих:

£ = Ел? '

где ¿Глр - погрешность, обусловденная разностью давлений на торцах плунжеров-регулирующих органов делителя; - погрешность,обу-

словленная перетечками жидкости в рабочих зэзорэх регулирующих органов; *" погрешность, обсу лов ленная отклонением геометрических форм и размеров элементов делителя от номинальных размеров.

Оптимизация конструкции многопоточного делителя по критерию погрешности деления сеодится к отыснэнию /при наложенных ограничениях/ таких значений параметров, которые дают минимум целевым функциям разности давлений лр - &р(т,5,н), пзретечек жидкости

Ay=b<¡(d„,z,F.3,&?H\* геометрической погрешности .

где Т - величина силы трения -в плунжерной паре; S - шаг присоединения отводов первой ступени к командным камерам Еторой ступени; Й - гидродинамическая сила; dn - диаметр плунжера; 2 -диаметральный зазор в плунжерной паре; juj - коэффициент динамической вязкости рабочей жидкости; лрн - перепад давлений на уплотняющей перемычке; - диаметр диафрагмы постоянных еходных дросселей; h - ширина дросселирующей кромки выходных переменных дросселей.

Оптимальное соотношение между числом потоков п. , расходом Ч в отводе и перепадом дэгления Apdp на входном дросселе установлено на основе аддитивного критерия оптимальности:optx-~ --/пах » где xi - честные нормированные критерии, к-число критериев. При этом уравнение баланса'ошибок составляется на основании требований -заказчика с учетом числз отводов п и перепада давлений нэ постоянном дросселе дрвр

р .4 Pép™** + г а * £ ~ г

ЛРЗр Сз fc, 1

где - относительная погрешность деления, приходящаяся к ницу перепаде давлений лргр ; Ъг ~ ПРИР°СТ относительно грешности деления на один поток; - относительная погрей обусловленная погрешностью изготовления входных дросселей; щая погрешность деления, являющаяся ограничением для частны хериев.

Методике определения максимальной сушь» честных иритер оптимальных значений арэр , , п-орь приведена в рабо •Наименьший перепад давлений на входе делительного клапана и лее нагруженном отводе при котором деление будет происходит данной точностью у. ^

Иссдедогано влияние жесткости мембран на колебания дав; в командных камерах одноступенчатого и двухступенчатого дел ных клапанов /рис Л,е,г/. Рекомендуется мембраны изготзелие; листоеого материала /толщиной 0,1 мм/ марок 18ХНЮТ и ЗбНХТ]

Дан анализ влияния площади проходного сечения и; формы ] оков на крутизну,регулировочных характеристик, быстродейств! динамическую погрешность делительного клапвнв. Кольцевая фо] нэ, образованная торцами плунжеров и цилиндрической расточко) рпусе, обеспечивает на рабочем участке регулировочной харак: тики как высокую чувствительность по давлению, так и наиболз коэффициент усиления = с(/знпо нагрузке при постоянно! ходе. Кроме того, она обеспечивает меньший "холостой ход" ш

Ширина "в" рабочего окна в менее нагруженном отводе и } ние р2~в командной камере при максимальном коэффициенте уши находятся по формулам.

. I Ро . з п

& ®\J Ъа*р0-Аагрим 1 Р^ТР0 '

где й- —jji"- ; dn - диаметр плунжера, ¿¿¡> - диаметр входного селя. Если рнм=о , то ¿| = • Установлено, что для д ширины окна течение жидкости при наибольшем и наименьшем рас делителя /10 и 4 л/мин/ является бескавитационным.

Оптимальную структуру Енутриаппаратных связей предложен делять с помощью структурных графиков взаимосвязей командных /рис.1,е/. Минимум погрешности деления при заданной зоне неч тельности плунжеров обеспечивает схема многопоточного делите клапана, характеризуемая симметрией структурного графика и н

шим числом неперзкрещиЕзющихся линий связи. При делении потока на четное число частей сна имеет место при шаге Э= Л./2--Г , где п. - число разделенных потоков.

Глава 6. Исследование системы объемной гидропередачи

с делительными и суммирующими клапанами Использование ыногопоточных делительных /суммирующих/ клапанов в гидравлических системах машин без обратной связи является эффективным тогда, когда относительная погрешность делителя^—гтйп*

Выполнены теоретические и экспериментальные исследования по определению рассогласования движений поршнай гидроцилиндров при постоянных нагрузках, а тайне при переменной нагрузке на одном из них Р = Р0+В$'шаз1/Ро - постоянная составляющая нагрузки, Б и<о -амплитуде и угловая частота переменной составляющей нагрузки/.Так как время срабатывания регулирующих органов делителя на порядок меньше времени переходного процесса поршней, погрешность д V/формула Ю/ не учитывалась.

Если со * о , то вкражение для рассогласования поршней в установившемся режиме имеет вид

Ух а от <1 У; апЕоСг

ст

а 21 аа2

где Vi , V» ~ скорости поршней гидроцилиндров /более и менее нагруженного/, зависящие от расходов 3г и Q.6=G¡ií-í+Eb где Е, - относительная погрешность деления в установившемся режиме и эффектив-' ных площадей поршней. Второе слагаемое в формуле /II/ определяет величину рассогласования поршней, обсуловленную сжимаемостью и утечками жидкости в гидроцилиндрах", распределительных золотниках и делителе при рабочем ходе за время t . .

При £о Фо установившееся динамическое рассогласование определено с учетом динамичесной погрешности , которая зависит от частоты изменения нагрузки и нелинейности расходно-перепвдной характеристики входных дросселей.

Если Pi = p. = р„ , а конструкция гидроприводов I и П идентична, -то периодическое рассогласование

£li) ntp = (A^'Sia rtt - A2e'-Lcos r-^* Bj- /I2/

- ( A3 Sin. col + А/, соS co-L* &2) . Периодическое рассогласование поршней, обусловленное собственными колебаниями гидроприводов, в период разгона уменьшается до минимума.

Собственные /свободные/ колебания поршня независимо от их происхождения с течением Бремени затухают, на что указывает множи-

•'■ ' тель в формула /12/, где «t - отрицательное число. Остах

периодические рассогласования, обусловленные вынужденными ког ниями поршня в установившемся режиме. Амплитуда А5 вынужденнь лебэний поршня, а следовательно, амплитуды А3 и Ай завися! массы приводимого г движение механизма и жесткости гидропривс • ; Так как значения параметров А^Аг.В, ,Ва малы, их целесообраг учитывать в отдельных случаях, например, при расчете приводо! - таллорежущих станков для отделочных механических операций, w лебания поршня - исполнительного органа станка влияют на шерс : ватость обрабатываемой поверхности.

Теоретические выводы о динамическом рассогласовании пори "■ , гидроцилиндров проверялись экспериментально. - Глзеэ 7. Разработка и исследование маслораспределительны

систем с дроссельным управлением на базе многог точных делительных клапанов При подаче жидкости от одного насоса к нескольким неравн нонагруженным потребителям схема установки делителей Елияет и разность расходов е отеодзх. . - -

Параллельное уклю^ение многопогочных делителей /тзбл.1. мэ 1.1/. Если давления pui и рН5 в более нагруженных отводах.п го и второго делителей не равны, т.е. рь~£.р0- рнъ » 10 Р8С в отводах первого делителя меньше расходов е отводах Еторого теля, при этом погрешность деления без учета нечувствительное плунжера рэенэ: ^_ (рн, - р»5) к2(2

в режиме H-coast rg -

L2" 2а J

в режиме р- coast f- Д-_

Анализ выражений /13/ и /14/ показывает, что при одной и же сумме расходов б = <£,+ расход в более нагруженном отводе ньшэется до нуля разности давлений tp* = /<2f2в режиме и при разности давлений &рй=в.3//<к*{г е режиме p-coast.

Параллельно-последовательное включение делителей /см.тэб схема 3.1/. Для повышения точности деления и исключения взэим влияния потоков при изменении давлений подачу насоса с помощь двухпоточного делителя деляг на две равные части, которые нэп ляют в параллельно установленные четырехпоточные модули. При решении системы питания погрешность формируется каждым делите в пределах его паспортных данных.

Если £ = /£м- относительная погрешность четыре,

точного модуля/, rf _ t I mi ~ коэффициент потери точност

К расчету погрешности деления при параллельном и параллельно-последовательном соединении делительных клапанов

Таблица I

№

п/п

Схема включения клапанов

Схема замещения

Графики разности расходов_

Л.

0

г 4

О ) и:

Твг

ц

А

(>

Кг

и

44

л-ь

оеь иуета §м_

?<1

)\)

(К

Ш %

ш

): )( >

Д.

( К

4

к

4

Ч"

£

г

г

м

¡Металл,

щк уж

си

Ъ

М У

м %

): )

П( )

тырехпогочным делителем относительно даухпоточного/,то общая грешность деления равна , л .

Коэффициент потери точности тем выше, чем больше накоплз1 разность давлений в командных камерах делителя. Для плунжерны: лителей ориентировочно т4 = 2-гЗ.

Общий делитель на суммарное число потоков /ст.тэбл.1, сх; 4.1/. Если принять коэффициент потери точности восьмипоточным лителем относительно четырехпоточного таким же, как и в преды;

случае, то относительная погрешность общего делителя

^ = м . 4

Сравнивая выражение /15/ и /16/, замечаем, что при одина! значении параметра меньшую погрешность имеет схема с пзрзлле но-последовательным включением делителей. Однако, вследствие с мировэния потерь давления в последовательно установленных гид; лических сопротивлениях, КПД схемы ниже, чем у общего делителя тому же, конструкция последнего постоянно совершенствуется и * фициент может быть значительно снижен.

В главе приведены расчетные зависимости для определения с щения шпинделя стенка и жесткости гидростатической опоры при г годе жидкости от ыногопоточного клапане в режимах р*сая1и й=сс; с учетом погрешности деления. Показано, что.регулируя проходно сечение входного дросселя, обеспечивают требуемую толщину мзсл ного слоя в гидроопоре как за счет использования запаса произв тельности насоса /режим р=сол«¿/, мн и в результате лерерэспр деления расходов в потоках /режима 3=солг±/.

Разработаны две системы питания. Одна из них на базе дели льного клапана с плунжерными корректирующими устройствами, пре значенная для гидростатических шпиндельных подшипников тяжелых станков с расходами в каждом кармане£^1,5 л/мин; другая - на зе делительного клапэна с мембранными корректирующими устройст ми, предназначенная для легких и средних станков с расходом в : ждом кармане 1,5 л/мин.

В рамках научно-технической программы 016.10 "Принципы со дзния пылестружкоудаляювдх систем" разработан с применением де, теля-ЕИбраторз резцедержатель новой конструкции со встроенным : броприЕодом для дробления стружки и устройством демпфирования вредных нолебэний, который обеспечивает шероховатость обрзботк! На- 0,5 мкм и Еращающийся центр на гидростатических подшипника: со встроенным в хвостовую часть делительным клапаном. Также с

применением делительного клапана разработано устройство для автоматической балансировки шпиндельных узлов с обрабатываемой заготовкой. Поворот неуравновешенных диенов силами жидкостного трения из положения оппозитного расположения в сторону компенсации дйсбалан-сного груза обеспечивает снижение амплитуды колебания флзнца шпинделя до 2,5 мкм, при этом для формирования управляющего воздействия нз корректирующие массы не требуется датчик измерения вибраций задатчик допустимых колебаний, устройства усиления и сравнения фактических колебаний и заданных.

Глава 8. Экспериментальное исследование делительных клапанов и ыногопоточных гидросистем \ "I

Экспериментальное исследование включало в себя круг вопросов, связанных с проверкой теоретических зависимостей положенных в основу расчета многопоточных делительных клапанов и их элементов.Определялись расходно-перепадные характеристики, погрешность деления, потери давления в функции расходз, нечувствительность действия, регулирующих оргзнов, исследовалось вращение корректирующих плунжеров при изменении расхода и давления, Елияние глухих камер в передаточном звене нз работоспособность клапанов, упруго-деформационная характеристика мембранного блока, изменение расхода в функции открытия рабочего окнз и перепздз давлений при малой ширине кольцевой щели, переходные и чзстотные характеристики клапанов, рассоглзсовзние поршней гидроцилиндров, нагрузочная способность и жесткость гидростатических опор при подводе масла через делительные клзлзны и др.

В непосредственной связи с вышеуказанными исследованиями проводилась экспериментальная рйботз по созданию и отладке конструкций четырехпоточных модулей делительных клапанов, предназначенных для использования в промышленном оборудовании, корректировались рабочие характеристики опытных образцов клапанов, уточнялись их технические параметры, к числу которых относятся: рабочее давление на входе, диапазон расходов и перепад давлений в отеодэх, относительная погрешность деления.

Единая методика испытаний и обработки экспериментальных данных на основе дисперсионного анализа позеолили определить влияние перепада давлений в отводах &рн на погрешность деления для нескольких исполнений делительных клапанов с проточным передаточным ЗЕеном. Разность давлений в отводах определялась как лрн=рап-рс • где роп - опорное давление в более нагруженном отводе, - дзЕле-

нив в испытываемой отводе / о < picp0n /; в Других отвод давления устанавливались нулевыми.

Экспериментальное исследование рассогласований поршней в таноЕйЕшихся и динамических режимах выполнялось с помощью да1 ког углоеого перемещения /а.с.978129/. Для определения несущ! собности и жесткости шпинделя при подводе масла в гидростати1 опоры черев делительные клапаны использовали электромехэниче« динамометр - двтчик из комплекта УДМ-1200 /ВНИИ/, динамометр -3-1 и индикатор часового типэ е ценой деления I мкм.

Измерения шероховатости и некруглости обработанных цилие ческих образцов выполнены на приборах S5P и MFU7 фирмы pezi /ФРГ/ и приборах отечественного производства.

Амплитуда колебаний шпиндельвого угла замерялась с помощ бесконтактного светоЕодвого оптиковолоконного датчике относит ных колебаний ФСП-I и пьезоэлектрического датчика абсолютных ; баний КД-35 с интегрирующими усилителями.

Замер температуры нагрева станка производился терморезис: ыи КЫТ-17, включенными в ыостоЕую измерительную схему.

, ' - ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ .

1. В результате выполненных исследований и разработок ра: иена научная проблема согласования одновременной работы hockoj рззнонзгруженных потребителей от одного насоса путем деления г ка на равные или пропорциональные чести и создан новый вид гад аппаратуры - многопоточные делительные и суммирующие клапаны промышленного использования. Предложены новые системы питания ростатических опор, подверженных экстремальным нагружениям в д терменировэнных и стохастических условиях их работы. Разработа устройство и технология автоматической балвнсировки станочных : ндельвых узлов при лезвийной обработке неуравновешенных звгото: и шлифовании кругами с управлением от гидростатической опоры и голоточного делительного клапана, что уменьшает в 8-10 раз еи6] ции от дисбаланса обрабатываемой заготовки или шлифовального щ га, при этом для формирования управляющего воздействия нэ корре тирующие массы не требуется датчик измерения вибраций, задатчик допустимых колебаний, устройства усиления и сравнения фактичесн колебаний и заданных. Техническое решение по автоматической бал сировке защищено патентом и направлено через ВНТЙцентр в Банк я мышленной и технологической информации по промышленному рэзвити /БТПЙ ЮНЙДО/.

2. Предложен, всесторонне обоснован и доведен до прэктичес;

го применения универсальный метод дроссельного деления потока нз л рэвных и пропорционэльных частей и суммирования потоков, з системах объемного гидропривода, гидроэЕтомзтики и смазки машин на основе цепного срабатыЕЗния регулирующих органов с помощью проточного передаточного звена, не подверженного откзззм.

Проведенные исследования подтвердили гипотезу о взаимном соотношении расходов при произвольном изменении давления в отеодэх делительных и суммирующих клапанов, рзботэющих нз принципе эффекта цепного срабатывания регулирующих органов. Проточное передаточное звено, формируемое автоматически в процессе пуска гидросистемы, является безотказным в работе, что повышает надежность делительных и суммирующих клапанов в условиях интенсивной промышленной эксплуатации.

3. Разработана концептуальная модель процесса деления потока на равные и пропорциональные части и математическая модель многопоточного делительного /суммирующего/ клапана, как нового объекта, выполненного в виде нескольких тел, имеющих цепное взаимодействие посредством энергии жидкостного передаточного ЗЕенэ.

Процесс управления потоками, как математический объект исследования, представлен в виде гидродинамической нелинейной системы, описанной несколькими теоретически-экспериментальными моделями /статической, динамической, оптимизационной и др./, обеспеченных программами расчете на ЭВМ.

Работу делительных и суммирующих клапанов с проточным передаточным ЗЕеном в установившихся режимах предложено представлять, при помощи рзсходно-перепэдных характеристик - семейства гетвей па-рзбол, выражающих ззеисимость расхода от перепадов давлений у клз-пэнэ в более нзгруженном и менее нагруженном отводах, крутизна которых определяется параметрами входных дросселей и рабочих окон. Такие характеристики позволяют определить область рационального использования клапанов по расходу, перепаду давлений, относительной погрешности деления /суммирования/ и являются инструктивным материалом для конструкторов и эксллузтэционниноБ по выбору и применению нужного типоразмера и исполнения клзпзна.

Погрешность деления /суммирования/ потоков л установившихся рекимзх ззеисит от разности дзЕлений е комэндных кзмерзх делителя, угла нзклонз криеых рзсходно-перепэдных хзрзктеристик в более нагруженном отводе и от расхода жидкости в отЕоде.

5. Предложенная теория делительных устройств и методика их про. ектирования позволили оптимизировать основные параметры разработан-

¿е

пых делительных и суммируюцих клапанов. Оптимизация конструктивного решения клапана для деления потока на л. частей по критерию погрешности деления сгодится к отысканию /при наложенных ограничениях/ параметров, дающих минимум целевым функциям разности давлений в командных камерах и расхода в отьоде при ограничении числа потоков. Рациональное соотношение между числом потоков«расходом и перепадом получено с помощью аддитивного критерия оптимальности путем решения уравнения баланса ошибок.

6. Рэзрзботан способ повышения точности деления потока нал частей с помощью корректирующих устройств, выполненных в виде параллельно соединенных двухпоточных делителей.

Относительная погрешность четырехпоточного модуля в диапазм расходов /0,16 - 0,67/ * Ю~\3/с и перепадов давления 0-5 МПэ не превышает 3 % для мембранного и 7 % для плунжерного корректирующих устройств.

7. На осноге метода операционного исчисления предложена мате мэтическэя модель синхронного привода с делителем потока, которая позволяет определять как рассогласование в установившихся режимах так и от действия динамических нагрузок, а также периодическое рассогласование, обусловленное собственными колебаниями гидропривода и даны примеры расчета с постоянным и переменным объемом сжк мзеыой жидкости. '

По результатам исследования потокорэспределения с параллель-льным и пзраллельно-последоЕ8тельным соединением многопоточных де лительных клапанов в условиях нагружения потребителей и изменениг давлений в потоках предложены эквивалентные гидравлические схемы замещения, которые позволяют моделировать работу гидросистемы в статических и динамических режимах.

8. Методический материал по проектированию и эксплуатации де лителей и сумматоров потоков, изложенный в монографиях и других публикациях автора, использованы при проектировании гидравлически систем металлорежущих станков и других машин на промышленных пред принтиях и в учебных целях в вузах.

ОсноЕные результаты диссертации опубликованы е следующих работах:

1. Сэхно Ю.А. Многопоточные гидравлические делители. - М.: М шиностроение, 1988 - 158 с.

2. Сахно Ю.А., Таугер М.Б. Гидравлические делители и суммато ры потоков. - М: Машиностроение, 1972 - 103 с.

3. Сахно Ю.А., Хэлимон Ф.Ф. Дроссельные многопоточные делите

г 9 •• !

I

1

ли // Гидропривод и гидропневыоэЕтомзтика: Респ.межвед.нзучн.техн. I сб. - К., 1983-19 - с.37-42. - '

4. Сзхно Ю.А. Выбор и оптимизация схемы ыногопоточного делителя // Вестник машиностроения, 1984, Х> Ю - с.21-24.

5. Сахно Ю.А. К вопросу синтеза многопоточных делителей // Гидропривод и гидропневмозЕтомзтика: Респ.межЕед.научн.техн.сб.-К., 1986 -» 22 - с.42-45.

6. Сахно Ю.А. Разработка и исследование ыногопоточных делителей мембранного типа / Проектирование и эксплуатация промышленных гидроприводов и систем гидропневмоавтоматики. Пенза: ПДНТП, 1988-с.83-84.

7. Сахно Ю.А. Анализ работы гидравлического делителя потока при переменной нзгрузне на выходе // Гидравлические системы металлорежущих станков: ИежЕузовский сб.научн.трудов / Под ред.О.Н.Трифонова, - М., 1979 - Вып.4 - с.99-106.

8. Сахно Ю.А. О динамике делительных клапанов // Машиноведение, 1968 й 3 - с.34-37.

9. Сахно Ю.А. Переходные и частотные характеристики мембранного регулятора на П. потокое. // Гидравлические системы металлорежущих станков: Межвузовский сб.научн.трудов / Под ред.О.Н.Трифонова. - !А., 1987 - Вып.9 - с.55-63.

10. Сахно Ю.А., Халимон Ф.Ф. Дисперсионный анализ точности де ления потока на п частей // Гидропривод и гидропневмоавтоыатика : Респ.меквед.научн.техн.сб. - К., 1985 - 1 21 - с.51-55.

11. Сзхно Ю.А., Хзлимон Ф.Ф. Многопоточный делитель потока. Информационный листок о научно-техническом достижении. Чернигов: МТЦНТИ, 1987, № 87 - 005 - 4 с.

12. Сахно Ю.А. Разработка многопоточных делителей для гидростатических опор // Гидравлические системы металлорежущих стзнкое: Межвузовский сб.ввучн.трудов / Под ред.О.Н.Трифонова, VI., 1985 -Вып.8 - с.68-75. .

13. Сахно Ю.А. Экспериментальное исследование гидравлического делителя-Еибратора // ГидроприЕод и гидропневмоэЕтомэтика: Респ. меквед. нзучн. техн. сб. - К., 1987 - Я; 23 - с.

14. Сахно Ю.А., Халиыон Ф.Ф., Матюшко В.И. Рэсходно-перепэд-ныэ характеристики многопоточного делителя // Гидравлические системы металлорежущих станков: МежгузоЕский сб.нзучн.трудов / Под ред. О.Н.Трифовова - {!., 1985 - Вып.8 - с.76-83.

15. Сзхно Ю.А. Гидропривод подьемно-трэнспортных машин и механизмов с разветвлением потокоб жидкости делителями и сумматорами

дроссельного типа // Технология и организация производства,] К» 3 - с.49-52.

16. Сахно Ю.А., Халиаон Ф.Ф., Хоиенно В.И. Новая систем тания гидростатических опор мателлореаущих станков // Экспре информация. Обработка резанием. М.: КййМАШ, 1984, Вып.2 - с.

1?. Сахно Ю.А., Седлярский П.П., Жигэнов В.И. Мзслорасп лительные системы опор жидностного трения. // Гидропривод и пневмоэвтомэтика: Респ.нежвед.нзучн.техн.сб. - К., 1990 - te

18. Сэхно ¡O.A. Выбор системы питэния многокарманных гид тичесних опор в услогиях экстремальных нагрузок. М., 1986 /Д> ВНШЭМР, te 6 /176/ с. 135/.

19. Свхно Ю.А. Системы с делителями потокое для питания лом гидростатических опор. М., 1986 /Деп.во ВНИИТЭМР te I /17. с.135/.

20. Сахно Ю.А. К вопросу о синхронизации движений гидро; гелей с помощью делительных и суммирующих клзпзнов дроссельш типа // Теория пневмо- и гидропривода - М.: Нэукз, I9S9 - е.;

- 228.

' 21. Сэхно Ю.А. Синхронизация работы гидроцилиндпоЕ при i одически меняющейся нагрузке // Гидропривод и гидропвеЕЫозвтс тика: Респ.межЕед.нзучн.техн^сб. - К., 1980 - № 16 - c.IOO-IC

22. Сахно Ю.А. Влияние переменной нагрузки на синхронное привода с делителем потока // Гидропривод и гидропнеЕмоэвтомг ка: Респ.межвед.нзучн.техн.сб. - К., 1981, - Ks 17 - с.83-86.

23. Сэхно Ю.А., Седлярский П.П., Жигэное В.И. Повышение . сущей способности шпиндельного узла легкого токарного стзнка

Станки и инструмент - 1989 - fc 2 - с.20-23.

' 24. Сахно Ю.А., Хоменко В.И., Рядский В.Н. Гидравлически брзционный привод для ломки стружки // ГидрзЕлические системы твллорежущих стзнков: МежЕузовский сб.нзучн.трудов /Под ред. Трифонова - М., 1985 - Вып.8 - с.22-28.

25. Сахно Ю.А. Анализ работы гидросистемы при переменном еме сжимаемой жидкости // Гидропривод и гидропневмоэвтомзтйкз Респ. межЕед. нзучн.техн.сб. - К., 1973 - №. 9 - с.35-39.

26. Сэхно Ю.А., Матюшко В.И. Резцедержатель со Естроенны броприводом // Станки и инструмент - 1987 - 7 - с.29-30.

27. Обзоры по межотраслевой тематике: ГидрзЕлические мно; стоечные подъемники /Сост.Ю.А.Сэхно. - М.: ГОСИНТИ, 1971 - 37

28. Сахно Ю.А. Методы уменьшения рассогласования движен^ гидродвигэтзлзй, синхронизируемых при помощи делителей потока

Гидропривод и гидропневмоавтоматика: Респ.мекгед.научн.техн.сб.-К., 1971 - № 7 - с.66-72.

29. Сахно Ю.А., Хвлимон Ф.Ф., Хоменко В.И., Матюшко В.И. Проектирование многопоточных делителей для систем смазки гидроопор / Проектирование и эксплуатация промышленных гидроприводов и систем гидропневмоэвтоыатики. Пенза: ПДНТП, 1984 - с.81-82.

30. Сахно Ю.А. Динамический расчет перемещения суппорта с гидравлическим приводом // Гидравлические системы металлорежущих, станков: Межвузовский сб.нэучн.трудоЕ /Под ред.О.Н.Трифонова - М., 1980 - Вып.5 - с.36-44.

31. Сахно Ю.А. Динамика гидропривода с учетом вынужденных колебаний // Гидропривод и гидропвевмоэвтомэтика: Респ.межвед.научн. техн.сб. - К., 1979 - № 15 - с.54-58.

32. Сахно Ю.А., Хоменко В.И. Дроссельная система синхронизации гидроцилиндров с гидромеханической обратной связью // Технология и автоматизация производственных процессов в машиностроении; Межвузогский сб.научн.трудов. - Пенза. Пензенский политехн.ин-т,

1979 - с.130-136.

33. Сахно Ю.А. Синхронизация работы гидроцилиндров при помощи делителей потока // Гидропривод и гидровнеЕМОзвтоыэтикэ; Респ. межвед. научн.техн.сб. - К., 1971 -17- с.60-66.

34. Сэхво Ю.А., Хоменко В.И. Статическая характеристика радиального гидростатического подшипника без дренажных канавок // Гидравлические системы мэтелдорекущих ставков: Межвузовский сб.научн. трудов /Под ред.О.Н.Трифонова - М., 1984, Вып.7 - с.132-139.

35. Сахно Ю.А. Формированный разгон гидродЕйгателя // Гидропривод и гидропнеЕмоавтоматика: Респ.межвед.научн.техн.cö. - К., 1982 - № 18 - с.85-88.

36.Сэхно Ю.А. Анализ процесса реверсирования гидропривода ра-диусно-зэточного станка // Гидравлические системы металлорежущих стзнкое: Межвузовский сб.научн.трудов /Под ред.О.Н.Трифонова.-М.,

1980 - Вып.5 - с.28-35.

37. Сахно S.A., Матюшко В.И., Яигзнов В.И. Резцедержатель с устройстЕом демпфирования Ередных колебаний при виброточении/.Прогрессивные конструкции режущего инструмента для ГПС и рэботизиро-

еаиных комплексов. М.: МДНТП им.Ф.Э.Дзержинского, 1987 - с.108-111.

38. Богдан В.А., Сахно Ю.А. Многопоточнке мембранные регуляторы для гидростатических опор // Гидравлические системы металлорежущих станков: Меквузовский сб.научн.трудов /Под ред.О.Н.Трифонова. - ü., 1987 - Вып.9 - с.43-54.

39. Кибалъченко A.B., Мзтюшко В.И., Сзхао Ю.А. и др. Ус: ройство автоматической балансировки-на прецизионных ыеталлор^ щих станках. - М., 1990. - 40 с. - 40 ил. /Мзшиностроит.пр-вс Сер. Технология и оборуд. обработки металлов резэнием: Обзор форм./ ВНМИТЭМР, Вып.7/.

40. Ыатюшко В.И., Сзхно Ю.А. Влияние дисбаланса на шероа тость и некруглость детали при точении на станке с гидростат скими опорами // Изгестия вузов. Машиностроение. - 1990 - К 7 с.135-137.

41. Мзтюшко В.И., Сзхно Ю.А., Резцедержзтель. йнформацис листок о нзучно-техническом достижении. Чернигов: МТНДТИ, 19£ te 90 - 008 - 4 с.

42. A.c. 983329 СССР, МКИ3 I5B 13/06. Многопоточный дели потока /Ю.А.Сзхно, Ф.Ф.Хэлимон, А.Г.Скороход. - 3319756/ 25-С Зэявл. 30.07.81; Опубл. 27.12.82, Бюл.Из 47.

43. A.c. II372599 СССР, МКИ3 I5B 13/06; 11/22. Многопото делитель /Ю.А.Сахно - 3545495/26-06; заявл. 25.01.83; опубл. 30.01.85,. Бюл.№ 4.

44. A.c. II29428 СССР, МКИ3 I5B И/22. Устройство для си ронизации потоков жидкости /Ю.А.Сахно, Ф.Ф.Хэлимон, А.Г.Скоро: - 3470284/25-06; заявл.14.07.82; опубл.15.12.84, Бюл. fc 46.

45. A.c. I262I40 СССР, МКИ3 I5B И/22. Многопоточный дел: тель потока /Ю.А.Сахно, А.Ф.БеЕЗюк, В.И.Мзтюшко - 3867268/25-1 ззяел. 14.03.85; опубл. 07.10.86, Бюл. fc 37.

46. A.c. 1428853 СССР, МКИ3, I6C 32/06, Шпиндельный узел, Ю.А.Сзхно, В.Н.Мехед, П.П.Седлярский, В.И.Жиганов - 4I3II84/3: 27; ззяел. 27.08.86; опубл. 07.10.88, бюл. te 37.

47. A.c. 143416О СССР, МКИ3, I6C 29/02. Направляющая ско; жения /Ю.А.Сахно, Ф.Ф.Хэлимон, В.П.Супруненко - 4200369/25-27, зэявл. 23.12.86; опубл. 30.10.88, Бюл. fö 40.

48. А.С. 1604506 СССР, МКИ3, В23В 25/02 Резцедержатель /Ю. Сэхно, Н.В.Кравченко, П.П.Седлярский, В.й.лИгэное. - 4313020/3 08; заявл. 05.10.87; опубл.07.II.90, Бюл. №41.

49. A.c. 278129 СССР, МНИ3, 01В 7/02. Датчик линейных пер мещений /Ю.А.Сахно, В.А.Середкин, Э.А.Кустовэ - 1315739/25-28; ззяел. 27.03.69; опубл. 05.08.70, Бюл. К? 25.

50. A.c. I6II8I СССР, МКИ3 223 В23/С4. Вращающийся центру Ю.А.Сахно, Ф.Ф.Хэлимон, И.А.СзлимоноЕа, В.И.Яиганов, П.П.Седля сний - 4481900/31-08; заявл. 14.09.88; опубл. 07.12.90. Бюл.К;

51. A.c. 1779464 СССР МКИ3 В23В 19/2. Устройство для авто

тической бэлансироЕки /Ю.А.Сахно, В.И.Мэткшо, П.П.Седлярский и др.; заявл. 22.01.91, опубл. 07.12.92, Бюл.К; 45.

52. A.c. 1780927 СССР, МКИ5 B23B2I/00. Устройство для регулирования зазора между суппортом и направляющими /Ю.А.Сахно,Л.М. Гончар, В.И.Мзтюшно и др.; зэявл. 10.10.90; опубл. 15.12.92,Бюл. № 46.

53. Положительное решение на Еыдэчу патента по заявке 4890772/27/120085, Ш5 I6C 32/06. Гидростатическая опора /O.A. Сахно, В.Н.Жиганов, В.И.Матюшко и др.; заявл. 31.03.92.

54. Матюшко В.И., Сахно Ю.А. Пути совершенствования конструкций вибросуппортов // Известия вузов - 1987 - Ш 8 - с.142-145.

55. Сахно Ю.А., Матюшко В.И. Автобзлэнсирующее устройство// Типовые механизмы и технологическая оснастка ставков-автоматов, станков с ЧПУ и СПС, - К.; Общество "Знание", 1991 с.

56. Сахно Ю.А., Матюшко В.И., Жиганов В.й. Автоматическая балансировка шпиндельных узлов с неуравновешенной заготовкой // Станки и инструмент. - 1992 - tö II - с.15-17.

57. Сахно Ю.А. Переходной процесс цепного срабатывания регулирующих органов делительного клапана. К., 1994 - II с. Деп. в ГНТБ Украины, № 2498 - Ук 94.

А Н О Т А Ц I Я

Сэхно Ю.О. Цроцзси та пристро! дхлення га ШдсумовуЕэнн] потоков у геосистемах машин.

Дисертэц1я на здобуття наукового ступеня доктора технгчг V наук за спещалыНстю 05.02.03 - Систеыи приводгв. КиГвський вародний держэвний ун1вероитет цивгльноТ э£1эц!I. Ки1в, 1995, В дисертацП розглянутг питания пгдвищення ефектиЕност1 г1др8вл1чних систем та ззбезпечення веззяежно! роботи к!лькох • споаивач1в В1Д одного насосу. Розроблен1 модиф1кований метод дросельного д1лення та П1Дсумовувзння поток1В нэ основ1 лэнцк вого спрацовувзння регулюючих оргэн1В, теор!я стзтичних та ди ыгчних продес!в, новий вид Г1Дрозпзратури - бзгатопоточн1 д1л Н1 та п1дсумовуюч1 клапани. Проведено експерименгальн! досл^д ження процесгв, поргвняння результатов роб1Т з аналгтичними д слхдкеннями. На осное1 проведениях роб1т розроблен! систеш п стзчання Г1Дростзтичних опор та зетомэтиззцП бзлзнсувзння шп ндельних вузл1в металор!жучих верстзт^в.

Sakhno Y.fi. Processes and devices of division and suaaatu of flows in nachines hydraulic systeas.

Dissertation for receive learned degree of doctor technice sciense by speciality 05.02.03 - The systems of drives. The Ki International University of Civil Aviation, Kiev, 1995.

The present thesis is related to the probleas of increasir -the operational effectiveness of hydraulic systems and providin the Independent work several consuaers by one puap. fl modified aethod of throttle flows division and suaaation on the principl of final control elesients chain operation, the theory of dynaai and static processes, a new type of hydro-apparatus - aulti-flo dividing and suaaing valves have been worked out. Experiaental studies of the processes, cooparison of the results obtained wi analytical investigations have been carried out. On the basis о the works realized there have been developed the hydrostatic bearing feeding and shaft balancing systeas of aetal cutting «achine tools,

КлючеЕые слога: деление, суммирование потокое, клапаны де лите.чьнке, параллельная работа потребителе;-..

THE ABSTRACT