Наукові конференції України, Інновації молоді в машинобудуванні 2021

Розмір шрифту: 
До питання побудови математичної моделі гідравлічного мультиплікатора
О. В. Богуславський, Д. В. Костюк

Остання редакція: 2021-05-30

Анотація


Гідравлічний привод набув поширення, маючи конкурентні переваги, до яких відносяться надійність його функціонування, можливість безпосереднього отримання поступального руху та інші [2]. Найбільш часто використовуються насосний і насосно-акумуляторний типи приводу поступального руху.
Важливою перевагою насосного приводу є його більш високий ККД (0,6...0,85), порівняно із іншими типами. Також значною перевагою є відсутність постійного високого тиску в системі, малі габарити, просте управління [1, 2]. Істотний недолік цього приводу - значна установча потужність насосів, яка в повному обсязі використовується на значному інтервалі робочого циклу. Інший підхід – застосування мультиплікаторів.
Робота гідравлічної системи з гідравлічним мультиплікатором характеризується порційною подачею рідини, що з однієї сторони є недоліком, для систем де необхідно забезпечити плавний рух, з іншої сторони цей нюанс можна використати для дискретного керуванням приводом.
Для дослідження роботи мультиплікатора в складі гідравлічної системи одним з методів може бути комп’ютерне математичне моделювання функціонування пристрою в складі гідравлічної системи.
Оскільки основною задачею мультиплікатора є підвищення тиску, то при побудові моделі обов’язково необхідно враховувати стискуваність рідини. При підвищенні тиску об’єм зменшується.
Іншим фактором, що впливає на ефективність роботи мультиплікатора є швидкодія клапанів, які в ньому застосовуються, та їх характеристики, зокрема коефіцієнт витрати.
Мультиплікатор – це гідравлічний пристрій для багатократного підвищення тиску в системі. Найпростіший мультиплікатор зроблений по принципу двох гідроциліндрів різного діаметру, що з’єднані єдиним штоком. Саме за рахунок різниці робочих площ виконується збільшення тиску. Але, в той же час, пристрій розплачується зменшенням витрати в системі на виході із мультиплікатора тиску.
Мультиплікатор тиску вмикається в роботу лише тоді, коли в гідросистемі виникає потреба в підвищеному тиску. Іншу ж частину часу мультиплікатор не виконує свою функцію та не має ніякого внутрішнього споживання, а потік робочої рідини йде в обхід.
Гідравлічні мультиплікатори використовуються, як правило, в системах високого тиску. Мультиплікатор застосовують як один із ступенів підвищення тиску в станках гідроабразивного різання, в ковальских пресах, при використанні гідравлічного пожежного обладнання, а також в гідросистемах, що забезпечують роботу гідравлічного гайковерта, тензорного домкрату, гідравлічного гайкоріза, тощо.
Мультиплікатори поділяються по принципу дії на: мультиплікатор разової дії та неперервної дії.
Мультиплікатор разової дії є одним з найпростіших. Але він не може забезпечити неперервний потік рідини під високим тиском. Тому використовують даний тип в ковальських молотах.
Розглянемо роботу гідравлічної системи з мультиплікатором на прикладі комерційного рішення від компанії «miniBOOSTER»
Переклад опису роботи схеми
miniBOOSTER - це коливальні підсилювачі. Вони автоматично багаторазово посилюють тиск у системі саме в ті моменти часу, коли це необхідно.
Гідравлічна рідина під тиском системи подається на вхід до мультиплікатора. При тиску, що є меншим, ніж чутливість зворотнього клапану, потік рідини проходить напряму крізь мультиплікатор. Якщо в системі виникає потреба в підвищеному тиску, за рахунок опору рідини в трубопроводі, зворотній клапан спрацьовує, активується мультиплікатор тиску, який багатократно підвищує тиск в системі. Як тільки потреба в ньому зникає, рідина знову починає рухатись в обхід.
Робоча рідина в гідросистемі приймається сумішшю рідини та деякої кількості нерозчиненого повітря. Модель враховує стискуваність рідини, та розчиненого в ній повітря. моделюється наступними рівняннями:
Висновки:
1. Використання мультиплікатора тиску є доцільним у випадках систем, що не потребують плавності ходу та короткочасно працюють на надвисоких тисках.
2. При розрахунках мультиплікатора тиску, слід враховувати швидкодію спрацювання гідроапаратури.
3. При математичному описі мультиплікатора тиску, слід враховувати стискуваність рідини та розчиненого в ній повітря.

Ключові слова


Мультиплікатор тиску; математичний опис; математична модель; гідравлічний пристрій

Посилання


1. https://www.minibooster.com/how-does-minibooster-work/

2. Ситников Б.Т. -Расчет и проектирование клапанов

3. http://www.simumath.com/library/book.html?code=HYDRA_library