Аналіз похибки синхронізації швидкості руху гідравлічних двигунів в перехідних режимах роботи

Автор(и)

  • Oleksii Havrylenko Сумський державний університет вул. Римського-Корсакова, 2, м. Суми, Україна, 40007, Україна https://orcid.org/0000-0002-7276-550X
  • Serhii Kulinich Сумський державний університет вул. Римського-Корсакова, 2, м. Суми, Україна, 40007, Україна https://orcid.org/0000-0002-8306-2164

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2019.175033

Ключові слова:

дільник потоку, гідравлічний двигун, золотник, дроселюючий розподільник, синхронізація, перехідний процес

Анотація

Розглянуто гідравлічний привід з двома гідравлічними циліндрами, синхронізація швидкості руху штоків яких здійснюється дільником потоку робочої рідини. На основі розробленої математичної моделі проведено розрахунок роботи синхронізованих гідроциліндрів в неусталеному режимі при раптовій зміні навантаження на одному з гідроциліндрів. Визначено швидкості руху штоків гідроциліндрів і тиск в міждросельних камерах дільника потоку. Встановлено, що при перехідних режимах роботи приводу, обумовлених раптовою зміною навантаження гідроциліндрів, виникають коливання тиску в міждросельних камерах дільника потоку і, в результаті цього, похибка синхронізації швидкості руху штоків гідроциліндрів на початковому етапі. Відносний перепад тисків в міждросельних камерах досягає 1, а відносна різниця швидкостей руху – до 0.43. Для підвищення точності синхронізації руху гідравлічних двигунів запропонований дільник потоку, в якому додано додатковий зворотний зв'язок по перепаду тиску в міждросельних камерах дільника. Додатковий зворотний зв'язок реалізований за рахунок застосування двохщілинного дроселюючого розподільника золотникового типу. Виходячи з умов забезпечення мінімальної похибки синхронізації, визначена необхідна залежність зміни площі робочої щілини регульованих дроселів та наведено рекомендації щодо профілізації робочих щілин золотникового дроселя.

Встановлено розрахунковим шляхом і підтверджено в експерименті, що застосування регульованих дроселів зменшує похибку синхронізації швидкості руху штоків гідроциліндрів до 0.27, а перепад тисків в міждросельних камерах дільника потоку – до 0.53.

В перехідному процесі для швидкості і тиску виникли гармоніки вищого порядку, зумовлені рухом золотника двохщілинного розподільника.

Наявність гармоніки вищого порядку в коливаннях тиску і швидкості несуттєво впливає на роботу гідравлічних двигунів, оскільки амплітуда коливань незначна.

Зменшення похибки синхронізації швидкості зумовлено одночасною зміною площі дроселя, який стабілізує перепад тиску та площі регульованого дроселя

Біографії авторів

Oleksii Havrylenko, Сумський державний університет вул. Римського-Корсакова, 2, м. Суми, Україна, 40007

Кафедра прикладної гідроаеромеханіки

Serhii Kulinich, Сумський державний університет вул. Римського-Корсакова, 2, м. Суми, Україна, 40007

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра прикладної гідроаеромеханіки

Посилання

  1. Fedorets, V. O., Pedchenko, M. N., Strutynskyi, V. B. et. al.; Fedorets, V. O. (Ed.) (1995). Hidropryvody ta hidropnevmoavtomatyka. Kyiv: Vyshcha shkola, 463.
  2. He, B., Zhao, C., Wang, H., Chang, X., Wen, B. (2016). Dynamics of synchronization for four hydraulic motors in a vibrating pile driver system. Advances in Mechanical Engineering, 8 (8), 168781401665904. doi: https://doi.org/10.1177/1687814016659043
  3. Luo, C., Mo, X., Li, J., Tang, Z., Huang, S. (2019). Coupling Synchronization Criterion of Two Hydraulic Motors in an Eccentric Rotary Vibration Machine. Shock and Vibration, 2019, 1–11. doi: https://doi.org/10.1155/2019/6086874
  4. Huang, G. Q., Chen, Y., Yu, J. (2013). Simulation Analysis in Cylinder Hydraulic Synchronous Control System of Main Drive System of Heavy Forging Hydraulic Press. Advanced Materials Research, 765-767, 1899–1902. doi: https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/amr.765-767.1899
  5. Pedersen, N. H., Jensen, S. C., Hansen, R. H., Hansen, A. H., Andersen, T. O. (2018). Control of an Energy Efficient Hydraulic Cylinder Drive with Multiple Pressure Lines. Modeling, Identification and Control: A Norwegian Research Bulletin, 39 (4), 245–259. doi: https://doi.org/10.4173/mic.2018.4.2
  6. Yamashita, T., Hirano, Y., Nakajima, N., Sugiyama, T., Yoshizumi, T. (2016). A study on stabilization of operation time for hydraulic operating circuit breaker (Investigation of synchronous / sequential operation system of two high speed hydraulic operating devices). Transactions of the JSME (in Japanese), 82 (838), 15-00539–15-00539. doi: https://doi.org/10.1299/transjsme.15-00539
  7. Miková, Ľ., Kelemen, M., Ujhelský, P., Gmiterko, A. (2014). The Simulation of Hydraulic Synchronous Lift of Heavy Loads. American Journal of Mechanical Engineering, 2 (7), 191–194. doi: https://doi.org/10.12691/ajme-2-7-4
  8. Sahno, Yu. A. (1988). Mnogopotochnye gidravlicheskie deliteli. Moscow: Mashinostroenie, 160.
  9. Karpenko, M., Bogdevičius, M. (2017). Review of Energy-saving Technologies in Modern Hydraulic Drives. Mokslas - Lietuvos Ateitis, 9 (5), 553–558. doi: https://doi.org/10.3846/mla.2017.1074
  10. Adesina, F., Mohammed, T. I., Ojo, O. T. (2018). Design and Fabrication of a Manually Operated Hydraulic Press. OALib, 05 (04), 1–10. doi: https://doi.org/10.4236/oalib.1104522
  11. Venkatesh, N., Thulasimani, G., Jayachandran, R., Hariraman, R., Arunbalaaji, S. V. (2016). Design and Analysis of Hydraulic Roller press frame assembly. International Journal of Scientific & Engineering Research, 7 (5), 72–78.
  12. Dong, Y. L., Qian, Z. S. (2015). A Research on Dual Hydraulic Motor Synchronizing Driving System with Pressure Coupling. Applied Mechanics and Materials, 779, 175–181. doi: https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/amm.779.175
  13. Bison, M. (2016) Planning and operating hydraulic power units to provide greater energy efficiency Build it in. EATON – Energy Efficiency: White Paper WP040005EN.
  14. Choudhury, A., Rodriguez, J. (2016). A Modular System for Energy Efficiency Study of Hydraulic Applications. 2016 ASEE Annual Conference & Exposition Proceedings. doi: https://doi.org/10.18260/p.26362
  15. Navrotskiy, K. L. (1991). Teoriya i proektirovanie gidro- i pnevmoprivodov. Moscow: Mashinostroenie, 384.
  16. Li, W., Cao, B., Zhu, Z., Chen, G. (2014). A Novel Energy Recovery System for Parallel Hybrid Hydraulic Excavator. The Scientific World Journal, 2014, 1–14. doi: https://doi.org/10.1155/2014/184909
  17. Triet, H. H., Ahn, K. K. (2011). Comparison and assessment of a hydraulic energy-saving system for hydrostatic drives. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part I: Journal of Systems and Control Engineering, 225 (1), 21–34. doi: https://doi.org/10.1243/09596518jsce1055
  18. Al-Baldawi, R. A., Faraj, Y. A. (2014). Theoretical and Experimental Study of Hydraulic Actuators Synchronization by Using Flow Divider Valve. Journal of Engineering and Development, 18 (5), 282–293.
  19. Qiu, L. Y. (2015). Design on Synchronization Control of Dual-motor in Crane. Journal of Applied Science and Engineering Innovation, 2 (3), 71–73.
  20. Teixeira, P. L., Vianna, W., Penteado, R. D., Krus, P., De Negri, V. J. (2015). Pressure Modeling and Analysis of a Synchronized Hydraulic Press Brake With Variable-Speed Pump. ASME/BATH 2015 Symposium on Fluid Power and Motion Control. doi: https://doi.org/10.1115/fpmc2015-9634
  21. Kassem, S., El-Din, T. S., Helduser, S. (2012). Motion Synchronization Enhancement of Hydraulic Servo Cylinders for Mould Oscillation. International Journal of Fluid Power, 13 (1), 51–60. doi: https://doi.org/10.1080/14399776.2012.10781046
  22. Lu, X., Huang, M. (2018). Modeling, Analysis and Control of Hydraulic Actuator for Forging. Springer, 228. doi: https://doi.org/10.1007/978-981-10-5583-6
  23. Artyukhov, A. E., Sklabinskyi, V. I. (2013). Experimental and industrial implementation of porous ammonium nitrate producing process in vortex granulators. Naukovyi Visnyk Natsionalnoho Hirnychoho Universytetu, 6, 42–48.
  24. Artyukhov, A. E., Sklabinskyi, V. I. (2016). 3D nanostructured porous layer of ammonium nitrate: influence of the moisturizing method on the layer's structure. Journal of Nano- and Electronic Physics, 8 (4 (1)), 04051. doi: https://doi.org/10.21272/jnep.8(4(1)).04051
  25. Artyukhov, A., Ivaniia, A., Artyukhova, N., Gabrusenoks, J. (2017). Multilayer modified NH4NO3 granules with 3D nanoporous structure: Effect of the heat treatment regime on the structure of macro- and mezopores. 2017 IEEE International Young Scientists Forum on Applied Physics and Engineering (YSF). doi: https://doi.org/10.1109/ysf.2017.8126641
  26. Artyukhova, N. O. (2018). Multistage Finish Drying of the N4HNO3 Porous Granules as a Factor for Nanoporous Structure Quality Improvement. Journal of Nano- and Electronic Physics, 10 (3), 03030-1–03030-5. doi: https://doi.org/10.21272/jnep.10(3).03030

##submission.downloads##

Опубліковано

2019-08-07

Як цитувати

Havrylenko, O., & Kulinich, S. (2019). Аналіз похибки синхронізації швидкості руху гідравлічних двигунів в перехідних режимах роботи. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 4(7 (100), 30–37. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2019.175033

Номер

Том 4 № 7 (100) (2019): Прикладна механіка

Розділ

Прикладна механіка

Ліцензія

Авторське право (c) 2019 Oleksii Havrylenko, Serhii Kulinich

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.

Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.